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]]>在水性涂料中使用有機硅偶聯劑助劑,可以顯著的提高涂膜的流平性、爽滑性、光澤、防粘性、耐水性、耐化學品性、耐高溫性、抗沾污性和耐印刷性等。在水性木器涂料中有機硅的應用主要包括有機硅與樹脂的物理混合和化學改性。一種用于水性木器涂料助劑的改性有機硅聚合物,與水性木器涂料的相容性大大提高,能明顯改善涂膜的流平性、潤滑性、光澤、防粘連性和耐化學品性。利用有機功能性硅烷偶聯劑CG-171與乙烯基丙烯酸反應合成了穩定的有機硅丙烯酸酯乳液,該涂膜的耐甲乙酮擦洗性優異。采用水解速度較慢的受阻乙烯基硅烷與丙烯酸進行乳液聚合,提高了有機硅接枝到丙烯酸樹脂上的含量,改善了有機硅丙烯酸乳液的聚合穩定性和貯存穩定性,該乳液具有很好的耐酸堿、耐高低溫及耐電解質穩定性。
水性聚氨酯和丙烯酸乳液是應用最多的兩種
水性木器涂料是涂料工業的新興技術之一,盡管近年來得到了一定的發展,取得了相當不錯的成績,但是在生產技術和市場化等方面還有待進一步努力。水性木器涂料的研究發展可從以下幾方面著手:進一步完善和發展高性能無缺陷水性木器涂料體系;依靠分子設計和聚合物分子裁剪技術,在水性聚合物鏈上引入特殊功能結構的組分,如含氟、含硅聚合物,賦予聚合物涂膜多功能性;進一步開拓水性木器涂料市場。隨著對水性樹脂結構、性能、成膜過程等的進一步研究,結合新的水性聚合物合成技術,水性木器涂料將會變得方便施工,涂膜性能易于設計和優化,以滿足各種不同的用途。
進入21世紀,隨著環保法規的進一步完善,以減輕地球負荷為目的,低VOC(揮發性有機化合物)或零VOC排放的新型涂料成為研發的熱點。水性木器涂料的研發更為引人注目。隨著人們環保、能源意識的增強,水性木器涂料得到迅猛的發展。水性木器涂料中甲醛的含量要求都比較低,為此,如何選用水性木器涂料用樹脂便成了關鍵,換句話說,水性木器涂料的配方和樹脂要以此為基點,同時達到優異的性能和環保的規范要求。目前市場上有百多種水性木器涂料用樹脂可供選用。
水性聚氨酯用于木器涂料時具有易于施工、流平性好,涂膜硬且韌、耐化學品性好等優點。水性聚氨酯涂料按成膜性能可分為水性聚氨酯分散體涂料和雙組分水性聚氨酯涂料。
水性有機硅改性木器涂料
水性聚氨酯分散體涂料為單組分涂料,所用樹脂屬熱塑性樹脂,聚合物相對分子質量較大,成膜過程中不發生交聯,具有施工方便的優點。它包括芳香族和脂肪族聚氨酯分散體,后者的耐黃變性優異,更適于戶外。它們的成膜性能都較好,涂膜光澤較高、耐磨性好、不容易產生氣泡和縮孔。但硬度一般,價格較貴,適合于做亮光面漆、地板漆等。與溶劑型聚氨酯涂料相比,聚氨酯水分散體涂膜的耐化學性和耐溶劑性較差,硬度較低、表面光澤度不高,而且其自增稠性差、固含量低、膜的耐水性差等,限制了其應用。交聯改性可以提高聚氨酯水分散體涂料的機械性能和耐化學品性能。首先,通過選用多官能度多元醇、多元胺擴鏈劑和多異氰酸酯交聯劑等合成具有交聯結構的水性聚氨酯分散體。其次,添加內交聯劑,如碳化二亞胺、甲亞胺和氮雜環丙烷類化合物。內交聯劑在堿性條件下相當穩定,能穩定存在于聚氨酯乳液中。涂膜在干燥過程中由于水及中和劑的揮發,使得pH值下降,交聯反應得以進行。經研究表明:水性聚氨酯復合改性材料可彌補單組分聚氨酯的缺陷,例如,1.通過環氧改性水性聚氨酯,將環氧樹脂較高的支化度引入到聚氨酯主鏈上,提高乳液涂膜的附著力、干燥速率、涂膜硬度和耐水性。2.采用氨基丙基三乙氧基硅烷與多異氰酸酯反應合成端硅氧烷聚氨酯預聚體,然后分散于水中,依靠硅氧烷水解縮合擴鏈交聯制備交聯水分散聚氨酯。
