有机硅-有机树脂结合剂混合技术的应用在防护涂料市场上获得了快速增长。广泛的化学和应用为最终用户提供了独特的组合和利益的机会。保护该技术的完整性和价值有利于价值链的所有参与者:原材料供应商、涂料配方商、涂抹商和最终用户。一种易于获得的测试方法可以用来表征硅混合材料，并传达预期的性能水平，允许为目标应用选择适当的涂层系统。本文重点研究了硅树脂-环氧树脂体系。
简介
近年来，随着涂料配方商致力于开发性能增强的涂料系统，有两个全球市场驱动因素对新产品引进的成功影响大于任何增量性能改进:降低VOC和成本。随着许多涂料原料的一次原料(油)价格的上涨，遵守环境法规已不仅成为政府的要求，而且成为经济的当务之急。降低涂料单元的成本是提高市场生存能力的一种手段，但在涂料的生命周期中，降低最终用户的总成本有更大的机会。与工艺关闭、表面准备、油漆应用和废物处理相关的成本往往超过油漆的价格。为了应对这些市场现实，有机硅混合涂料已经从一个小众技术发展成为一个成熟的细分市场和保护涂料行业技术投资的重要领域。该技术的各种变体在世界各地都有商业应用，带来的好处包括减少人工成本，过度喷涂，排放和所需的薄膜建造，以及长期性能超过行业标准的2K聚氨酯系统1,2
背景
杂化是由异质材料形成或组成的复合材料。根据这个定义，大多数涂料，有机粘合剂和无机颗粒(颜料和填料)的组合，可以被认为是混合涂料。本文的重点是树脂粘结剂的混合。许多涂料的性能受益于有机和无机树脂的组合，它们形成互穿网络而不相互连接化学键。真正的结合剂杂化结合有机和无机聚合物与兼容官能团，反应形成由稳定的化学键连接的共聚物网络。例如，有机硅混合涂料已经存在了50多年，但近年来已经发展到包括更广泛的化学和应用(表1)。
硅酮粘合剂(也称为硅酮树脂)的特点是具有RSiO3/2基质上附着各种芳基和/或烷基(R通常=苯基和甲基)。这组无机聚合物具有良好的耐热性和紫外线辐射。传统的有机硅树脂的局限性在于其物理性能:坚硬、耐mar的有机硅树脂是刚性和脆性的;柔性硅树脂柔软易磨损。此外，传统硅树脂的耐溶剂性很差。有机聚合物有其自身的性能限制，如紫外线和热降解。早在20世纪50年代，混合创新集中在醇酸树脂与有机硅树脂的改性，以提高工业维护涂料的抗紫外线辐射能力。在这些情况下，在涂料配方之前进行硅树脂和醇酸树脂的共聚，以确保有机基质中硅树脂的稳定、长期混相。由于共聚物的分子量增加，其物理性能也得到了提高。醇酸的固化机理是共轭双键的氧化，而杂化作用保持不变。 Silicone-alkyd technology continues to find utility around the globe. One particular application suggests an approach to establishing performance standards for other silicone-organic hybrid systems that may be necessary to protect the integrity and value of this branch of coatings technology.
有一种想法引起了人们的担忧，即仅仅在粘合剂系统中添加名义水平的硅胶就可以证明该涂层是硅-杂化的。硅含量的好处是通过稀释较不稳定的有机粘合剂获得的;剩下的有机部分有最小的岛效应。美国军事规范E-24635规定了硅醇酸搪瓷必须制定的标准。这种涂料被用作美国海军舰艇上的耐候性面漆。该规范要求最低水平的硅树脂改性，并详细说明了验证改性的简单分析方法。
对于符合美国海军规范的硅烷醇酸，最低硅酮含量是30%的硅酮中间体(如道康宁®Z-6018中间体)进入树脂粘合剂固体。将硅酮含量降低到规格以下会降低涂层的性能水平，从而降低技术的感知效用和配方商获取涂层应用价值的能力。
