工业、工业维护和海洋市场的防腐是一项昂贵而艰巨的任务。保护石油平台、桥梁、储罐、钢结构、混凝土墙和地板以及船甲板等物体免受腐蚀是一项劳动密集型工作，材料成本也很高。尽管如此，防止腐蚀的最好方法之一是使用保护性涂层。
涂层通过一种或三种基本机制提供防腐保护:阻隔、抑制和/或牺牲。基质和环境之间的物理屏障可以使氧气和水分远离基质。例如煤焦油搪瓷和乙烯基涂料。一种抑制涂层可以通过钝化金属和干扰腐蚀过程起作用。大多数这样的涂料是基于环氧树脂和聚氨酯。牺牲涂层本身会被腐蚀，而不是它保护的金属或钢结构。这种涂层是富锌或金属化的。
涂料体系在本质上通常是有机或无机的。传统上，工业依赖于由有机树脂系统组成的防护涂料。所需的各种性能通常决定了多重涂层系统:例如，富锌底漆，环氧中涂层和聚氨酯面漆。这种多层涂层系统使配方人员能够利用富锌底漆的牺牲保护、环氧树脂的耐腐蚀性能和聚氨酯面漆的耐候性提供多层次的保护。
对无机硅基化学的探索导致了硅-环氧杂化聚合物的发展，它结合了有机和无机化合物的性能，成为一种新型的保护涂层树脂。本文将讨论这些新型硅环氧树脂体系的优点。
聚硅氧烷化学
如上所述，大多数防护涂料是基于有机树脂体系。不幸的是，它们受到热、光诱导氧化以及化学攻击的降解。有机硅系统对这种降解机制有更强的抵抗力。这些有机硅无机树脂结构由具有稳定[-(Si-O)n-Si-]主链的聚硅氧烷组成(图1)。聚合物主链中的Si-O无机基团提供了108千卡/摩尔的键合强度，而C-C有机键强度仅为83千卡/摩尔。因为打破硅氧键比打破碳碳键需要更多的能量，硅酮结构提高了耐候性和耐热性。因为硅已经被氧化了，所以它不像碳碳键那样受到氧化降解的影响。
硅树脂的几个特性使其成为保护涂层技术的优良组分:
·热稳定性;
·耐气候、耐紫外线;
·颜色稳定;
·表面张力低;
·疏水性;
·优异的释放性能;
·良好的绝缘体;而且
·对健康影响小。
有机有机组分的有机硅树脂偶联进一步改善了性能。下一部分概述了通过结合无机聚硅氧烷和有机环氧聚合物实现的改进保护涂层特性。
Silicone-Epoxy树脂
由于有机环氧功能与无机有机硅功能的结合，硅环氧体系通常被称为“杂化涂料”。术语“混合涂料”反映了具有不同性能和固化机制的两种粘结剂系统的性质，它们共同形成一种新型树脂系统。在该聚合物体系中，硅氧烷形成了侧链上具有环氧和烷氧基功能的基体。脂肪族环氧与聚硅氧烷的缩合反应产生了硅环氧聚合物的新化学性质。根据聚合物的“杂化”性质，会发生两种反应。氨基硅烷的胺基以一种典型的方式固化环氧树脂。同时，在硬化剂和树脂的硅烷氧基之间发生竞争缩聚反应。图2显示了硅烷醇缩合反应。
环氧树脂的优点与聚硅氧烷的强度相结合，形成了一种双组分的室温固化热固性涂层。这种聚合物的低粘度使配方低voc，高固体，非异氰酸盐涂层。
结果与讨论
在保持耐腐蚀性能的同时，降低材料和人工成本是保护涂料市场的一个主要焦点。我们测试了一个双涂层系统，包括一个75微米的富锌底漆和一个125微米的硅环氧涂层。然后，我们将结果与传统的三涂层体系进行了比较，该体系包括75微米的富锌底漆、125微米的环氧中涂层和50微米的聚氨酯面涂层(图3)。在建立了两层混合涂层体系和传统三层有机涂层体系的结构后，本文将对这两种结构进行两种不同的实验设计和结果。
第一个实验是评估两层富锌底漆/硅环氧技术与传统的三层富锌底漆/环氧中涂/聚氨酯面漆技术的性能。