現存問題
目前,我國水性木器涂料市場并不樂觀,由于水性木器涂料在關鍵技術方面有局限,導致其漆膜在硬度、耐水性、光澤等性能上與溶劑型涂料相比還有一定的差距。另外,由于水性木器涂料固體含量低,加上水的表面張力大,施工控制較難,容易使涂膜產生流掛、豐滿度差、縮孔、魚眼等問題。因此,水性木器涂料的技術發展還面臨很多深層次的研究課題。國內產品由于在水性樹脂的核心技術方面與國外先進水平差距較大,使得國內大部分生產廠家的產品質量波動較大,造成了這一品種整體質量的不穩定,技術創新工作任重道遠。
我國注冊的涂料企業近8000多家,而從事水性木器涂料的生產企業卻廖廖無幾。絕大部分涂料企業都持觀望的態度,靜觀其變,相機進入。持這種態度的涂料企業從主、客觀上來分析,有下列幾種原因:(1)不少木器涂料生產企業仍看好溶劑型的聚酯漆市場和高固體分低粘度的硝基木器漆市場。(2)有些涂料企業因產品繁多,資金運作困難,舍不得,或者說難以抽出資金來組織工程技術人員進行水性木器涂料的研發、營銷。(3)有些涂料企業已開始從事水性木器涂料的研究,但因諸多因素的影響,產品推向市場的速度不快,或者說力度不大。
由于水性木器涂料生產企業的促銷力度不夠大,消費者對使用溶劑型木器涂料的思維定勢的作用力還較強,短期內觀點還難以轉變,這也是水性木器涂料市場不旺的主要原因之一。有少數消費者甚至提出:用水做的木器涂料能行嗎?的疑問。因為水性木器涂料對金屬包裝罐內壁有腐蝕,一些涂料企業用PVC袋子作為內襯進行包裝,再加上冬天氣溫的驟降使得水性木器涂料呈凍融狀,透明清晰度也不理想,造成了開罐外觀欠佳,難以與溶劑型木器涂料相比。這也是消費者難以接受的幾個原因。
因此,經過硅烷偶聯劑CY-171改性的水性涂料一定會成為市場的首選產品。
官能團的種類 | 有 效 | 效果優異 |
氨基 | 聚乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、氨基甲酸乙酯、PBT.PET、ABS、氨基甲酸乙酯、 聚酰亞胺、EPMS架橋、聚丙烯腈樹脂、氯丁二烯樹脂、丁基樹脂、聚 硫化合物、氨基甲酸乙酯樹脂 | 聚苯乙烯、丙烯、聚氯乙烯、尼龍、三聚氰胺、苯酚、環氧烷、呋喃 |
巰基 | 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、氨基甲酸乙酯、ABS、苯酚、環氧烷、 氨基甲酸乙酯、聚酰亞胺、 聚丁二烯樹脂、聚異戊間二烯樹脂、EPDMPO架橋、SBN、聚丙烯腈樹脂、環氧樹脂、氯丁二烯樹脂 | EPMS架橋、聚硫化合物、氨基甲酸乙酯樹脂 |
異丁基 | 丙烯、聚碳酸酯、氨基甲酸乙酯 、 酞酸二烯丙酯、EPMS架橋 | 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS、不飽和聚酯、EPDMPO架橋 |
環氧基 | 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、尼龍、苯酚、氨基甲酸乙酯、聚酰亞胺、 不飽和聚酯、SBN、聚丙烯腈樹脂、環氧樹脂、丁基樹脂、聚硫化合物、 酞酸二烯丙酯 | 丙烯、氨基甲酸乙酯、PBT.PET、ABS、三聚氰胺、環氧烷、呋喃、氨基甲酸乙酯樹脂 |
丙烯基 | 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯、 聚碳酸酯、氨基甲酸乙酯、酞酸二烯丙酯、EPMS架橋 | ABS、不飽和聚酯、EPDMPO架橋 |