涂料配方者验证和沟通涂料系统的硅树脂成分水平，可以在不损害其竞争优势的情况下帮助规范过程。该信息可以通过硅酮粘合剂的重量百分比或硅灰含量的测量来传达。这些数字中的任何一个都可以在不披露不适当的知识产权水平的情况下提供。附录A详细描述了定量涂层配方中二氧化硅灰分含量水平的程序。硅树脂供应商提供其典型的硅树脂的二氧化硅理论水平。根据这些信息，配方器或树脂炊具可以计算所需的硅酮水平，以符合硅酮或残留硅标准。利用硅-有机混合技术的广泛应用要求一系列的硅改性与不同的性能期望水平相关联。2022世界杯八强水位分析
随着有机硅的大量应用，有许多技术途径来提高紫外线和耐热涂料的物理性能。硅氧烷前驱体与有机多元醇水解前的酸平衡可产生具有硬度、柔韧性和耐溶剂性独特组合的树脂研究人员还研究了环氧功能材料与硅氧烷的共聚物，以提高柔韧性，4丁醇化聚苯硅氧烷提高附着力，5聚全氟烷基硅氧烷树脂抗氧腐蚀，6和硅烷水解物与聚酯树脂结合，以减少风化后的变色在保护涂料中，与硅-有机混合技术相关的最广泛引用的专利之一(超过60条引用)记录了硅-有机共聚物在包括环氧树脂、聚氨酯、酰胺-亚胺、砜、聚酯、聚苯硫醚和聚碳酸酯在内的一系列体系中的好处
更多的工作正在进行硅-丙烯酸、丙烯硅烷聚合物和溶胶-凝胶基混合材料。在所有这些系统中，硅树脂环氧技术在工业维护应用中获得了更广泛的接受，如储罐外部、海上平台、船舶和轨道车外部以及桥梁。
最近的创新
传统的环氧树脂硅树脂改性依赖于冷共混混合物，硅醇(SiOH)或烷氧基(SiOR)与环氧树脂上可用的羟基发生反应，但这种反应在化学上并不受欢迎。硅基反应基团更容易同聚，而不是与环氧树脂反应。这可能导致聚合物具有不同的有机-无机结构域和降低膜性能。此外，共反应导致Si-O-C键的形成。虽然这些键在最终的树脂基质中受到空间阻碍，但它们最终是可水解的——在树脂基质中形成了一个潜在的薄弱环节。尽管如此，这种形式的共聚物的硅-环氧键在工业中被广泛应用。其他的配方都试图确保环氧树脂和硅树脂之间的稳定结合。利用从硅烷单体中获得的官能团，树脂配方者已经创造了有机官能团(例如，环氧和胺)硅树脂，用于环氧树脂改性
早在1959.11，将环氧树脂的快速固化和优异的阻隔性能与硅基材料的热和紫外线稳定性相结合，配方商就创造出了高性能涂料，具有优异的耐腐蚀和化学攻击能力，以及热和紫外线降解能力。这些创新依赖于广泛的硅基技术。2022世界杯八强水位分析单体烷氧基硅烷、有机硅树脂和各种分子量和链长、具有无数官能团的流体提供了许多选择，以调整有机环氧树脂体系，以满足工业维护涂料的特定性能要求。
在某些应用中，涂层暴露在高温下，导致膜的完整性降低。一种环氧树脂、环氧树脂固化剂、胺官能烷氧基硅烷和硅烷化合物缩聚催化剂的共混物被发现具有高的耐热性和优良的机械强度同样，烷基/苯基烷氧基硅烷的完全或部分水解形成硅醇或烷氧基功能硅氧烷树脂，并与环氧树脂反应，已被证明可产生耐水性和耐湿性更好的共聚物。环氧树脂和硅衍生材料的相容性是配方成功的关键。双酚A环氧树脂对硅酮的接受程度有限。脂肪族环氧树脂的耐受性更强，而环脂肪族环氧树脂体系与硅酮非常相容。单体硅烷通常是相容的，而聚合硅烷需要很高的苯基含量以确保有机基质中的混相性。
复杂的固化化学包括四个主要反应和几个不太重要的反应，包括与催化剂的相互作用和其他可能的但不受欢迎的反应:
-
1.环氧+胺胺醇聚合物
2.烷氧基+水硅醇+醇
3.烷氧基+硅醇k硅氧烷+醇
4.硅醇+硅醇k硅氧烷+水
而使用硅树脂改性剂(RSiO3/2)利用SiO的稳定性2用有机硅流体(R2SiO)对环氧树脂进行改性2/2)利用了硅酮的其他物理特性，如灵活性。带有末端反应基团的远螺旋(线性)硅氧烷的链长影响了有机硅在环氧基体中的功能。链长较短的有机硅流体本质上反应性更强，与环氧树脂的混溶性更强。这样就可以对环氧基体的整体性能进行改性，如韧性和抗冲击性。16,17与链长较长的硅氧烷配型降低了环氧树脂中的混相性，与分子中的硅氧烷部分相比，硅氧烷的性质较少受末端官能团的控制。在这些情况下，硅氧烷成为更多的表面改性剂，有助于润滑，低表面能和拒水性
结论