第二个实验确定了第一代硅环氧树脂技术的性能与更灵活的第二代硅环氧树脂技术。第一代硅环氧树脂和第二代硅环氧树脂的主要区别是硅侧的烷氧含量。这些变化在烷氧基单位的数量以及所用的烷氧基的类型上很明显。
从起始配方可以看出，混合体系只需要很少的溶剂。配方剂可以替代其他溶剂，如醋酸丁酯或丙酮，以进一步降低VOC含量。硅环氧树脂在非挥发性含量约为98%的质量下具有较低的粘度。由于高固体含量和低粘度，可以配制出只需要少量溶剂就可以喷洒的版本——低到足以将VOC含量限制在100 g/L以下。
为了确定两种不同的硅环氧树脂体系以及传统的三涂层体系的性能，我们检查了许多不同的实验测试。对比测试包括物理性能、耐化学性、盐雾耐腐蚀性和湿度测试、佛罗里达暴露和耐候性QUV测试。
第二代树脂体系具有更好的初光泽度、交叉口附着力和更长的罐寿命。第一代具有更高的硬度发展以及更短的固化时间。这些数据有助于证实烷氧基含量的改性可以发展出更灵活的第二代硅环氧树脂的理论。重涂时间也是这些涂料的一个重要特性。由于其48小时的重涂窗口，硅环氧树脂体系表现出一定程度的抗涂鸦性能，由于高交联密度和硅氧烷骨架。因此，随着这些体系的交联密度的建立，应用多重涂层就变得更加困难。虽然重涂时间会使新手很难将硅环氧树脂技术应用到结构中，但这些抗涂鸦性能对许多钢结构、桥梁、轨道车辆和其他工业和工业维护涂料的配方剂都有好处。
抗化学腐蚀
耐化学性是保护涂层的关键。它们不仅会生锈和腐蚀，还会接触各种不同的酸、碱和溶剂。表2说明了传统技术和新型硅环氧树脂方法之间的差异。此表还比较了第一代硅环氧树脂和第二代，以确定改变烷氧基含量是否会产生任何好处或降低性能。表2显示，硅环氧涂层系统在抗大多数酸碱性能上优于传统的三涂层系统。在测试各种溶剂时，三种体系表现出同样出色的性能。在7天的测试中，耐化学性的差异变得更加明显。第二代树脂对酸的耐化学性只略有下降，但仍然优于传统的三层体系。
环境因素
保护涂层系统的其他重要性能包括盐雾、湿度和QUV测试。这些测试建立了每个涂层系统的能力，以承受元素和保护环境因素，如腐蚀和轻(表3-5)。
佛罗里达暴露
虽然进行了许多其他的实验和研究，但最后值得注意的研究是风化数据。盐雾、湿度和QUV-B都是很好的加速测试形式，但我们还想在真实环境中测试这些第一代和第二代硅环氧树脂。因此，我们决定用相同的实验起始配方来制备这两种硅环氧树脂体系，进行加速测试，并将它们提交给佛罗里达州的暴露测试。目前，42个月的佛罗里达暴露已经完成。图5-7显示了第一代和第二代硅环氧体系的性能。
图6显示了我们所期望的光泽度保持情况。第二代系统的保光性比原来的硅环氧树脂系统大得多。
按照图5和图6所示的光泽数字的趋势，第二代硅环氧树脂在ΔE方面优于第一代。如图7所示，两种树脂之间的差异要微妙得多，42个月后的差异约为0.2。
结论
通过将脂肪族环氧树脂与聚硅氧烷结合而实现的新型“杂化”化学，可以形成比单独的有机或无机聚合物性能更好的硅环氧树脂。本文介绍了一种适用于防护涂料行业的耐用粘结剂。188BET竞彩第一个实验表明了双涂层系统比传统的三涂层系统的优点，而第二个实验表明了通过更灵活的第二代系统，修改烷氧基含量可以实现性能的改善。有了这种新型材料，配方商可以在其产品中纳入以下性能优势:·高体积固体;
·低挥发性有机化合物;
·保色性和光泽度极佳;
·优异的双涂层耐腐蚀性能;
·性价比高，可替代多涂层系统;
·健康和安全合规;
免费·异氰酸酯;
·优良的耐化学性;
·一定程度的防涂鸦属性;而且
·由于固化机理的性质，对高湿度的耐受性。
报告的评论