氯丙基 | ABS、環氧烷 | |
脲基 | 苯酚、氨基甲酸乙酯、聚酰亞胺 | 尼龍 |
硫化基 | SBN、聚丙烯腈樹脂、環氧樹脂、氯丁二烯樹脂、聚硫化合物、氨基甲酸乙酯樹脂 | EPMS架橋 |
異氰酸 | 聚碳酸酯、尼龍、PBT.PET、ABS、三聚氰胺、 苯酚、環氧烷、 聚酰亞胺、 呋喃、氨基甲酸乙酯樹脂 | 氨基甲酸乙酯、氨基甲酸乙酯 |
乙烯基 | 酞酸二烯丙酯、不飽和聚酯、EPMS架橋、EPDMPO架橋 | 聚乙烯、聚丙烯 |
硅烷偶聯劑對各種無機原材料的有效性 |
有效程度 | 無機原材料 | |
+ | 效果優異 | 玻璃、二氧化硅、氧化鋁 |
+ | 相當有效 | 滑石粉、白陶土、鋁、氫氧化鋁、鐵、云母 |
+ | 稍微有效 | 石棉、氧化鈦、氫化鋅、氧化鐵 |
+ | 完全無效 | 石墨、碳黑、碳酸鈣 |
硅烷偶聯劑配成溶液,有利于硅烷偶聯劑在材料表面的分散,溶劑是水和醇配制成的溶液,溶液一般為硅烷(20%)、醇(72%)、水(8%),醇一般為乙醇(對乙氧基硅烷)甲醇(對甲氧基硅烷)及異丙醇(對不易溶于乙醇、甲醇的硅烷)因硅烷水解速度與PH值有關,中性最慢,偏酸、偏堿都較快,因此一般需調節溶液的PH值,除氨基硅烷外,其他硅烷可加入少量醋酸,調節PH值至4-5,氨基硅烷因具堿性,不必調節。因硅烷水解后,不能久存,最好現配現用,最好在一小時內用完。
下面是一些具體應用,以供用戶參考:
(1)、預處理填料法:將填料放入固體攪拌機(高速固體攪拌機HENSHEL(亨舍爾)或V型固體攪拌機等),并將上述硅烷溶液直接噴灑在填料上并攪拌,轉速越高,分散效果越好。一般攪拌在10-30分鐘(速度越慢,時間越長),填料處理后應在120攝氏度烘干(2小時)。
(2)、硅烷偶聯劑水溶液(玻纖表面處理劑):玻纖表面處理劑常含有:成膜劑、抗靜電劑、表面活性劑、偶聯劑、水。偶聯劑用量一般為玻纖表面處理劑總量的0.3-2%,將5倍水溶液首先用有機酸或鹽將PH值調至一定值,在充分攪拌下,加入硅烷直到透明,然后加入其余組份,對于難溶的硅烷,可用異丙醇助溶。在拉絲過程中將玻纖表面處理劑噴灑在玻纖上干燥,除去溶劑及水份即可。
(3)、底面法:將5%-20%的硅烷偶聯劑的溶液同上面所述,通過涂、刷、噴,浸漬處理基材表面,取出室溫晾干24小時,最好在120℃下烘烤15分鐘。
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電子、電氣工業
電子、電氣工業是硅膠作為絕緣材料使用最早,需求量較大的一個領域。硅膠主要用于電視機陽極罩、高壓保護罩、高壓引出線、冰箱除霜器電線、功率或訊號傳遞用電線和電纜等。用硅膠制造的絕緣子將替代陶瓷制品廣泛用于輸電線路,特別是超高壓線路。導電硅膠用于電子計算機、電話等儀器的電接點件及液晶顯示觸點件。阻燃和耐輻射硅膠制造的電線、電纜廣泛用于原子能發電站。硅膠加熱片、加熱帶用于控制多種精密儀表和輸油管道的工作溫度,在醫療上作理療熱敷器用的加熱毯。室溫固化型硅膠可作為防水、防潮和防震用灌封材料。
硅膠因具有耐熱洗滌液性能,目前已廣泛用于洗碗機和洗衣機的泵用密封上。硅膠非常適于用作咖啡鍋、電氣油炸鍋和蒸汽熨斗等用具上的墊圈。立體聲耳機耳部和頭部的襯墊改用硅膠,能排除外界雜音,且柔軟舒適。
宇航工業
