改性有机硅树脂百科知识
发布时间: 2021-10-22 08:34
什么是改性有机硅树脂?用有机硅中间体和其他常用的有机树脂制成的改性树脂。这种改性树脂具有两种树脂的优点，弥补了有机硅树脂的不足，如固化温度高、固化时间长不便于大而积施工；对底层附着力差、耐有机溶剂性差、高温时漆膜机械强度不好、价格较贵等缺点。通常采用冷拼法和化学法制成。一般有机硅改性的有机树脂有：醇酸树脂、聚醋树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚氨酷树脂、酚醛树脂等。
改性有机硅树脂的应用领域有哪些？
1、耐高温防腐涂料通过在有机硅聚合物分子主链端基和侧链上引入环氧基、烃基等基团，制成环氧改性有机硅，具有优良的防腐蚀性、耐高温性和电绝缘性，特别是对基材的附着力、耐介质性能有很大提高。以硅氧键为主体的有机硅树脂，Si-O键的共价键能(443.1kJmol·-1) 比普通的有机高聚物C-C键的键能大，而且Si、O原子形成d-prt键，增加树脂键能稳定性。普通高聚物中C-C键受热氧化，很容易断裂成低分子物；而有机硅树脂中的Si原子连接的烃基受热氧化后，生成的是高度交联的更加稳定的Si-O-Si键，能防止主链的断裂降解。也就是说，Si-O-Si键对硅原子上连接的烃基在受热氧化时起保护作用，减轻了对树脂内部的影响，故用作涂料具有耐高温性能。单纯有机硅树脂耐热可达250℃，但存在机械强度、 附着力和耐溶剂性较差等问题，尤其是固化成膜温度太高，一般需要在200℃以上烘烤，从而限制其应用。通过加入机械性能好、附着力强的环氧树脂对有机硅树脂进行改性，可提高涂料的施工性能和涂层的耐久性，并可实现常温固化。合适的颜料、填料的加入，可大幅提高涂层的耐热性。
2、海洋防污涂料为解决船舶底部表面海生物附着的问题，各种防污技术应运而生，如水下机械清洗、电解海水产生次氯酸、电化学方法释放铜离子以及涂装防污涂料等，其中以涂装防污涂料最为有效、经济、便捷。传统的防污涂料是利用涂料中释放出的铜、锡、汞、铅等毒料来杀死海生物的，这虽然能减少海生物的污损，但有害物质的释放给生态环境和人类健康也造成了危害。因此，许多国家都相继制定了限制或禁止使用毒性防污涂料的法规或条例，并开发研制对环境无污染的新型无毒防污涂料。目前，新型无毒防污涂料的开发研制以降低涂料表面的自由能为主要途径。
3、纺织品柔软剂改性有机硅柔软剂依靠活性基团增强了与纤维的亲和力，可改善织物的耐洗性、柔韧性、亲水性等。改性有机硅柔软剂具有优良的性能，其特点是将聚二甲基硅氧烷侧链或端基的部分甲基置换成各种改性基团，可赋予织物挺括、柔软、滑爽而丰满的手感，并具有很好的透气、表面光泽、耐摩擦、穿着舒适等特性。
4、耐温防粘涂料改性的有机硅树脂可作为防粘涂层从根本上讲是因为聚硅氧烷中的甲基朝外排列且可以围绕Si-O键旋转，分子间作用力极小，导致聚硅氧烷具有很低的表面能及表面张力，非常适用于极性表面作防粘涂层，有机硅树脂分子侧基主要为甲基，引入苯基可提高热弹性及粘接性。
5、有机硅压敏胶有机硅压敏胶是一种用途广泛的优质压敏胶，能在-73～260℃的温度范围内广泛使用，又能粘接各种材料甚至像聚四氟乙烯、未处理的聚烯烃等低表面能的难粘材料。有机硅压敏胶具有优良的耐高温性能、耐候性能、耐化学性能和电气性能，被广泛用于汽车制造、船舶制造、发电机和电动机的电器绝缘、印刷电路板制造过程中的遮蔽保护和航空航天领域。
6、生物材料有机硅树脂是最常用的生物材料之一，目前已广泛用于人工皮肤、人工食道，组织增大填充物、人工眼内晶状体、人工角膜等很多生物医疗领域.然而，有机硅具有亲水性差、生物相容性不好等缺点.利用等离子体表面修饰能改善有机硅弹性体的表面性能，特别是表面细胞的粘附和生长性能.应用有机单体进行等离子体聚合并沉积一层修饰膜对表面改性的效果很好。研究显示，在已用的各种有机单体中，含胺基的单体修饰等离子体表面效果更好。
