有机硅树脂和硅胶混合树脂的化学结构导致显著的财产资料无法通过其他类型的树脂。使用这些绑定为主要成分在许多工业应用中,从天气和耐耐高温油漆涂料保护建筑。
有机硅树脂主要用于后者应用由于其高硅含量和耐高温的能力比硅胶混合树脂。耐高温涂料,用于排气系统、工业烤箱、烤架和燃烧室,必须保留保护和耐腐蚀性能,并满足对热稳定性非常高的要求。这种涂料通常用于钢20 - 25µm的干膜厚度。
根据它们的化学结构、有机硅树脂可以显示以下特性:
- 热稳定性
- 耐候性
- 保持弹性,甚至在低温下
- 耐化学性芳香族和脂肪族溶剂
- 低表面张力
- 疏水性、表面活性
- 释放和表面滑移特征
两个关键类型的耐高温有机硅树脂
耐高温涂料中使用的有机硅树脂作为粘结剂的溶剂,液体树脂和乳液形式主要是甲基硅树脂和甲基苯基有机硅树脂。硅酮树脂,只包含苯组是利基应用程序中使用,因为合成涂料是热塑性塑料,因此并不合适。
甲基硅树脂聚硅氧烷与有机质含量最低。如果制定nonpigmented涂层,长期耐热性将180°C到200°C。不过这是不常见的。
的温度稳定色素电影可以增加到600°C的无机颜料,如铝薄片,云母或黑色氧化铁。
长期接触高温通常会导致完全氧化甲基,留下SiO2骨架。这种化学物质类似硅解释了部分这类树脂的无机性格。商业、甲基硅树脂主要分布在溶剂。
因此,聚硅氧烷树脂保留以下特征:
- 相对较高的硬度
- 低的热塑性
- 可怜的色素兼容性
- 良好的兼容性与无机矿物产品
- 有限的兼容的有机化合物
- 早期抗水性好,即使只有部分固化
- 疏水性交联后
除了甲基甲基苯基硅树脂一般具有苯含量超过20%。这些树脂中的苯组长期耐热性提高到200 - 250°C。,耐热性(取决于制定)可能增加到650°C通过添加无机颜料,为例。
兼容的有机化合物,如树脂或co-binders,明显改善。这种改善混合性意味着甲基苯基有机硅树脂经常用作起点混合有机硅树脂的合成。然而,这些甲基苯基有机硅树脂与甲基硅树脂不易混相,因为他们的极性有很大的不同。甲基苯基硅树脂通常是商业中提供芳香族溶剂。
配有和Ambient-Crosslinking系统
甲基硅树脂和甲基苯基硅树脂通常分为两种类型:经典配有系统,干在高温烤箱达到最后的电影属性,小说和多才多艺的摘要运用系统。
经典的配有系统,物理干燥发生第一次,即溶剂逃离油漆配方。随后,应用热启动的化学交联树脂分子。相比之下,摘要运用系统不需要加热的应用。在室温下干燥物理和化学交联同时发生。
化学交联开始,而不是热,但是通过添加催化剂在大气水分的存在。不同养护条件和流程示意图如图1所示。
加速固化环境低温固化系统的大气水分的存在,有必要添加合适的催化剂等催化剂1(钛酸tetra-n-butyl TnBT)或混合催化剂1和2 (tetramethylguanidine TMG)催化剂。这些化合物的化学结构分别如图2和图3。
在这样一个组合,作为路易斯酸催化剂1反应形成化学键的聚合物和催化剂2作为强碱加快反应速率。催化剂都是混相,溶于二甲苯。数量增加0.5 - -6%,相对于所使用的硅树脂的固体含量。
完全交联,重要的是认识到大气水分的存在是至关重要的,因为所需的水是水解的烷氧基集团环境低温固化有机硅树脂。只有在水解可以凝结的硅醇组发生。
film-curing机制因此hydrolysis-condensation反应(图4),这就需要水的存在(大气水分),不需要高温,对于传统的配有系统至关重要。决定性的结构差异之间的粘结剂系统的功能密度和分子量(图5)。
