表面助剂(作用机理相关基础知识-涂料相关)

(CH3)3Si – O ­­ — Si – O —– Si – O ­ — Si (CH3)3 (CH2)m O CH2 CH-R1 O R2
n
CH3
x
EO : R1 = -H PO : R1 = -CH3 y
图6
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运用不同EO对PO 之比，可以控制或改变 整个有机硅助剂的极性。例如，高比例的 EO可提高助剂的极性使其更易溶解于水， 从而增大助剂在高极性涂料体系中的相容 性。不过在这种体系中稳泡倾向也增强 了。反之，较高比例的 PO 降低了水溶 性，同时也降低了起泡倾向。
图5
聚二甲基硅氧烷
所有的有机硅助剂均是从聚二甲基硅氧烷 （图5）衍生出来的。
CH3 (CH3)3 Si – O ­­ — Si – O — Si (CH3)3 CH3 x
和锤纹效果。因此，纯的聚二甲基硅氧烷 （硅油）在现代涂料中几乎不再使用。
聚醚改性
比以链长决定相容性更好的方法是通过在 有机硅主链上导入侧链的改性方法。目前 在使用的大多数有机硅助剂均为“有机改 性聚硅氧烷”。在大多数情况下，最重要 的是聚醚侧链改性的(图6)。 通过导入侧链的不同类型和数目， 可使相
聚甲基烷基硅氧烷
CH3 (CH3)3 Si – O ­­ — Si – O — Si (CH3)3 R R = 烷基 x
聚甲基烷基硅氧烷
另一个改性有机硅结构的方法是将二甲基 结构中的一个甲基基团（全部或部分）用 长链烷基基团取代而形成聚甲基烷基硅氧 烷(图 7 )。与聚二甲基硅氧烷相比，这种 产品具有较高的表面张力。对表面滑爽性 影响较小。它们也常作为消泡剂的活性组 成(例如：BYK-077)。 聚甲基烷基硅氧烷也可象聚二甲基硅氧烷 一样用聚醚有机改性。这样不但有一般有 机硅的性质。同时具有一些消泡性能。
Substance for Success.
Surface Aຫໍສະໝຸດ Baiduditives 表面助剂
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表面助剂
目录
表面缺陷—起因和预防措施 聚硅氧烷的化学结构单元 聚丙烯酸酯的化学结构单元
第3页 第 4-6 页 第7页
表面助剂的用途： 底材润湿 浮色和发花、流动、气流敏感性 防止缩孔、消泡 表面滑爽性，胶粘带易剥离性 提高表面易清洁性 第8页 第 9-10 页 第 11 页 第 12 页 第 13 页
有机硅助剂及其对层间附着力的影响
第 14-15 页
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表面缺陷—起因和预防措施
涂膜的表面缺陷常常发生在涂料的施工过 程中或施工以后。这些缺陷不但对涂膜的 视觉效果，而且对它的保护性能产生负面 影响。典型的缺陷如下: • 不良的底材润湿（图1） • 形成缩孔（图2） • 形成贝纳德漩涡和浮色（图3） • 不良的流动(桔皮)（图4） • 气流敏感性 形成这些缺陷的一个重要的因素是有关各 种材料的表面张力。更确切的说，表面张 力的差异是形成这些表面缺陷的实际原 因。这种表面张力差异的起因既来自体系 本身（溶剂挥发或树脂的交联反应），也 来自外界原因（喷散的漆雾、灰尘颗粒或 底材的污染）。 为了防止表面缺陷，必须使用助剂。它们 影响涂料的表面张力，并且 / 或使表面张 力的差异降至最小。这类助剂基本上是聚 硅氧烷或聚丙烯酸酯。如果很大的表面张 力差异需要平衡（拉平均），必须使用聚 硅氧烷。它们可以依据其化学结构很大程 度地降低液体涂料的表面张力，因此能很 好的应用于提高底材的润湿性以及用作抗 缩孔助剂。如果与涂料系统有足够的不相 容性，聚硅氧烷还可以表现出消泡性。
-(CH2)n-CH3
图7
热稳定型改性聚硅氧烷 其它类型的改性
聚醚改性聚硅氧烷的热稳定性最高约为 150°C/300°F。在更高的温度下，聚醚链 段本身发生分解。通过使用非聚醚结构单 元，可以得到各种热稳定的产品。为此可 使用特殊的聚酯或芳烷基基团(图8)。 这样改性的聚硅氧烷的热稳定性高达 220°C /430°F，因而可在温度高得多的烘 道或固化温度下使用。
聚醚改性聚二甲基硅氧烷
容性提高或改变。 二甲基基团与聚醚之比 (X比Y)可以控制相容性， 并同时影响 表面 张力(例如， 根据经验， 二甲基基团越多， 表面张力越低)。 此外， 聚醚链结构本身也
CH3
CH3
可以改变， 这里的一个重要因素是结构单 元的 极性 。聚 醚链 段本身 是由环氧乙烷 (EO)和/或环氧丙烷(PO)单元组成的。 聚 环氧乙烷是 亲水的(极性)。 相比较 而 言， 聚环氧丙烷是亲油的(非极性)。
图1
另外，有机硅助剂还可增进干燥后的和固 化了的漆膜的表面滑爽性，抗划伤性及抗 粘连性。聚丙烯酸酯只能平衡很小的表面 张力差异，并且不减小或仅轻微降低液体 涂料的表面张力，它们主要用于提高流平 性。如果有足够的不相容性，这些产品还 可体现消泡性质。 除了聚硅氧烷和聚丙烯酸酯还可使用低分 子量的表面活性剂。由于典型的表面活性 结构（极性 / 非极性链节），它们具有表 面活性，也可降低表面张力。
不良的底材润湿
缩孔
图2
贝纳德漩涡
不良流动
图3
图4
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聚硅氧烷的化学结构单元
聚二甲基硅氧烷
人们即使不了解“有机硅助剂”（也简称 为“有机硅”）的基础化学也可以使用它 们。然而，了解一些有机硅化学的基本原 理将会有所帮助，这样可以更容易对有机 硅助剂有总体的认识和鉴别。此外，对结 构特点与形成的性质之间的关系也会有更 进一步的理解。 通过改变链长可以得到各种不同性质和特 点的产品。短链的有机硅助剂在涂料体系 中相容性较好，显示出典型的有机硅的性 质(诸如降低表面张力，提高流平性等)。 而长链分子则并不相容，并可能导致缩孔
CH3
CH3
(CH3)3Si – O ­­ — Si – O —– Si – O ­ — Si (CH3)3 (CH2)m org. mod. R x
y
有机 改性 = 芳烷基 -(CH2)m O O
= 聚酯链 -(CH2)m — O – C – R1 – C – O – R2 – O — R3 n
图8
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聚硅氧烷的化学结构单元