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1、1高硬度常温干燥有机硅玻璃树脂的性能特征 王刚 娄西中 广州市博瑞丰纳米新材料有限公司 陕西省石油化工研究设计院 710054 摘要： 介绍了有机硅玻璃树脂的基本性能特征，和高硬度常温下干燥的有机硅玻璃树脂涂料的工艺生产简易过程，以及工艺技术性能指标和改性树脂的性能特征应用范围。关键词：有机硅玻璃树脂 高硬度 单组份 改性 涂装Performance haracteristics of a high hardness normal temperature drying organosilicon glass resin.Shang Xi Provincial Research and Desi
2、gn Institute of Petroleum and Chemical Industry Xian 710054 .China LOU XizhongGuangzhou Feng Cheng Chemical Co., Ltd Guangzhou 710000 .China Gang WangAbstrael: Introduces the basic characteristics of organosilicon glass resin, silicone resin production technology of glass paint dry simple process an
3、d high hardness under normal temperature, and the technical performance index and the modified resin performance characteristics of application scope.Key words: Silicone glass resin high hardness One-component modified application 1. 引言有机硅玻璃树脂是由含多官能团的有机硅氧烷经水解缩聚而成的高度交联聚合的聚硅氧烷，因其干燥固化成膜后形成的涂膜坚硬、透明，外观类似
4、于玻璃，故被称为玻璃树脂。由于有机硅玻璃树脂的主链结构上含有高密度的-Si-O-结构 ，通过喷涂、浸涂、辊涂等施工方法在被涂基体上涂装上有机硅玻璃树脂涂料后，经烘烤或室温干燥以及固化干燥成膜后可得到在物理性能方面具有良好的高硬度、高透光率、低表面能、绝缘性能好的涂膜；在化学性能方面具有良好的耐高低温、耐摩擦、耐氧化、耐辐射、耐腐蚀、低温不脆化、疏水防潮、脱模透气、无毒、 耐化学药品性等等。可作为玻璃、有机玻璃、聚碳酸酯、丙烯酸系塑料、镜头、飞机或汽车上的挡风玻璃板、仿金工艺品、金属化塑料、高级画报等透明保护涂层，还可以用于改善透明塑料的光学性能，用作电子电器元件的绝缘和防潮涂层等等。22. 研
5、发单组分高硬度可常温下干燥成膜的有机硅玻璃树脂的必要性传统的有机硅玻璃树脂的制作通常是在将甲基三乙氧基硅烷或甲基三甲氧基硅烷加入到乙醇，水，离子交换树脂的混合液体中，在加热回流条件下，使甲基三乙氧基硅烷或甲基三甲氧基硅烷发生水解缩聚反应而得，使用普通有机硅玻璃树脂时往往需要加入价格比较昂贵的固化剂，固化后所得的涂膜的铅笔硬度也只能达到 2H3H。而且在加入固化剂后，玻璃树脂也极易生成凝胶，室温下的使用寿命只能存放数小时，对于加入固化剂而未使用完的有机硅玻璃树脂则需要加入阻聚剂，并注意封存以延长老化时间。正因如此，普通的有机硅玻璃树脂不仅使用不方便，而且成膜后所得到的涂膜的性能也不能完全令人满意
