有机硅树脂

强”效能。这些三官能团硅氧键能够与粒子表面相黏结．硅树脂的有机基团R⋯
图 二
如同微小雨伞般一一由孔穴内部投射向表面，有机基团使表面拥有了憎水性能。 这两种现象，疏水性微孔和增强微孔结构，正是有机硅涂料的成功秘诀。 卓越的性能：在涂料体系中，有机硅在有机树脂和无机填料之间以及矿物质底 材和含有机硅的涂料体系之间起到了优良的黏合作用．树脂如同混糍土中的钢筋 般起者增强作用。由于这种强黏合作用，就可能配制大于临界颜料体积浓度(CPVC) 的具有极高填料含蹙的涂料。这些涂料本质为多孔性和水蒸汽可通过性——就像 其保护的底材一样。填料的作用是使处于老化环境条件F的无机材料获得超越有 机材料的超强耐久性。硅树脂本质是疏水性．在涂料体系中起到降低涂料吸收水 分的作用。 2 有机硅树脂制备工艺与一次实验条件的探索
图四 水解温度与形成凝胶的关系 2．1．3 溶剂组成 水解时溶剂的作用是使氯硅烷和可溶于有机溶剂中的硅醇稀释，防止其自身缩 合；同时，硅醇溶于溶剂中， 与含酸的水相分开，避免进一步缩聚。由于甲苯 的极性很小．不能溶解甲基三氯硅烷水解生成的羟基含量较高的硅醇．所以立即 从水中沉淀出来。此时，硅醇浓度较高．由于丙酮既溶于甲苯又溶于水．而且其 极性较大，能溶解由甲基三氯硅烷水解生成的高羟基含量的硅醇． 同时丙酮也 增加了二苯基二氯硅烷、苯基三氯硅烷和二甲基二氯硅烷水解生成的硅醇的溶解 度．这4种硅醇处于同一相中，丙酮又与水互溶．因此在盐酸的作用下，它们更 容易发生共缩聚反应，待分子量增大到一定程度以后，转到甲苯一丙酮相中。实
图 六
分 子 间 形 成 新 的 -Si-O-Si- 键 和 -Si-O-M键，而不是树脂的分解（图6。网络中的 M（金属离子）是来自耐高温颜料和金 属底材 有机硅涂料在 400 度以上产生进一步交联 3.2 绝缘涂料 有机硅树脂的另一突出性能是其优良的电绝缘性能，绝缘性能等级是 180℃， 属 H 级绝缘材料，其介电常数、介质损耗、绝缘电阻在 0～250℃之间变化不 大，是一种很好的耐高温电绝缘涂料，可长期在 200℃下使用。涂膜并具有耐潮 湿、耐酸碱、耐辐射、耐臭氧、耐电晕、耐燃、无毒等特性，广泛用于需高温绝 缘（H 级）的各种电机、电器的绝缘与保护要求。 3.3 厨具用耐温不黏涂料 近几年，由于杜邦特氟隆事件，造成氟涂料在不黏涂料方面的应用受到了一 定程度的限制。这给我们发展有机硅不黏涂料提供了一个良好的契机。在这方面， 德国迪高公司和台湾长川公司走在了前面。他们的聚酯改性硅树脂系列产品在厨 具用耐温不粘涂料领域得到了广泛的应用。有机硅涂层的表面能很低，在所有材 料中，有机硅是除了有机氟以外表面能最低的材料。因此，改性有机硅树脂在不
2 改性有机硅树脂的制备 3 有机硅树脂的各种性质在涂料中的应用 4 改性有机硅树脂涂料的性质及应用
有机硅树脂的结构：有机硅树脂的化学结构介于无机和有机之间，分子结构以 石英为基准，主链由硅和氧原子组成，因此有机硅树脂比所有其他的有机硅具有 更多的无机性能。1009的硅树脂燃烧后，约剩下909的二氧化硅，这为有机硅树 脂涂料具有超强耐候性提供了结构上的保证。有机硅树脂不同于石英的结构在于
有机硅树脂在涂料中的应用
一 选定课题的简要说明：有机硅是集有机材料和无机材料性能的综合，随着
