有机硅涂层材料资料

有机硅涂层：耐磨透明涂层
广泛用作各种材料的表面涂层,防止窗玻璃、镜片、光学仪器等受灰尘、连续 擦痕导致的能见度变差的现象
要求：耐磨、透明
高长有等将正硅酸乙酯、γ - 环氧丙氧基三甲氧基硅烷---在催化剂作用下,于 醇、水溶液中水解---熟化,加入固化剂(例如二月桂酸二丁基锡、三乙烯四胺 等) 、流平剂等助剂,20 ℃左右混合均匀---再熟化几小时---得到的耐磨涂料 在基材上涂覆,形成厚度为0.8～1.7 μm的有机硅耐磨涂层
R与Si的比值
甲基与苯基基团的比例
R：Si的值愈小,所得到的硅树 脂就愈能在较低温度下固化；
有机基团中苯基含量越低，生 成的漆膜越软，缩合越快，
R：Si的值愈大，所得到的硅树 脂要使它固化就需要在200250℃的高温下长时间烘烤，所 得的漆膜硬度差，但热弹性要
比前者好得多
苯基含量越高，生成的漆膜越 硬，越具有热塑性。
有机硅涂层具有高的热稳定性;高的氧化稳定性;良好的抗辐照性;极低 的表面张力等物理化学特性，但是也只能在200-300摄氏度下使用
要达到长期耐500 ℃～800 ℃的高温要求,配合. 如加入二氧化钛、铝 粉等耐热添料后可耐500 ℃～600 ℃;含硅酸盐的有机硅涂料可耐760 ℃高温。此外，有机硅热控涂层还具有较强的耐真空紫外辐照能力、 抗电子轰击辐射能力及抗原子氧侵蚀能力
邱军[9]等人改变用聚苯基倍半硅氧烷的做法，以甲基三氯硅烷为原料, 通过与正丁胺反应,生成甲基三氯硅烷的胺解产物,作为梯形聚合物的 “模板”,再经水解和缩聚反应制备的梯形聚甲基倍半硅氧烷,耐热性 能优良,700 ℃失重率为4 % ,低于文献报道的600 ℃的失重率14 %[10]。
航天器穿梭在太空中，为了保证其内部仪器的正常工作温度，需利用 热控涂层改变物体的表面热物理性质
Si—O—Si键能、键角均比C—C键大
耐高温
低表面能
接触角大，能去污
还有耐辐射性、耐氧化性、高硅树脂常用甲基氯硅烷和苯基氯硅烷这类具 有可以水解的活泼基团的有机硅单体经缩聚反应 而得
有机硅单体极易水解生成不稳定的硅醇：
烷氧基取代的有机硅单体同样可水解成硅醇： 上述一系列反应形成的一元硅醇、硅二醇或硅三醇，即可 发生缩聚反应，形成分子链中具有键能大而稳定的硅氧键的缩 聚物：
黄可知等[7]以三甲基氯硅烷改性后的A174和丙烯酸酯类单体共聚[如 式 ( b)所示] ,制得了有机硅质量分数达35%的高硅含量的硅丙乳液，
现在房屋装饰材料中不可避免用到瓷砖，甚是漂亮，但由 于表面有缺陷，和污染物接触时由于毛细管现象和表面吸 附，很容易污染而影响美观和清洁
涂覆防污剂，主要有苯乳胶、聚乙烯、硅油等。机理为在 基材表面形成一层憎水层，缺点：与基材粘结性不好，不 耐摩擦
固化的三种方式 一是利用硅原子上的羟基进行缩水聚合交联而成
网状结构，这是硅树脂固化所采取的主要方式
二是利用硅原子上连接的乙烯基，采用有机过氧 化物为触媒，类似硅橡胶硫化的方式
三是利用硅原子上连接的乙烯基和硅氢键进行加 成反应的方式，例如无溶剂硅树脂与发泡剂混合 可以制得泡沫硅树脂。
有机硅性质：性能的影响因素
有机硅树脂中的Si-OH与基质表面的OH基生产牢固的化学 键及其低的表面能 ，使得其不仅具有优异的自洁耐沾污 性能, 而且固化迅速
王生杰等人用有机低聚硅树脂材料制备了这种去污涂层 ， 在抛光砖上使用后,不仅具有优异的自洁防污效果, 而且能 提高表面光泽,增加装饰效果
有机硅涂层：耐高温涂层
固体火箭发动机壳体防热涂层，喷气式飞机上空气- 空气热交换器上 使用的有机硅耐热涂层，宇宙飞船上使用的有机硅隔热涂层等，均要 求具有优异的耐热性
常用的：八甲基环四硅氧 烷(D4 ) 、A174,A151
问题：D4和丙烯酸酯类相容性差,两相之间缺少足够的化学键连接,当 D4用量较多(硅含量> 10% ) 、工艺不当或在聚合过程中形成涂膜后 有机硅相可能析出,即产生所谓的漂油现象和涂膜硬度不足
加入有机硅偶联剂 ，最常用的γ - 甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷 (A174)
有机硅性质：固化
有机硅树脂是由双官能团和三官能团的单体共水解缩聚而得。
有机硅树脂固化一般是在较高温度下(200～250度)热固化，最常用的 固化剂为三乙醇胺或它和过氧化二苯甲酰的混合物，固化时间较长。
要使树脂完全固化,须经过加热和加入催化剂来加速反应进行。许多 物质可起硅醇缩合反应的催化作用，它们包括酸和碱，铅、钴、锡、 铁和其它金属的可溶性有机盐类，有机化合物如二丁基二月桂酸锡或 N，N，N'，N'一四甲基胍盐等。
可以显著的提高光学塑料表面的耐擦伤强度,而对其透光率等性能没有不良影 响,对聚丙烯和聚苯乙烯等光学树脂还有增透作用。涂于JD树脂(苯乙烯与双 酚A双甲基丙烯酸酯的共聚物)上的涂层铅笔硬度可达5 H～6 H,涂层与各种基 材的粘接性良好,表面均一平整。
有机硅涂层材料
目录
➢ 一、简介 ➢ 二、有机硅性质
➢ 合成、水解 ➢ 固化 ➢ 性质的影响因素
➢ 三、有机硅涂层
➢ 自清洁涂层 ➢ 耐高温涂层 ➢ 耐磨透明涂层 ➢ 防腐涂层
➢ 四、发展趋势
一、简介
有机硅树脂是以Si—O—Si为主链,硅原子上连接有机基团的 交联型半无机高聚物。有如下特点：
硅原子电负性较低 Si—O 键具有一定的离子性
问题：偶联剂在水性环境中易凝胶, 硅含量难以提高，市售硅丙乳液 的有机硅含量通常为2% ～5%
龚兴宇利用醇解反应将γ- 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中OCH3基团置换成空间位阻更大的- OCH2CH3 或-OCH2( CH3) 2, （如 图a所示）以调节聚合过程中单体水解缩合速度, 制得硅烷含量占单体 总量15% 的硅丙乳液,
三、有机硅涂层：自清洁涂层
丙烯酸酯类树脂是目前应 用最广泛的外墙涂料基料
缺点：耐热、耐寒、耐溶 剂性差,
具有回粘性, 耐沾污性能 差
CH2 CH COOR
硅氧烷独特的表面化学性 能，使污损物无法轻易附 着。
用有机硅树脂对丙烯酸树 脂进行改性,可以进一步提 高涂膜性能,例如耐候性、 保光性、透气性、防水性、 耐沾污和耐磨性