有機(jī)硅樹脂的主要應(yīng)用板塊

發(fā)布時間：

2024-01-04 10:15

有機(jī)硅樹脂作為一種高分子材料，因具有優(yōu)良的耐熱、耐寒、耐輻射、憎水、耐沾污、耐化學(xué)腐蝕等特殊性能而被廣泛應(yīng)用。但純硅樹脂存在固化時間長、高溫下涂層附著力低、機(jī)械強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，限制了其應(yīng)用。由于有機(jī)硅樹脂的分子結(jié)構(gòu)上仍然保留著羥基等活性基團(tuán)，這為有機(jī)硅樹脂的改性提供了更多的可能性。而有機(jī)硅樹脂作為硅樹脂涂料主要的成膜物質(zhì)，故在其改性方面得到了廣泛關(guān)注。下面主要介紹有機(jī)硅樹脂的三大應(yīng)用：耐磨涂料、耐高溫涂料、防污涂料

1.防水涂料

硅樹脂的優(yōu)良憎水性，使其得以廣泛用作防水涂料，特別應(yīng)用在建筑材料的防水上，效果十分好，建筑材料中導(dǎo)致混凝土及磚石類的水分浸入而造成的損壞較為突出。延長建筑物的使用壽命就需要使用一種可防止水分入侵，又不阻礙內(nèi)部潮氣外溢的防水產(chǎn)品。硅樹脂作為防水涂料也可以應(yīng)用在建筑材料和石磚上，應(yīng)用后其壽命為10-15年。因此有機(jī)硅防水涂料對修復(fù)古建筑及磚石藝術(shù)品也有很重要的優(yōu)勢。

2.耐磨涂料

有機(jī)硅樹脂的改性方法有很多，如改變側(cè)鏈上的有機(jī)基團(tuán)、接枝主鏈等，這些改性方法可以改善硅樹脂涂層的耐劃痕性能。現(xiàn)如今，運(yùn)用納米技術(shù)來進(jìn)行改性則有著很好的發(fā)展前景。

制備樹脂基納米復(fù)合涂層有助于提高涂料的耐磨性能。

一方面可以對樹脂基體進(jìn)行改性，樹脂與納米粒子發(fā)生相互作用改變了體系的熱力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)而能夠形成特殊的有序結(jié)構(gòu)，通過改變聚合物鏈的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)、增加分子間原子力、束縛鏈運(yùn)動、減少磨損，從而提高涂層的耐磨性。另一方面，在涂層體系中引入納米填料，可以提高涂層的機(jī)械強(qiáng)度和表面硬度。

對于提高有機(jī)硅樹脂的耐磨性，黃嬋娟等人研究了一種有機(jī)硅樹脂基納米TiB2-TiC復(fù)合涂層，以改善棉織物的表面結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)棉織物表面優(yōu)異的耐磨性能。通過正交實(shí)驗(yàn)得知，當(dāng)納米填料TiB2與TiC的比例為1∶2，TiB2-TiC配比為4%時，涂層的耐磨性能最優(yōu)，且涂膜的磨損率隨涂覆量的增加而減小。

通過掃描電子顯微鏡（SEM）可以看出，改性后的涂膜具有優(yōu)異的耐磨損性能，摩擦1500次仍具有一定的疏水性。

有機(jī)硅樹脂除了作為基體被應(yīng)用之外，有機(jī)硅作為增強(qiáng)體也受到了廣泛的應(yīng)用。

中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究人員通過化學(xué)改性在氧化石墨烯（GO）表面接枝多面體低聚硅烷制備了超疏水POSS-GO納米片，并將制備的POSS-GO加入到環(huán)氧樹脂中，研究其在模擬海水中的腐蝕防護(hù)和摩擦學(xué)性能。

結(jié)果表明，經(jīng)過POSS-GO強(qiáng)化后，環(huán)氧涂層的硬度、結(jié)合強(qiáng)度和韌性均有不同程度的提高。在模擬海水中浸泡150d后，0.5%POSS-GO增強(qiáng)環(huán)氧復(fù)合涂層在模擬海水中的摩擦系數(shù)和磨損率最低。