硅膠是宇航工業中不可缺少的高性能材料,它能承受太空的超冷和返回大氣層的灼熱,延長飛機零件壽命,降低檢修保養費用,減少意外事故。主要用于飛機機體孔穴密封件、電接頭、密封開關、防塵和防水罩、墊圈墊片、噴氣式引擎和液壓裝置的“O”型密封環、氧氣面罩、調控膜片、熱空氣導管和雷達無線減震器等。耐燒灼硅膠適用于作火箭燃油閥門、動力源電纜和火箭發射井蓋涂層,以免受火箭噴射流的燒灼。室溫固化硅膠可作為機體氣密性密封、窗框密封和防震、防潮灌封材料。
建筑工業
硅膠具有良好的耐候性和施工性,作為粘接密封膠在建筑工業中得到了廣泛應用,超過了其它類型的密封膠。近年來,又開發了低模量高伸長型雙組分密封膠,它用于接縫移動大的混凝土預制件和幕墻等大型構件。室溫固化硅膠還用于石棉水泥板連接處的密封、浴室磚縫和盥洗用具的密封。隨著今后橡膠價格的下降,將進一步擴大應用范圍,如在公路接縫的應用中替代瀝青和氯丁橡膠。高溫固化型硅膠海綿條用作建筑物的門窗密封嵌條。
醫療領域
硅膠具有良好的生物相容性,對機體反應小,性能穩定,血凝性低,能承受高溫高壓多次蒸煮,而且能加工成各種形狀的制品,如薄膜、海綿、氣囊,是目前醫學上應用最廣的一種材料。
其它領域
除了上述各種應用外,硅膠在紡織、印刷、機械、塑料、化學、造紙及食品和化妝等領域的應用也明顯增加。典型的產品是用硅膠制成的輥筒,用作織物、塑料的熱定型、壓紋、壓延和復印機的定影。硅膠薄膜制成的氣調窗已用于貯存果品蔬菜。此外,硅膠在紡織高溫設備以及在堿、次氯酸鈉和雙氧水濃度較高的設備上作密封材料也取得良好的效果。
]]>耐寒性
氟硅橡膠與普通硅橡膠一樣,低溫性能良好。由于氟硅橡膠是以柔軟的Si-O為主鏈構成的線型高聚物,所以低溫特性優于以C-C為主鏈的氟橡膠。其中,氟硅橡膠(LS-2370U)的低溫特性更好,脆性溫度低達-89℃,而一般的氟橡膠約為-30℃。
耐候老化性非常優良
氟硅橡膠的耐天候老化性非常優良,即使暴露5年后,仍保持有良好的性能。臭氧是彈性體老化時生成非常多的氣體,但氟硅橡膠通過動態或靜態試驗后都未發現有龜裂或裂紋的現象。此外,氟硅橡膠的防霉性、生理惰性、抗凝血性也是十分良好的。
電性能、耐輻射性能
氟硅橡膠的電性能與普通硅橡膠相近,但特別可貴之處是在高溫、低溫、潮濕、油、溶劑、化學藥品、臭氧等苛刻條件下的變化很小。氟硅橡膠的耐輻射性能并不突出,但耐輻射老化性能優于甲基乙烯基硅橡膠。
物理機械性能
氟硅橡膠與普通硅橡膠一樣,硫化膠的機械強度(特別是撕裂強度)比較低。因此,改善和提高氟硅橡膠的強度也是一個重要的研究課題。
耐油、耐溶劑、耐化學藥品性
氟硅橡膠與甲基乙烯基硅橡膠相比,其耐油、耐溶劑、耐化學藥品性尤其優良;即使與氟橡膠相比,耐油、耐溶劑性也是良好的。在相同介質、溫度、時間下浸漬后均顯示出了優良的耐久性,可以說氟硅橡膠是一種在-68℃~232℃下耐非極性介質的彈性體。氟硅橡膠的耐含甲醇汽油性也比較好,即使在汽油/甲醇混合體系中,其硫化膠的硬度、拉伸強度、體積變化都很小,經500h長時間的浸漬試驗后,各項物性也幾乎沒有變化。
耐熱性
氟硅橡膠的高溫分解與硅橡膠一樣,即:側鏈氧化、主鏈斷裂、側鏈熱分解和引起各種復合反應。由于分解產物也會引起主鏈斷裂,所以耐熱性通常比硅橡膠要差一些,在200℃的溫度下已開始氧化老化。但通過添加鐵、鈦、稀土類氧化物等少量的熱穩定劑便可使其獲得顯著的改善,即使在250℃高溫下也具有足夠的耐熱性。溫度對氟硅橡膠影響比硅橡膠大,但比氟橡膠小。國外還研究了氟硅橡膠在150℃×2000h、175℃×5000h、200℃×4000h條件下的使用壽命,其結果是僅次于甲基乙烯基硅橡膠。