有机硅涂料

    有机硅涂料 : 18.1 简介
有机硅涂料是采用有机硅聚合物或有机硅改性聚合物为主体成 膜物质的涂料。因为有机硅聚合物主链为Si—O—Si的结构,键能大 (比一般有机聚合物的C—C键键能大96.5 kJ/mol),它具有有机物和 无机物的双重性能。具备优异的耐热性、阻燃性和绝缘性,良好的耐 水、耐潮、耐候性,此外,具备无毒、无味、生理惰性等特殊性能。因此, 有机硅涂料被广泛用作耐热涂料、耐候涂料、电绝缘涂料等。
18.2 有机硅树脂的制备
以Si—O—Si为主链的有机硅聚合物可以通过多种途径制备,国 外有的采用冠醚作催化剂的方法。目前在我国工业生产中一般采用 的是简单易行而又比较经济的有机硅烷水解法,即氯硅烷单体经水解 成硅醇,再进行缩聚成为有机硅树脂。其制备过程可分为:①单体的 水解;②硅醇的浓缩;③硅醇的缩聚;④产品的过滤及包装。
国内一般采用的有机氯硅烷有甲基三氯硅烷、二甲基氯硅烷、苯 基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷、甲基苯基二氯硅烷等。苯基含量高的 树脂的耐热性好,热塑性大,但机械性、耐水性、干燥性差,固化速度 慢。实践证明,Ph/Me在0.5～1之间时,综合性能比较好。甲基苯基 二氯硅烷虽然性能最优,但因成本较高未被广泛使用。工业上常采用 两种或两种以上的单体共同水解合成树脂。水解法合成有机硅树脂 工艺流程见下图。

水解法制有机硅树脂工艺流程图
1—混合釜;2—水解釜;3,6—中间贮槽;4—水洗釜;5—过滤器;7—浓缩釜;
8,11—冷凝器;9,12—溶剂贮槽;10—缩聚釜;13—高速离心机

常规耐热、绝缘涂料用有机硅树脂的配方及生产工艺如下:
(1)配方
原料 用量/kg
甲基二氯硅烷 30.4
二苯基二氯硅烷 46.5
自来水 729.6
二甲基二氯硅烷 41.5
二甲苯(溶剂) 273.6
苯基三氯硅烷 64.0
二甲苯(水解用) 91.2
(2)生产工艺
1)水解及水洗:将溶剂二甲苯和各种单体加入混合釜中,搅拌均 匀待用。在水解釜中加入水解用的二甲苯及水,在搅拌下将混合液滴 加入水解釜,温度在30℃以下,时间约4～5 h。加完后静置分层并除 去酸水,然后在水洗釜中用水洗至水层呈中性。静置后分去水层,硅 醇用离心机过滤,除去杂质。
2)硅醇浓缩:将除去杂质的硅醇放入浓缩釜中,开启真空泵,在搅 拌下缓慢加热,温度在90℃以下,真空度尽量低(5.3 kPa以下),蒸出 溶剂。浓缩后的硅醇固体含量应在55%～68%之间。
3)缩聚:将浓缩后的硅醇加入缩聚釜中,加入计量的2-乙基己酸 锌催化剂(用量为硅醇纯固体量的0.3%),充分搅拌。开启真空泵,升 温蒸溶剂。蒸完后保温160～170℃,进行缩聚,以胶化时间达到1～ 2 min(200℃时)为反应终点。此时可立即加二甲苯稀释,边搅拌边迅 速冷却。当温度降至50℃以下时离心过滤,即得到有机硅树脂。
18.3 有机硅改性树脂涂料
有机硅树脂虽然有良好的耐热、耐候、绝缘性能,但也有不足之 处:一般均需高温固化(150～200℃),且固化时间长,不好大面积施 工;机械性能、附着力、耐化学药品性差,成本较高。因此,往往采用其 他有机树脂进行改性,以改善其缺点。最常用的是醇酸、聚酯、环氧树 脂等。目前,有机硅改性树脂涂料已得到广泛研究和应用,成为有机 硅涂料的主要发展方向。
改性的方法有两种,即拼混法(物理法)和化学法。拼混法以有机 硅树脂与其他有机树脂均匀混合而成,此法虽简单,但涂膜结构不均 匀,效果不佳。化学法即以一般有机树脂的活性基团(如羟基)与有机 硅低聚物中的羟基、烷氧基进行缩聚反应,制成有机硅改性树脂。一 般来说,有机硅比例越高,改性树脂的耐热性越好。
下面是几种常用的有机硅改性树脂涂料的特点:
1)有机硅改性醇酸树脂涂料:其涂膜的耐候性、保光性、抗粉化性 较改性前有很大提高。
2)有机硅改性聚酯树脂涂料:具有优良的耐候性、保光性和抗粉 化性,尤其适用于卷材涂料。
3)有机硅改性丙烯酸树脂涂料:也较改性前有优良的耐候性、保 光性和抗粉化性,适用作户外装饰性涂料。
4)有机硅改性环氧树脂涂料:可用胺类固化剂常温固化,以进一 步提高涂膜的附着力、柔韧性。
18.4 有机硅涂料的配方举例及应用
配方1 拼混法有机硅耐热涂料(单位:kg)

原料 聚甲基丙烯酸酯树脂液(30%) 有机硅树脂液(60%)	白色 67 135	红色 67 135	粉色 67 135
钛白粉(锐钛型)	24	—	—
群青 滑石粉(325目)	0.06 —	— 2.4	— 2.0
铁红	—	24	—
三氧化二铬	—	—	20

配方2 化学法有机硅耐热涂料(单位:kg)

原料 有机硅树脂液(W30-2,50%)

白色 100

红色 100

粉色 100

钛白粉(金红石型)	20	—	—
铁红	—	15	—
二氧化二铬	—	—	15

配方3 有机硅锌粉涂料
原料 用量/kg
有机硅树脂液(W30-1,50%) 40
金属锌粉 40
氧化锌 40
石墨粉 5
滑石粉 5
这种有机硅锌粉涂料不仅能耐400℃高温,而且对钢铁具有防腐 作用。
配方4 有机硅绝缘涂料(共有两种配方)
原料 用量/kg
有机硅树脂间苯二甲酸醇树脂液(65%) 100
镉红 6.5
甲苯 1.0
钛白粉(金红石型) 13.0
催干剂(环烷酸锰、铅液) 4.0
这种涂料适用于温度为180℃或热带潮湿气候条件下工作的绕组 元件,电气设备的涂覆或修理。
原料 用量/kg
有机硅改性间苯二甲酸醇酸树脂液(50%) 100
镉红 5.0
钛白粉(锐钛型) 10.0
这种涂料可用于电器元件表面作耐热、耐潮的绝缘保护涂料。