除了納米技術(shù)的應(yīng)用之外，硅樹脂改性有機(jī)樹脂涂料也取得了新的進(jìn)展。

張全偉等人制備了有機(jī)硅樹脂改性的高羥值韌性聚酯樹脂。結(jié)果表明，當(dāng)聚酯與有機(jī)硅樹脂的比例為2∶1時，改性漆膜的機(jī)械性能良好，耐磨性最優(yōu)。

以該耐磨樹脂為基料，選用碳化硅等為耐磨填料，二硫化鉬等為潤滑填料，制備了一種具有優(yōu)異機(jī)械性能和良好防腐蝕性能的耐磨涂料，當(dāng)m（碳化硅）∶m（二硫化鉬）為5∶2，且顏基比為0.7∶1.0時，涂膜的耐磨性能最優(yōu)。

3.耐高溫涂料

①無機(jī)填料改性有機(jī)硅樹脂

當(dāng)有機(jī)硅樹脂支鏈中含有苯基時，其含量的大小能夠影響涂層的耐熱性能，原因在于苯基中的富電子云可以與填料和基材作用，增強(qiáng)涂層的附著力。故采用無機(jī)填料來對有機(jī)硅樹脂成膜物進(jìn)行填充改性，可以賦予涂層更好的性能。

② 環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅樹脂

氧改性有機(jī)硅樹脂是通過環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基及羥基與聚硅氧烷活性集團(tuán)發(fā)生接枝縮合反應(yīng)，因此改性的環(huán)氧/有機(jī)硅涂料具有良好的穩(wěn)定性兼有環(huán)氧樹脂和有機(jī)硅樹脂的優(yōu)點(diǎn)。

③ POSS（多面體低聚倍半硅氧烷）改性有機(jī)硅樹脂

納米SiO2、碳納米管、粘土和其他納米粒子的加入可以改善聚合物的熱性能和力學(xué)性能。然而，由于納米粒子的團(tuán)聚，它很難通過機(jī)械共混來實(shí)現(xiàn)納米的分散。而POSS作為一種獨(dú)特的有機(jī)/無機(jī)納米材料，非反應(yīng)性基團(tuán)能夠改善與硅樹脂的相容性，反應(yīng)性基團(tuán)可以實(shí)現(xiàn)與硅樹脂之間的化學(xué)鍵合，可以很好地解決這一問題。

4. 防污涂料

有機(jī)硅樹脂能夠具有優(yōu)異的防污性也取決于其獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，硅樹脂中含有大量的硅羥基，在成膜過程中，硅羥基脫水縮合成巨大的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成極其致密的漆膜。這也是硅樹脂漆膜表面能低、表面張力小的原因。經(jīng)改性的硅樹脂表面接觸角能達(dá)到150°，可以使涂層具有優(yōu)異的疏水性，且理論上具有優(yōu)異的防污性。

①聚合物改性有機(jī)硅樹脂

不同于有機(jī)硅防污涂料，其他聚合物基防污涂料也具有獨(dú)特的防污性能，因此，借助聚硅氧烷的活性基團(tuán)和其他聚合物樹脂進(jìn)行反應(yīng)，聚硅氧烷樹脂能保持穩(wěn)定的主鏈結(jié)構(gòu)而接枝其他官能團(tuán)在其分支鏈上，從而確保抗污效果和改善現(xiàn)有的缺陷

② 納米粒子改性有機(jī)硅樹脂

通過高速攪拌機(jī)將納米級的填料粒子分散在有機(jī)硅聚合物的鏈段中，能改善與有機(jī)硅樹脂的相容性，提高涂層的防污性能。其中，應(yīng)用最為廣泛的是納米二氧化硅，因其與有機(jī)硅材料具有相似的分子結(jié)構(gòu)（主鏈含Si-O-Si鍵）

5.電絕緣漆

由有機(jī)硅樹脂與有機(jī)材料配合制成的電絕緣漆，其最高使用溫度為110℃；由有機(jī)硅樹脂與無機(jī)材料配合的電絕緣漆，最高使用溫度為130℃；由純硅樹脂與無機(jī)材料配合的電絕緣漆則可在180℃下長時間使用。由硅氧烷改性醇酸樹脂可制成F級（155℃）絕緣漆。