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有機硅樹(shù)脂的主要應用板塊
發(fā)布時(shí)間:
2024-01-04 10:15
有機硅樹(shù)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用。但純硅樹(shù)脂存在固化時(shí)間長(cháng)、高溫下涂層附著(zhù)力低、機械強度低等缺點(diǎn),限制了其應用。由于有機硅樹(shù)脂的分子結構上仍然保留著(zhù)羥基等活性基團,這為有機硅樹(shù)脂的改性提供了更多的可能性。而有機硅樹(shù)脂作為硅樹(shù)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。下面主要介紹有機硅樹(shù)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(shù)脂的優(yōu)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(lèi)的水分浸入而造成的損壞較為突出。延長(cháng)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(chǎn)品。硅樹(shù)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(shù)品也有很重要的優(yōu)勢。
2.耐磨涂料
有機硅樹(shù)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(shù)脂涂層的耐劃痕性能?,F如今,運用納米技術(shù)來(lái)進(jìn)行改性則有著(zhù)很好的發(fā)展前景。
制備樹(shù)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(shù)脂基體進(jìn)行改性,樹(shù)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構,通過(guò)改變聚合物鏈的聚集態(tài)結構、增加分子間原子力、束縛鏈運動(dòng)、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(shù)脂的耐磨性,黃嬋娟等人研究了一種有機硅樹(shù)脂基納米TiB2-TiC復合涂層,以改善棉織物的表面結構,從而實(shí)現棉織物表面優(yōu)異的耐磨性能。通過(guò)正交實(shí)驗得知,當納米填料TiB2與TiC的比例為1∶2,TiB2-TiC配比為4%時(shí),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(guò)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。
有機硅樹(shù)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(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所研究人員通過(guò)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(shù)脂中,研究其在模擬海水中的腐蝕防護和摩擦學(xué)性能。
結果表明,經(jīng)過(guò)POSS-GO強化后,環(huán)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(huán)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(shù)的應用之外,硅樹(shù)脂改性有機樹(shù)脂涂料也取得了新的進(jìn)展。
張全偉等人制備了有機硅樹(shù)脂改性的高羥值韌性聚酯樹(shù)脂。結果表明,當聚酯與有機硅樹(shù)脂的比例為2∶1時(shí),改性漆膜的機械性能良好,耐磨性最優(yōu)。
以該耐磨樹(shù)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(shí),涂膜的耐磨性能最優(yōu)。
3.耐高溫涂料
①無(wú)機填料改性有機硅樹(shù)脂
當有機硅樹(shù)脂支鏈中含有苯基時(shí),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(zhù)力。故采用無(wú)機填料來(lái)對有機硅樹(shù)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(shù)脂改性有機硅樹(shù)脂
氧改性有機硅樹(shù)脂是通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂的環(huán)氧基及羥基與聚硅氧烷活性集團發(fā)生接枝縮合反應,因此改性的環(huán)氧/有機硅涂料具有良好的穩定性兼有環(huán)氧樹(shù)脂和有機硅樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)。
③ POSS(多面體低聚倍半硅氧烷)改性有機硅樹(shù)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,由于納米粒子的團聚,它很難通過(guò)機械共混來(lái)實(shí)現納米的分散。而POSS作為一種獨特的有機/無(wú)機納米材料,非反應性基團能夠改善與硅樹(shù)脂的相容性,反應性基團可以實(shí)現與硅樹(shù)脂之間的化學(xué)鍵合,可以很好地解決這一問(wèn)題。
4. 防污涂料
有機硅樹(shù)脂能夠具有優(yōu)異的防污性也取決于其獨特的化學(xué)結構,硅樹(shù)脂中含有大量的硅羥基,在成膜過(guò)程中,硅羥基脫水縮合成巨大的網(wǎng)狀結構,進(jìn)而形成極其致密的漆膜。這也是硅樹(shù)脂漆膜表面能低、表面張力小的原因。經(jīng)改性的硅樹(shù)脂表面接觸角能達到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聚合物改性有機硅樹(shù)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(shù)脂進(jìn)行反應,聚硅氧烷樹(shù)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??刮坌Ч透纳片F有的缺陷
② 納米粒子改性有機硅樹(shù)脂
通過(guò)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(shù)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(shù)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(shù)脂與無(wú)機材料配合的電絕緣漆,最高使用溫度為130℃;由純硅樹(shù)脂與無(wú)機材料配合的電絕緣漆則可在180℃下長(cháng)時(shí)間使用。由硅氧烷改性醇酸樹(shù)脂可制成F級(155℃)絕緣漆。
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