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有机硅类添加剂

  • 发表时间:2024-04-23
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有机硅类添加剂是在涂料中应用非常广泛的一种添加剂。主要特点是降低了液体涂层的表面张力。由于这个非常特殊的属性,被成功地用于克服表面缺陷,如流平、消泡,同时能增加手感、抗划伤等性能。

有机硅油添加剂全部是聚合物,以二甲基硅氧为基本结构或不同的改性,如下图:

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聚硅氧烷的化学结构

通过改变主链的长度,可以构造出具有不同性质和特色的产品

x小于60,主要控制表面流动并阻止颜料由于运动性差异而导致的发花,粘度在1--50mPS 之间,此类产品具有挥发性,在漆膜蒸发后,可能会凝结,然后污染其他材料或基材。

比如抗油剂NEO4835。x=60--100,粘度在50--100mPs,可做流平剂。例如201硅油。x--1200,粘度在60000mPs,与常见的涂料树脂表现适当的相容性/不相容性平衡,可作为消泡剂,这类消泡剂用于重防腐体系,添加白碳黑可以增加效果。x大于1400,粘度大于100000mPs的产品非常不相容和不容,通常作为锤纹剂。

缺点:一般低分子量低聚二甲基硅氧烷可以作为流平剂使用,但相容性不好,重涂性不好,易产生缩孔。

聚醚改性

通过聚醚在侧链反应生成不同性能,聚醚的数量和类型可以影响相容性和滑度,比如二甲基和聚醚改性基团之间比例(x/y)来控制相容性程度,另比如二甲基基团含量多,表面张力低。

聚醚链本身结构是非常重要的因素,聚醚链有环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)组成,环氧乙烷具有亲水性(高极性),环氧丙烷具有疏水性(非极性)。通过改变EO与PO的比例,可以控制或改变有机硅添加剂的整体极性。EO的含量高,极性和水溶性就高,和高极性涂料相容性好,稳泡性就强;PO含量高,稳泡性低和在水中溶解度小。

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提高的x值:代表二甲基硅含量较高和硅氧烷链段较长,具有较好手感和防缩孔能力,

提高x、y、n,降低m值:代表硅含量和环氧丙烷含量都较大,具有良好的消泡能力,

提高y, 降低x的数值:代表硅含量降低,相容性提高,不容易产生缩孔,

提高m、y的数值:代表亲水链段环氧乙烷含量较大,具有一定的水溶性。

缺点:聚醚改性聚硅氧烷耐热达到150℃,但在持续高温下,聚醚链会断链分解,产生不溶的聚硅氧烷,影响重涂,产生凹坑。

比如流平剂:NEO4033、4006、4100、4648

聚酯或芳烷基改性

耐温可达到220℃。

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比如:NEO4606,4609(芳烷基改性)

反应性活性单体改性

有机硅添加剂通常是非反应性的,不参与树脂交联反应。

通过具有含末端反应基团的单体改性,可以使助剂与基料树脂反应,从而能长久停留在漆膜表面,可以提高助剂效果的持久性。但需要注意,这类助剂因为在漆膜表面不再具有迁移性,无法重涂。

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长链烷基改性硅油

长链烷基改性硅油用作消泡剂,不会像二甲基硅油影响重涂性、粘接性、印刷性。

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R是C12烷基,表面张力32.5mN/m。

氟碳改性有机硅

用表面张力更低的氟碳链段改性,使消泡剂更容易在泡膜上展布,能达到更快和更好的消泡效果。

引入的氟碳链越长,消泡效果越好。氟碳链段在低极性溶剂中溶解度差,在低极性体系中容易缩孔,通常需要加入酮类溶剂以增强消泡剂在体系中的溶解性。

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比如:NEO-5608、5606D