有機硅樹脂的主要應用板塊

發布時間：

2024-01-04 10:15

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

1.防水涂料

硅樹脂的優良憎水性，使其得以廣泛用作防水涂料，特別應用在建筑材料的防水上，效果十分好，建筑材料中導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，又不阻礙內部潮氣外溢的防水產品。硅樹脂作為防水涂料也可以應用在建筑材料和石磚上，應用后其壽命為10-15年。因此有機硅防水涂料對修復古建筑及磚石藝術品也有很重要的優勢。

2.耐磨涂料

有機硅樹脂的改性方法有很多，如改變側鏈上的有機基團、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。現如今，運用納米技術來進行改性則有著很好的發展前景。

制備樹脂基納米復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行改性，樹脂與納米粒子發生相互作用改變了體系的熱力學性質，進而能夠形成特殊的有序結構，通過改變聚合物鏈的聚集態結構、增加分子間原子力、束縛鏈運動、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，可以提高涂層的機械強度和表面硬度。

對于提高有機硅樹脂的耐磨性，黃嬋娟等人研究了一種有機硅樹脂基納米TiB2-TiC復合涂層，以改善棉織物的表面結構，從而實現棉織物表面優異的耐磨性能。通過正交實驗得知，當納米填料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，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異的耐磨損性能，摩擦1500次仍具有一定的疏水性。

有機硅樹脂除了作為基體被應用之外，有機硅作為增強體也受到了廣泛的應用。

中國科學院寧波材料技術與工程研究所研究人員通過化學改性在氧化石墨烯（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加入到環氧樹脂中，研究其在模擬海水中的腐蝕防護和摩擦學性能。

結果表明，經過POSS-GO強化后，環氧涂層的硬度、結合強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增強環氧復合涂層在模擬海水中的摩擦系數和磨損率最低。

除了納米技術的應用之外，硅樹脂改性有機樹脂涂料也取得了新的進展。

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

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，制備了一種具有優異機械性能和良好防腐蝕性能的耐磨涂料，當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。

3.耐高溫涂料

①無機填料改性有機硅樹脂

當有機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，增強涂層的附著力。故采用無機填料來對有機硅樹脂成膜物進行填充改性，可以賦予涂層更好的性能。

② 環氧樹脂改性有機硅樹脂

氧改性有機硅樹脂是通過環氧樹脂的環氧基及羥基與聚硅氧烷活性集團發生接枝縮合反應，因此改性的環氧/有機硅涂料具有良好的穩定性兼有環氧樹脂和有機硅樹脂的優點。

③ POSS（多面體低聚倍半硅氧烷）改性有機硅樹脂

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性能。然而，由于納米粒子的團聚，它很難通過機械共混來實現納米的分散。而POSS作為一種獨特的有機/無機納米材料，非反應性基團能夠改善與硅樹脂的相容性，反應性基團可以實現與硅樹脂之間的化學鍵合，可以很好地解決這一問題。

4. 防污涂料

有機硅樹脂能夠具有優異的防污性也取決于其獨特的化學結構，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狀結構，進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。經改性的硅樹脂表面接觸角能達到150°，可以使涂層具有優異的疏水性，且理論上具有優異的防污性。

①聚合物改性有機硅樹脂

不同于有機硅防污涂料，其他聚合物基防污涂料也具有獨特的防污性能，因此，借助聚硅氧烷的活性基團和其他聚合物樹脂進行反應，聚硅氧烷樹脂能保持穩定的主鏈結構而接枝其他官能團在其分支鏈上，從而確保抗污效果和改善現有的缺陷

② 納米粒子改性有機硅樹脂

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

5.電絕緣漆

由有機硅樹脂與有機材料配合制成的電絕緣漆，其最高使用溫度為110℃；由有機硅樹脂與無機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。

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