新材料的研究、开发和改进，被广泛用于国民经济的各个领域。有机硅树脂涂料 是以有机硅聚合物或其改性聚合物为主要成膜物质的涂料，具有优良的耐热、耐 寒、耐电晕、耐辐射、憎水、耐沾污、耐化学腐蚀、电绝缘性和弹性等特殊性能， 近年来在产品的改性及应用上得到了迅速发展。针对有机硅树脂在应用方面的广 阔前景，我通过网络进行数据检索，初步研究了有机硅树脂及其改良有机树脂在 涂料方面的应用。 二 信息检索说明： 1 检索关键词：有机硅树脂 涂料 改性有机硅树脂 有机硅树脂的性质及 其应用 规范主题词：有机硅树脂 涂料 应用
wenku.baidu.com
到了万方数据系统，和重庆维普，中国期刊全文数据库，进行简单检索 发现范围太广泛，于是采用高级检索，一步步逐渐缩小范围，简化关键 词，最终准确的搜索到有用的文章 20 篇左右。
3.1 万方数据系统 “有机硅树脂”搜索结果：中文学术论文和期刊共 204 篇 “有机硅树脂”并且“应用”搜索结果：26 篇 “有机硅树脂”并且“涂料”搜索结果：title:有机硅树脂 keyword: 涂料 应用 11 篇“有机硅树脂”并且“涂料”并且“应用”搜索结果： title:有机硅树脂 keyword:涂料 abstract:应用 5 篇 3.2 重庆维普中文科技期刊数据库 “有机硅树脂”搜索结果：来自《中文科技期刊数据库》419 个 “有机硅树脂”并且“应用”搜索结果：来自《中文科技期刊数据库》 49 个 “有机硅树脂”并且“涂料”并且“应用”搜索结果：来自《中文科技 期刊数据库》16 个 3.3 中国期刊全文数据库 “有机硅树脂”搜索结果：1265 条 “有机硅树脂”并且“涂料”搜索结果：390 条 “有机硅树脂”并且“应用”搜索结果：71 条 “有机硅树脂”并且“涂料”并且“应用”搜索结果：18 条
改性硅树脂不粘涂料的组成：基体树脂(黏结剂)、颜料、填料、环境友好型溶剂 和助剂等。 原料 树脂：改性有机硅树脂；颜填料：钛白粉、氧化铁红、炭黑、沉淀硫酸钡等； 助剂：分散剂、消泡剂、流平剂、消光剂等； 溶剂：低碳链酯、芳香烃、醇醚等。 合成方法 2．1 一次实验有机硅树脂的合成
将一定比例的甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷和二苯基二氯硅烷 的甲苯溶液滴加到装有蒸馏水、甲苯和丙酮组成的水解液中，搅拌并控制反应温 度不超过70℃，滴加完毕后，静置分去下面的水层，经水洗、蒸馏、减压缩合 得到有机硅树脂。 2．2 改性有机硅树脂的制备 将制备好的有机硅树脂、PBMA、醋酸丁酯、乙醇和i乙醇胺按一定比例共混， 然 后密封贮存。 2．3 有机硅树脂合成条件的确定 2．1．1 原料配比称树脂的交联度。当R／Si由l向2增大时，树脂的柔韧性提高， 强度降低。因此，选择适当的R／Si对树脂的性能有很大影响。 图l是R／Si对有机硅树脂热性能和剥离强度的影响。由图三可知，当R／Si不断 增加时，树脂的热稳定性不断下降，而剥离强度不断增加，因此需选择合适的R ／Si才能获得较高的热稳定性和剥离强度。实验表明，当R／Si为1．3时，合成 的有机硅树脂有较高的热稳定性和剥离强度。
黏涂料领域得到了广泛的应用。近阶段，三木公司在这方面也取得了长足的进步， 此类产品的综合性能达到了台湾公司的水平。 3.4 脱模和防潮涂料及耐辐射涂料 由于有机硅涂层具有很低的表面能，可以用于很多模具的脱模。这方面的应用由 来已久。也因为有机硅涂层具有很好的耐紫外光及耐辐射能力，通常是普通有机 树脂涂层耐紫外光及耐辐射能力的3～5 倍。因此有机聚硅氧烷也大量用作耐辐 射涂料。