甲基硅树脂和甲基苯基硅树脂烘干系统,在烤箱、高温固化更高分子量比ambient-curing硅胶树脂。此外,烘干树脂也有一个非常低的功能密度的烷氧基或硅醇组。通常,这种有机硅树脂heat-cured在大约30分钟。250°C努力获得,完全交联涂层。
Ambient-Curing系统的优势
high-alkoxy-functional Ambient-curing硅酮树脂,低分子量有机硅树脂的元素。低分子量与粘度很低,导致产品从而保证很好的加工性能,如在喷雾应用程序。同时,这种系统具有非常高的活性物质内容,允许高固体涂料的配方系统与VOC含量很低。
通常,ambient-curing甲基硅树脂的烷氧基含量大约是15 - 30% w / w,商用活性物质含量高达100%。
甲基苯基硅树脂、领域的最新进展的催化水解和缩合反应了大规模养护ambient-temperature-crosslinking有机硅树脂。
一个创新的甲基苯基硅氧烷树脂的甲氧基含量15至20% w / w和活性物质含量90%(溶剂:二甲苯)。需要注意的是大约130个海洋保护区的低粘度,使配方设计师大量的自由,因为只有很少量的溶剂可能需要添加在涂料制造。好处是非常低的烟在最初形成烘干。
因为法规在一些领域的应用,开发新的高固体含量的硅树脂是基于乙氧基的功能衍生品。这样一个树脂的乙氧基的内容在18 - 25%之间w / w和活性物质含量95%(醋酸溶剂:methoxypropyl),一个非常低粘度的只有大约50海洋保护区,这特别适合非常low-solvent-content油漆系统。
一般来说,治愈了甲基苯基硅树脂杰出的电影很好的附着力,灵活性和更好兼容的有机组成部分。甲基硅氧烷树脂的甲氧基含量30 - 40% w / w和活性物质的含量为100%。加上极低的粘度大约10海洋保护区,这使得增加溶剂配方几乎不必要的。
生烟在第一次烘干过程可以几乎完全被忽视。涂膜的硬度非常高,他们表现出非常好的颜色稳定性和很强的疏水性。在环境温度下干燥所带来的优势是显而易见的。高温固化,对象的大小涂烤箱的尺寸是有限的。
ambient-curing硅树脂,甚至大型对象(通常太大烤箱)可以使用涂料涂层耐高温有机硅树脂的基础上,从而进一步开放领域的申请耐高温涂料。然而,应该注意的是,大量的酒精中解放这些树脂的固化。
最后,但并非最不重要的是,能源消耗与配有ambient-curing硅胶树脂明显小于系统。
总结
商业成功的有机硅树脂耐高温涂料领域的基于他们的特殊属性。与经典的配有系统、ambient-curing系统正在享受前所未有的成功。
这些系统治疗在环境温度下使用催化剂在大气水分的存在,从而节约烘干所需的能量。涂层零件的大小是不受限于烤箱的大小,从而进一步开放领域的应用,特别是在工业。
烟雾的形成,与传统配有硅胶树脂发生,和VOC含量明显下降,从而满足不断增加更多的环保涂料系统的目标。
结果一目了然
- 有机硅树脂广泛用于创建耐热涂料。自然工作温度极限是200 - 250°C,但这可以大大增加了使用合适的颜料。
- 两种主要类型的属性用于此目的(甲基硅酮和甲基苯基硅树脂)了。经典,这些heat-cured。然而,新类型的树脂可以与催化剂在环境温度下通过治愈hydrolysis-condensation反应。
- 摘要运用系统的优点包括改善早期水阻力,永久的电阻温度高达600°C和低烟形成暴露在高温下。他们还允许对象太大,烘干炉涂层。
- 此外,他们有比烘干树脂分子量低得多,因此可以制定较低的溶剂含量为零。
