涂料工艺有机硅涂料

涂料工艺有机硅涂料

有机硅涂料

鲁开文

1.概述

有机硅聚合物简称有机硅，广义指分子结构含有Si-C键的有机聚合物；其特点是分子中至少含有一个Si-C键。

有机硅涂料是以有机硅聚合物或有机硅改性聚合物为主要成膜物质的涂料。我国是从50年代发展起来的新品种，因具有优异性能，故广泛应用于工业和国防工业，现已成为涂料工业中的一大类型。

1.1.有机硅发展史[1]

硅元素熔点是1420℃，是世界上分布最广的元素之一，地壳中约含25.75%。主要以二

氧化硅和硅酸盐存在，自然界中常见的化合物有石英石、长石、云母、滑石粉等耐热难熔的硅酸盐材料。二氧化硅熔点为1710℃，在元素周期表中硅与碳同属IV A族的主要元素，因此碳、硅两元素具有很多的相似的化学性能。18世纪下叶，当化学家们正竞相研究有机化合物时，

C.Friedel、J.M.Crafts、denberg、

F.S.Kipping等做了大量工作。已注意到了硅和硅碳化合物，并进行广泛、深入的研究。特别是F.S.Kipping的工作奠定了有机硅化学的基础。

科学家对有机化合物和有机高分子聚合物

广泛深入研究的结果是促进了有机合成材料，如酚醛、聚酯、环氧、聚氨酯等树脂及各种合成塑料、合成橡胶、合成纤维的开发、生产和应用，使人类步入合成材料的时代。科学技术的进步，促进了国民经济的发展，而国民经济的发展又迫切需要新技术、新工艺、新材料的开发和利用。如原来的电机庞大笨重、效率低；缩小体积，虽提高了效率，但电机温度上升了，一般有机材料就不能胜任，因此迫切需要开发新型的耐热合成材料。航空工业也是这样，飞机要提高飞行速度，必要研制新型的耐热合成材料。美国道康宁公司（DOW-CORNING CO.）的G.F.Hyde、通用电气公司（G.E.CO.）的W.J.Patnode、E.G..Rochow 和前苏联的Б. Н. Дolroв、K.A.Aндрианов等化学家联想到天然硅酸盐中硅氧键结

构的优异耐热性，并考虑到引入有机基团的优越性能，于是在F.S.Kipping研究的基础上，继续

进行研究，1943年开发出耐热新型有机硅聚合物材料，并得到了广泛应用。

现在有机硅聚合物的发展已超出耐热高聚

物的范围。有机硅产品不仅能耐高温、低温，而且具有优良的电绝缘性、耐候性、耐臭氧性、表面活性，又有无毒、无味及生理惰性等特殊性能，按照不同要求，制成各种制品：从液体油到弹性橡胶；从柔性树脂涂层到刚性塑料；从水溶液到乳液型的各种处理剂，以满足现代工业的各种需要。从人们的衣、食、住、行到国民经济生产各部门都能找到有机硅产品。有机硅产品正朝着高性能、多样化的方向发展。

1.2.有机硅的现状[2,3]

按照有机硅产品发展情况，可分为三个时期：1936年至1945年发现及开发期

1946年至1980年发展期

1981年至今更大发展期

从1943年开始工业化生产以来，发展很快，据统计全世界有机硅氧烷产量为：

1958年 1.2~1.5万t

1967年 3.5~4.0万t

1970年7.0万t

1987年25万t左右

1991年30万t左右

历年平均增长率均在10%以上。其产品机构及产品比例主要取决于当时地区市场需要

及其生产技术水平。如1991年：

硅油类（%）硅橡胶类

（%）

硅树脂类

（%）

美国60~70 25~30 7

日本35 55 10

西欧50 40 10

当今市场需求各种功能性用途的有机硅产品，因此产品有很多的规格、牌号。有些有机

硅产品生产大厂能向市场提供多达2000~4000

种产品。

有机硅产品属于精细化工产品，其产品消费结构取决于当时该地区社会产业领域的需求，如1988年日本市场消费率（按产品销售额比例）为：电子电器25%~35%，建筑15%~20%，汽车10%~15%，办公设备10%，医药、食品10%，其他（涂料、塑料、纤维、纸张等）20%~25%。

由于有机硅产品用途广泛，效益显著，促使现今全世界有机硅产品产量及生产能力的迅速增长。1987年美国、日本和西欧的聚硅氧烷的生产能力总和即达39.5万t，据预测1993年全世界聚硅氧烷（有机硅产品）的生产能力将超过50万t（世纪产量为生产能力的60%~95%）。

表1.1 世界各主要公司、厂家1993年聚硅氧烷生产能力（预测值）

国别公司、厂家生产能力，万

t

美国DowCorning

Co.

General Electric

Co.

Union Carbide

Co.

Wacker Co. 7.0 6.0 2.0 1.0

日本信越

陶康宁-东丽

东芝-通用电气5.0 3.0 3.0

法国Rhone-Poulenc

Co.

4.0

德国Wacker-Chemie

Co.

Bayer AG.

TH.Goldschmidt

AG.

Silicone Chemie. 6.2 2.3 0.6 0.5

英国DowCorning

Co.

4.0

巴西DowCorning

Co.

2.0

除此以外，比利时、意大利、捷克斯洛伐克、韩国、印度、澳大利亚等国也建有规模不等的有机硅产品生产厂。

为密切配合国民经济和国防工业的发展，50年代我国即着手有机硅产品的研究、开发和生产工作，包括有机硅单体、树脂、橡胶、硅油等各个方面；现在有机硅的科研及生产单位已在我国范围内形成合理布局；年产千吨以上单体生产厂已有好几个，并正向万吨级规模发展，预计到1993年我国有机硅单体年产量将超过1万t。在产品品种方面，现已能生产数百个品种，应用各行各业。据统计：1991年我国市场需求有机硅