每隔四个氧原子有一个“0”会被憎水性有机基团所代替。有机硅高分子链中有 很多羟基(-OH)基团，这些基团对于确保有机硅树脂能将固体颜料和填料粒子牢 固黏附至建筑材料上非常重要。颜料和填料粒子，以硬矿质建筑材料的表面上都 含 有羟基基团
，
上述图片来自于：
图一
这些羟基基团能够与有机硅树脂的羟基基团发生化学反应后脱出一份水。因此，
硅树脂能够牢固地与颜料、填料和建筑材料相黏结（如上图一）。同时，硅树脂
与水分子反应的高分子上仍然保留着羟基基团。这就使树脂分子能在多点发生交
联，形成典型的三维硅树脂网络。从分子水平上看，填料粒子的表面可以通过硅
氧键与硅树脂的无机部分产生键合(如图表二中的三根硅氧键)。有机硅的无机部
分通过对毛细管、微孔和孔穴“覆盖”从而对填料起到增强作用，也即“微孔增
通过对检索结果进行总结和归纳：有机硅树脂 涂料 应用 是最佳 检索关键 词，由于本人选取的题目为有机硅树脂在涂料中的应用，需
要通过对搜索的论文期刊就行归纳筛选总结，以便提取相应的信息支持 我的论述。 三、综述： 通过一定程度的参考和比较，筛选出 20 篇左右的论文，以此为我的报 告提供依据。经过对其的学习和理解，通过自己的总结及相应参考，现 将该课题内容和自己的启示心得综述如下。 摘 要 通过介绍有机硅树脂的结构性质，说明为什么其在涂料方面的 巨大优势和广大应用前景，同时由于有机硅树脂在涂料方面的应用应该 更多作为一种基础物质，更有效和广泛的应用建立在其基础上的改良或 者说改性，基于此点，本文接着将详细地介绍改性有机硅树脂在不粘连 系列中的应用和制备，以此来说明有机硅树脂在涂料方面的巨大前景。 关键词 有机硅树脂 涂料 应用 目录：1 有机硅树脂的结构和卓越的涂料性能
验结果见表2。由表2可知，水解时加人丙酮确实不容易出现凝胶，而且丙酮用量 增加，凝胶越不易出现。但是硅醇浓度降低，分子内缩合几率增加l 51．也不适 合。单体在丙酮／甲苯／水为0．5：2．0：4．0(质量比)、50～70℃ 的条件下． 水解，可以合成R／Si为1．30、C6H5／R为0．30的有机硅树脂。
3 图五 丙酮用量与形成凝胶的关系 3.有机硅树脂的各种性质在涂料中的应用 3.1 耐高温涂料 有机硅树脂最突出的性能是优异的热氧化稳定性，主要是由于-Si-O-Si-为骨架， 清漆可以在 200～250℃下长期使用而不分解或变色。在更高的温度下（如400℃ 以 上 ） ， Si 原 子 上 连 接 的 烷 基 分 解 （ 燃 烧 ） 掉 ，
铁白粉、氧铁白粉、氧化铁红、炭、沉淀硫酸钡等化铁红、炭黑、沉淀硫酸钡等铁白粉、氧
4.改性有机硅树脂涂料的性质及应用 4．1 “呼吸”性有机硅防水涂料 墙体材料吸收水分会对墙体本身造成严重破坏，墙体内水分需要借助一个畅通的 通道以水蒸气的形式从墙体材料中挥发。因此，降低建筑材料的吸水率，赋予外 墙材料“呼吸”功能，是提高建筑物装饰、防水性能的重要途径。有机硅涂料以 带有一定反应活性基团的有机聚硅氧烷为主要成膜物，其主链结构具有较强的化 学亲和力，且大分子上的少量活性基团在成膜过程中与硅酸盐基材中的羟基反 应。因该涂料未封闭毛细管通道，基材内部的水分能够及时向外扩散，保证基材 具有良好的“呼吸”功能。孙中新等旧J考察了有机硅涂料的“呼吸”性能 及防水性能，证明该涂料可用于高档建筑物的外墙防护。用有机硅树脂在建筑物 表面形成一层膜材料，可有效提高建筑物表面的耐候性能(耐风蚀性 能、耐雨水浸泡及耐酸雨侵蚀能力)，对高档建筑特别是古建筑保护具有一定的 实际应用价值。 4．2 高渗透有机硅型防水抗污涂料 建材表面的憎水防污性能与表面处理剂的表面能有关，表面能越低，附着力越小，