硅-有机混合技术在涂料市场上表现出了广泛的用途。特别是，有机硅环氧工业维护涂料引起了人们对混合技术的高度兴趣。该技术的多种形式为行业提供了多种经济效益和性能效益。与三层至四层2K聚氨酯体系的行业标准相比，硅-环氧混合技术减少了VOCs，消除了异氰酸酯对健康的影响，提高了耐风化、耐腐蚀和耐化学侵蚀的耐久性。这些长期的好处降低了硅有机混合涂料的单位成本。粘结剂体系中硅氧烷改性的水平直接关系到预期性能的水平。硅-有机混合粘合剂系统的表征可以很容易地通过残余灰分含量来完成，以提供一个标准来支持性能声明和保护这一多功能技术的价值。
参考文献
1 Mower, N.R. Ameron International，聚硅氧烷，2003年11月。
2米切尔;阿克苏诺贝尔国际防护涂料，无机混合涂料的地位，重要性和未来，PCE海洋涂料会议2001。
3 Witucki, G.L.道康宁公司，美国专利5426168,1995年6月20日。
4文森特，H.L.;Witucki, G.L.道康宁公司，美国专利5280098,1994年1月18日;录像,j .;Saruyama t;道康宁东丽硅胶，欧洲专利0620242,1994年10月19日。
5 Eikhenbaum, I.G. Tsezar经纪公司，专利5418274,1995年5月23日。
6富士通有限公司，日本专利07133350,1995年5月23日。
7新越化工株式会社，日本专利07053723,1995年2月28日。
8伯杰，亚伯;M&T化学公司，美国专利4,499,149,1985年2月12日。
9 Decker, G.等，道康宁公司，东丽工业，美国专利5135993 -用作环氧树脂增韧剂的高模量硅酮，1992年8月4日。
10 Witucki, g.l.，等，道康宁公司，美国专利5280098 -环氧功能硅树脂，1994年1月18日。
11韦格，F.，德国专利1050051,1959年2月5日。
12 Murata, Y.， et al.， Shell Oil Company;美国专利6005060 -环氧树脂组合物和固化复合产品，1999年12月21日。
Mikami, R.，东丽硅酮有限公司，美国专利4283513 -硅氧烷改性环氧树脂组合物，1981年8月11日。
14 Mikami, R.，东丽硅胶有限公司，美国专利42837326 -硅氧烷改性环氧树脂组合物，1981年8月11日。
15梁，H-S。专利:4847154 -含二次胺端硅氧烷改性剂的热固性树脂体系，1989年7月11日。
16 Keil, J.，道康宁公司，美国专利:4624998 -提高抗冲击性的硅改性环氧树脂，1986年11月25日。
17 Ito, H. and Takahashi, I.， Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha，专利5306747 -羟苯基硅油-环氧树脂产品和环氧硅油-苯酚树脂产品的柔韧剂;1994年4月26日。
Mikami, R.道康宁东丽有机硅有限公司，美国专利5364923 -有机聚硅氧烷接枝环氧树脂及其制备方法;1994年11月15日。
附录A
有机硅树脂含量配制涂料的分析
过程
大约需要250克油漆。
1.用离心机将颜料离心，除去大部分颜料和填充物。
2.如果需要，过滤上层以获得清晰的溶液。
3.测试非挥发性成分百分比(% NVC)。
-
A.去皮一个铝制称重盘(三份样品)。
B.在盘子中，称约0.3克树脂溶液。注意样品重量接近十分之一毫克(0.0001)。
C.加入约3克甲苯使样品溶解。
D.将样品放入110°C的对流烘箱中烘干60分钟。
E.冷却后，重称至十分之一毫克。
F.计算不挥发分含量百分比:([最终重量-盘皮重量]/树脂样品重量)x 100。
-
A.热清洗(7毫米)陶瓷蒸发盘(三份样品)加热到800°C至少一个小时。酷。
B.去皮。
C.在盘子中，称大约3.0克的澄清树脂溶液。加入约3毫升硫酸(消化有机部分)。
D.注意样品重量，精确到十分之一毫克(0.0001)。
E.将样品放入110°C的对流烤箱中加热3小时。
F.将样品移至COLD炉中，缓慢加热(至少一小时)至800°C。保持在800°C 3小时。酷。剩下的应该是一种白色、易碎的二氧化硅粉末。
G.重新称量并计算二氧化硅的百分比。
举报辱骂性评论