6、，因此，对有机硅玻璃树脂的性能进行改造和弥补其不足，是我们这次技术研发的主要课题。3. 单组分高硬度常温干燥成膜的有机硅玻璃树脂的制作工艺与传统的有机硅玻璃树脂的制备方法不同，我们采用多步单项制作工艺，其方法简单，成本低，使用时不需加入固化剂及阻聚剂，与传统技术生产的涂膜硬度为 23H 的普通有机硅玻璃树脂相比，设备要求低，经济效益明显，容易形成规模生产。其制备工艺如下：3.1 二氧化硅分散溶液的制备将浸泡活化后的单质硅粘稠液体在不断搅拌下加入到碱水溶液中进行反应后，经冷却静止，过滤浓缩，得到二氧化硅分散溶液备用。3.2 有机硅玻璃树脂预聚体的制备在不断搅拌的条件下，向由甲基三乙氧基硅烷和乙酸
7、组成的混合溶液中滴加由二氧化硅分散溶液和水组成的混合溶液进行反应，使其由原来的两相变为一相，缩聚反应得到有机硅玻璃树脂预聚体。3.3 单组分高硬度可常温干燥成膜的有机硅玻璃树脂的制备将经过离心分离除去溶液中少量杂质的有机硅玻璃树脂预聚体加入配方要求量的醇溶剂，进行稀释搅拌均匀后再加入一定量的作为流平剂的有机硅表面活性剂聚硅醚油，即制得可以单组分使用的，且具有高硬度并可常温下干燥成膜的有机硅玻璃树脂。4. 单组分高硬度常温干燥成膜的改性有机硅玻璃树脂的技术指标4.1 树脂基本技术指标： 产品外观：无色至乳白色透明液体3 固体含量：35%以上； 稀释剂：无水乙醇或 IPA; PH 值：78； 透光
8、率：全光谱透光率 90%以上; 涂膜硬度：涂层厚度 510m 时 48H（三菱牌专用测试铅笔） ；4.2 树脂基本特性：树脂为单组份形式，施工简便，适用于各种涂装设备的喷涂、刷涂、辊涂等，常温下即可成膜干燥，无需烘烤干燥设备；产品在室温下施工成膜后，硬度远高于一般 UV/PU 树脂涂料及电镀涂层的 23H，可达 4H 以上，并具有高柔软性能，硬度高而不脆，耐磨耐擦伤性能非常好；且产品防污性能优异，涂层表面光滑细腻不易沾污，透光率高光泽好，产品无毒，不污染环境。4.3 适用范围： 各种玻璃、陶瓷（陶器、卫生洁具、瓷砖等）混凝土、石材等； 各种人造板材（仿大理石板材、复合板材、饰面板材等） ； 各
9、种树脂材料（ABS、PC、PP、亚克力、有机玻璃等） ； 各种名贵木材制品（高档红木制品和仿红木等实木制品） ； 各种黑色、有色金属制品（铝镁合金、钛合金、不锈钢、铜、铝及电镀等金属产品） ； 各种皮革制品及人造皮革制品（沙发、皮衣、皮质手袋等） 汽车外漆膜的保护膜（镀膜） 。4. 有机硅玻璃树脂的改性因传统的有机硅玻璃树脂在反应聚合完成后已不具有二次缩聚反应能力，或用本方法制作的有机硅玻璃树脂涂料虽然是单组分，并具有高硬度，可在常温下干燥成膜的有机硅玻璃树脂的性能优越，但主要突出的是高硬度和高透光率及产品的耐候防护性能，其生产价格相对较高，涂膜易薄不易厚，对有些行业的使用性能并不突出。因此，
10、我们利用有机硅玻璃树脂预聚体制备工艺中所含可缩聚反应的活性官能基团，用其它有机树脂对产品进行二次缩聚反应，进行改性，提高和完善了其功能，极大的拓展和丰富了有机硅玻璃树脂的产品种类和应用范围。其改性如下：44.1 与聚氨酯树脂改性利用有机硅玻璃树脂预聚体聚中的烷基与聚氨酯预聚物中的部分羟基可以进行脂交换反应可制得聚氨酯改性有机硅玻璃树脂，在常温下干燥后，可以显著提高在各材料上的附着力、耐磨性、耐油及化学介质性能。4.2 与酚醛树脂的改性酚醛树脂具有良好硬度、耐热性能、刚性、稳定性、成本低等优点，但脆性大，高温下容易脆裂，应用受到限制，通过与有机硅玻璃树脂改性可以显著改善其脆裂性及使用可靠性，制成
