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水漆,迎來水性硅樹脂時代!

时间:2020-05-12        阅读

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在環(huán)保的大環(huán)境下,國內(nèi)涂料的水性化正以前所未有的速度發(fā)展,涂料行業(yè)版圖正在加速“水性化”。與溶劑型涂料相比,水性涂料能節(jié)省大量資源,消除安全隱患,改善施工人員的作業(yè)環(huán)境,降低空氣污染,更利于人體健康。此外,水性涂料的性能也不比溶劑型涂料差,施工后的效果更天然、豐富,是“涂料”發(fā)展史上的一大亮點,也是當(dāng)今涂料界當(dāng)之無愧的寵兒。


隨著水性聚氨酯、水性醇酸樹脂、水性環(huán)氧、水性氟碳、水性有機(jī)硅等一系列樹脂的出現(xiàn)極大地豐富了水性涂料的種類和性能,特別是無溶劑水性涂料的問世,解決了無溶劑情況下保證水性涂料功能的問題,即使在封閉環(huán)境下也可以安全施工。在眾多涂料種類中,有機(jī)硅涂料因其特殊的性能,獲得了廣泛的關(guān)注。


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有機(jī)硅樹脂涂料概述

有機(jī)硅樹脂涂料是以有機(jī)硅樹脂或改性有機(jī)硅樹脂為主要成膜物質(zhì),是一種元素有機(jī)涂料,簡稱有機(jī)硅涂料。元素有機(jī)涂料是由元素有機(jī)聚合物為主要成膜物質(zhì)的涂料總稱,包括有機(jī)硅、有機(jī)鈦、有機(jī)氟、有機(jī)鋁、有機(jī)鋯涂料等。其中,有機(jī)硅樹脂涂料產(chǎn)量最大。元素有機(jī)涂料是介于有機(jī)高分子和無機(jī)化合物之間的一種化合物,具有特殊的熱穩(wěn)定性、絕緣性,耐高溫、耐化學(xué)品性、耐水、耐候性等特點,廣泛地應(yīng)用于國防工業(yè)、電器工業(yè)等行業(yè)。


有機(jī)硅一般是指具有-Si-O-Si-主鍵與有機(jī)基側(cè)鏈的聚硅氧烷。聚硅氧烷因主鏈為-Si-O-Si-結(jié)構(gòu),具有無機(jī)物二氧化硅的安全可靠、無毒、無污染、無腐蝕、耐老化及使用壽命長等性能;又因側(cè)鏈中含有機(jī)基團(tuán)而具有高分子材料的柔韌性及易加工的特點。有機(jī)硅涂料是以有機(jī)硅聚合物或有機(jī)硅改性聚合物為主要成膜物質(zhì)的涂料,具有優(yōu)良的耐熱耐寒、電絕緣、耐電暈、耐輻射、耐潮濕和憎水、耐候、耐沾污及耐化學(xué)腐蝕等特性。


無溶劑純硅樹脂乳液和水性硅樹脂特種功能涂料

有機(jī)硅樹脂具有優(yōu)良的熱氧化穩(wěn)定性,耐候性,電絕緣性,憎水性以及耐腐蝕性,已被廣泛用于耐高低溫絕緣漆,特種涂料,膠黏劑,膜塑料等。但是,目前有機(jī)硅樹脂耐高低溫絕緣漆、有機(jī)硅防水涂料及特種涂料等主要采用芳烴、醇類等有機(jī)物作溶劑,會產(chǎn)生大量的VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物),對環(huán)境以及人體造成極大的危害,故硅樹脂的水性化是目前的研究熱點和發(fā)展趨勢。