固体表面的水接触角就越大，防水抗污效果就越好。当处理剂的表 面能低于25 mN／m，即处理剂与水的接触角大于980时，具有优良的防水抗污和 脱附清洗效果。有机硅具有低的表面张力，优异的耐候性、耐久性和化学反 应活性，可使被处理的建材具有持久的憎水防污功能，表面的污物易清除，并可 防止因冻融而造成的建材表面开裂，使其不受风化或减少风化作用，延长建 材的使用寿命。黄月文等[30]制备了溶剂型高渗透性功能有机硅烷、硅氧烷、聚 硅氧烷涂料，讨论了处理剂中有机硅功能基团、用量、黏度和催化剂等对几 种建材表面的接触角、吸水率、表面质感及耐污性能的影响。 4．3 有机硅弹性装饰涂料 有机硅乳胶弹性装饰涂料是在丙烯酸树脂中引入有机硅键，聚合成新型成膜物 质。有机硅的加入提高了丙烯酸树脂的耐候性和耐久性，涂膜延伸率达到300％ 一700％，掩盖墙面微小裂纹，提高了涂料涂层的装饰功能。一般采用多步乳液 聚合法制备成复合聚合物乳胶液，其中心为硬树脂。同普通胶渣相比，涂膜的弹 性和耐水性更好，光泽和硬度更高，耐沾污性也相当高，是一种很有发展前途的 功能性涂料。反应性硅乳胶溶液由其生胶、交联剂及催化剂在一定条件下聚合而 成，该溶液失水后能在常温下进行交联反应，形成具有网状结构的硅乳胶整体 薄膜。郭立凯等合成的有机硅弹性乳胶建筑装饰涂料，操作简便易控制，产品性 能稳定，具有良好的粘结性、耐老化性、耐候性、不透水性和伸缩性，适应不良 因素引起的墙面开裂和季节性台风、雨水压力的渗透。 4．4 有机硅绝缘粉末涂料 有机硅绝缘涂料可用有机硅树脂或有机硅改性环氧树脂、有机硅改性聚酯为成膜 物质，主要有清漆和瓷漆类，既有高温固化型，也有低温固化型。在较宽的频率
图三i对有机硅树脂热稳定性及剥离强度的影响 2．1．2 介质酸度及水解温度当反应液中盐酸浓度增大时，氯硅烷的水解速度下 降。反应温度越高，硅醇共缩合产物的产率越高[31。同时发现，一开始就在水 中加入一定浓度的盐酸(如5％左右)，不容易出现凝胶现象，但反应后期介质酸 度过大，不能合成R／Si为1-3的有机硅树脂。图四为水解温度与生成凝胶的关系。 由图四可知．通常在单体／甲苯／水为l：2：4(质量比)的条件下． 把开始水解 温度提高到50℃(反应过程中最高温度达70℃)就可以合成R／Si为1．30、C R为 0 ． 30 的 有 机 硅 树 脂 ， 不 再 出 现 凝 胶 和 乳 化 现 象
2 检索工具和数据库：2. 1 百度文库 2. 2 谷歌搜索 2．3 万方数据系统 2．4 重庆维普中文科技期刊数据库 2. 5 中国期刊全文数据库
3 检索过程：一开始通过百度和谷歌进行整个大题目的广泛搜 索，发现相应的信息 缺乏一定的准确性，多半是广告，但从中发现一部 分专业期刊或者学术论坛上的文章有一定的价值，但是近一步发现文章 没有文献，不能应用。偶尔也能找到一些专业的学术论文，但感觉不够 全面，基于为了更好地和更多的找到相应的文章，根据其文章的出处找