11、高硬度的耐热涂料及复合材料。4.3 与聚酯树脂的改性聚酯改性有机硅玻璃树脂分为Si-C型和SiO-C型两种类型。前者可以和羧基的有机硅烷等与多元醇反应制得，后者通过聚酯分子中的羟基与有机硅氧烷制得发生酯交换反应制得，此类改性树脂固化温度低、介电性能优异、粘附着性能好、耐水防潮性能优异。5. 改性后的有机硅玻璃树脂的性能5.1 通过对有机硅玻璃树脂的改性，树脂涂膜的硬度可以更高，达到6H8H；5.2 由于硬度更高，其耐磨性能，防污抗污性能更加优越，具有良好的自我清洁性能；5.3 耐盐雾性能优异，并具有良好的防锈防腐蚀、防水防油的渗透、防霉变、耐酸碱及优良的耐多种化学溶剂、耐紫外线老化和耐高低温性
12、能（40 260）；5.4 对玻璃、陶瓷、不锈钢、PVC、铝型材等多种材料非常良好的附着力。5.5 具有良好电绝缘性能和介电性能，能保证在较宽的温度、湿度、频率范围内对常温、受潮或高温击穿强度和耐高压电弧、电火花有优异性能；5.6 产品环保无毒、绿色健康、不污染环境、符合现今社会发展的需要。6. 单组分高硬度可常温干燥成膜的有机硅玻璃树脂的应用实例单组分高硬度可常温干燥成膜的有机硅玻璃树脂有良好的综合性能，在电子电器、建筑、医疗、国防、工业涂料及其防腐、家装（家具、木地板等）有着广泛应用。通过几年的努力探索和实践，产品在一些领域取得实际应用如下：6.1 食品、医药、化妆品等企业由于自身生产条件
13、的需要和必须满足当今社会的安全环境保护的需求，对生产车间的地坪需进行全面升级改造，利用单组分高硬度可常温干燥成膜的有机硅玻璃树脂的高硬度、高耐磨性能和耐化学品、耐高低温、防霉抗菌、抗渗透性、优良的清洁力性能，使生产环境卫生条件得到极大改善，地坪使用年限得到成倍提高，有5效解决了企业普遍存在的抗菌、耐污染、抗渗透性的问题，赢得客户的认可。6.2 在工业设备和医疗设备、陶瓷、石材、玻璃、金属、塑料、天然实木以及各种人造合成材料上（人造大理石、复合板材、防火板等） ，涂覆后能有效增加涂层表面的硬度，和清洗效率，给该行业的发展提供了有效空间。6.3 利用有机硅玻璃树脂的防沾污性能和良好的脱模性能，已在
14、国内一些高温离型纸制造企业取得突破，替代进口产品在皮革行业得到成功应用。7. 结束语有机硅合成材料是一类量小、面广、作用显著的特种材料。世界上现有的硅产品数以千万计，而有机硅材料已经成为一个几乎是通用有效和耐用的新型化工材料。有机硅材料的用途之多，使用范围之广，几乎涉及到所有的工业部门，而且有机硅材料往往是用量小，而效果显著。有机硅树脂材料和有机硅改性树脂材料，以其优异的各种性能广泛应用于国防军工和社会的各行工矿企业中，发挥着不可替代的作用。随着我们国家经济建设的发展和涂料及涂装发展变化，涂料档次和涂装工艺水平的提高，尽快将单组分高硬度可常温干燥成膜的有机硅玻璃树脂涂料推向飞速发展的产业制造中
15、， （如船舶防污，动车涂装，风电涂装等） ，顺应绿色、健康、安全、环保的法规要求，研发性能更好的符合当今工业发展需要的有机硅或改性有机硅环保涂料，如性能更好的有机硅氟玻璃涂料等，也是我们今后应继续努力的方向。参考资料:1. 高南，华家栋，愈善庆等 特种涂料【M】.上海；上海科学技术出版社，1984.7.2. 居濨善 涂料工艺（增订本）第四分册【M】.北京：化学工业出版社， 1995.6.3. A.克列什科夫. 硅有机化合物及其应用【M】 ， 孙载坚译，北京：中国工业出版社，1962.11.4.（西德）W.诺尔.硅珙化学与工艺学【M】. 中国科学院兰州化学物理研究所三室译. 北京： 科学出版社， 1962.11. 5. 吕洪久. 有机硅生产及应用技术【M】. 北京：化学工业部科学技术情报研究所 198512.6. 娄西中 耐热涂料用颜料的选择 应用化工 200047. 徐峰. 环保型无机涂料M. 北京.化学工业出版社. 2004.68.汪国平. 船舶涂料与涂装技术 北京.化学工业出版社.1998.9. 贾荣勋等 酚醛改性环氧树脂的应用J 四川化工与腐蚀控制 1999.2（6）