水性硅樹脂是將硅樹脂水性化,以水為分散介質(zhì)的硅樹脂乳液,目前應(yīng)用廣泛的集中于有機(jī)硅改性涂料,比如硅改性丙烯酸乳液、硅改性聚氨酯乳液、硅改性聚酯乳液等等,在傳統(tǒng)高分子乳液中引入有機(jī)硅,可以增強(qiáng)其耐老化、防水、耐高低溫、增硬等性能。通過在乳液聚合過程中,在高分子聚合物的分子結(jié)構(gòu)中引入有機(jī)硅鏈節(jié),常用的有機(jī)硅前驅(qū)體為硅烷偶聯(lián)劑,比如硅烷偶聯(lián)劑171,560,570等等,這些硅烷偶聯(lián)劑均為三官能烷氧基結(jié)構(gòu),在水相體系中烷氧基水解成羥基,羥基進(jìn)一步脫水縮合,形成交聯(lián)結(jié)構(gòu),當(dāng)交聯(lián)程度過大時會影響乳液的穩(wěn)定性,造成凝膠化,無法使用,所以對于硅烷偶聯(lián)劑的用量是有一定的限制的,一般用量在1~10%,用量太小改性效果不明顯,用量太大影響乳液的穩(wěn)定性,用量的限制決定了硅改性的效果是有局限性的,甚至是不明顯的。


再者,硅烷偶聯(lián)劑在水相中發(fā)生水解反應(yīng),副產(chǎn)甲醇、乙醇等低分子醇類,屬易燃有毒成分,對于水性涂料來說,其就是VOC,而VOC是水性涂料嚴(yán)格控制的指標(biāo),故硅烷偶聯(lián)劑改性的水性涂料無法從根本上解決低VOC和零VOC的問題,終將使應(yīng)用受到限制。


無溶劑純硅樹脂乳液的產(chǎn)業(yè)化正好解決了上面的問題,無溶劑純硅樹脂是將硅烷偶聯(lián)劑預(yù)先水解縮合成固體硅樹脂,該固體硅樹脂中不含有烷氧基,避免了使用中醇類的釋放,然后采用特殊的乳化工藝,將固體硅樹脂均勻分散在水中,形成穩(wěn)定的乳液。無溶劑純硅樹脂既避免了溶劑的引入也避免了副產(chǎn)溶劑的釋放,從根本上做到了綠色環(huán)保,零VOC。


在應(yīng)用方面,無溶劑純硅樹脂乳液可以與丙烯酸乳液、聚氨酯乳液、聚酯乳液、醇酸樹脂乳液、氟碳乳液、蠟乳液等乳液以任意比例相溶,不需特殊生產(chǎn)工藝,只要分散均勻即可使用,不會造成凝膠、破乳,有機(jī)硅成分的無限引入可以最大限度地發(fā)揮有機(jī)硅的性能,既可配制硅改性涂料也可配制改性硅涂料,充分兼顧兩者的性能。


無溶劑純硅樹脂乳液還可以直接作為清漆使用,對透明度要求高的場合可以直接使用,比如木器漆,在不遮蓋基材表面形貌、紋路甚至不影響光澤的同時,具有比現(xiàn)有的丙烯酸乳液、聚氨酯乳液更高的硬度、耐水性、防玷污性,已成功應(yīng)用于混凝土、石材、巖棉、粘土、木材、紙張、文物、金屬等防水防護(hù)以及水包水(砂)、真石漆等外墻罩面。


無溶劑純硅樹脂乳液保留了溶劑型硅樹脂的各項性能,同樣可以配制特種功能涂料,比如有機(jī)硅耐熱涂料、有機(jī)硅耐候涂料、有機(jī)硅絕緣涂料、有機(jī)硅彈性涂料、有機(jī)硅防水涂料等,對于環(huán)保要求越來越高的今天,水性特種功能涂料無疑具有了更加廣闊的發(fā)展空間。


無溶劑純硅樹脂乳液即可做成室溫固化,也可加熱固化,既可做成雙組份體系也可做成單組分體系,既可直接使用也可復(fù)配使用,從根本上做到了健康、環(huán)保、綠色、高效,是水性涂料的一次偉大革新,無溶劑純硅樹脂乳液助推了水性涂料的快速發(fā)展,可以毫不謙虛的說水漆迎來了水性硅樹脂時代!


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文章來源:網(wǎng)絡(luò)


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