7、高温导热绝缘材料大多数聚合物基涂层不导热或低导热，甚至绝热(如导弹外热防护涂层)。然而，在某些散热或热传导场合却需要涂层具有较高导热性能。在电子电气行业使用的导热涂层有时还须具备良好的电绝缘性，即绝缘导热涂料，才能满足绝缘场合下的散热。在树脂基体中使用导热绝缘填料可制得导热绝缘涂料，可以广泛用于绝缘场合需要传热及散热的部位。
8、防雾涂料玻璃和透明塑料在日常使用过程中会产生结雾凝霜现象，通常所采用的防雾方法是在透明材料表面直接涂布含亲水基团的聚合物涂层或者形成TiO 2光催化膜，从而赋予材料抗雾性能。这种聚合物涂层与基材结合较弱，容易脱落，同时聚合物涂层硬度较低，所获得的涂层耐磨性较差，限制了其应用领域。有机硅涂层具有耐磨、透明性好和硬度高等特点，并且在固化过程中可以和玻璃表面发生化学作用形成稳定的界面，其自身形成了体形网络结构而增加了体系的使用稳定性。杂化的有机硅涂料的膜层中存在大量的亲水性羟基基团，使膜层具有良好的亲水性能和防雾效果。
9、防火阻燃增效剂塑料电缆密集的场所极易引起火灾，目前我国用量最大的塑料阻燃电缆是含氯阻燃电缆。含氯的卤系阻燃材料在燃烧过程中产生大量的浓烟及卤化氢等有毒气体，在某些场合已经禁止使用。目前制约无卤阻燃电缆料发展的最大因素不是电性能，而是体系的力学性能。许多无卤阻燃电缆料强度和伸长率过低，使成品电缆在常态下放置一段时间后就会出现裂纹以至开裂。经过改性的有机硅树脂具有优良的延展性能和较好的力学性能，可耐一定高温和腐蚀。因此具有阻燃增效作用的有机硅，能在改善材料加工性能和阻燃性能的同时，仍具有较好的力学性能和绝缘性能。目前见到的阻燃增效有机硅多为有机硅粉和硅树脂。此外，有一种防火涂料是将可膨胀石墨添加到防火涂料中，遇到高温时，石墨体积膨胀增大数百倍，膨胀后的石墨由鳞片状变成密度很低的蠕虫状，形成良好的绝热层，具有较好的防火阻燃作用。将可膨胀石墨用到有机硅改性丙烯酸树脂防火涂料中，利用其膨胀后形成的“蠕虫”状炭穿插于膨胀的涂层中，起到纤维增强涂层的作用，防止涂层开裂和脱落，延长隔热时间，从而为灭火赢得时间。
10、密封材料低模量高延伸率有机硅密封胶具有优异的耐高低温性能，在-50～250℃范围可保持低温柔性，在阳光、冰雪、雨水等环境中均能保持其弹性性能。被广泛用于各类建筑外围护结构和嵌缝的粘接密封材料。根据应力-应变特性，有机硅密封材料分为高、中和低模量类型。其中低模量类型具有高弹性、优良的粘附力以及在低应力下高伸长率的特点，尤其适用于高层建筑、大型混凝土设施接缝的特殊工程要求。这类密封材料具有动态粘接和密封作用，在承受大形变条件下，不仅能够保持对基材的粘接密封性能，而且还兼有耐候、耐老化、耐介质和使用温度范围较广等特点。
改性有机硅树脂的应用领域有哪些？
1、耐高温防腐涂料通过在有机硅聚合物分子主链端基和侧链上引入环氧基、烃基等基团，制成环氧改性有机硅，具有优良的防腐蚀性、耐高温性和电绝缘性，特别是对基材的附着力、耐介质性能有很大提高。以硅氧键为主体的有机硅树脂，Si-O键的共价键能(443.1kJmol·-1) 比普通的有机高聚物C-C键的键能大，而且Si、O原子形成d-prt键，增加树脂键能稳定性。普通高聚物中C-C键受热氧化，很容易断裂成低分子物；而有机硅树脂中的Si原子连接的烃基受热氧化后，生成的是高度交联的更加稳定的Si-O-Si键，能防止主链的断裂降解。也就是说，Si-O-Si键对硅原子上连接的烃基在受热氧化时起保护作用，减轻了对树脂内部的影响，故用作涂料具有耐高温性能。单纯有机硅树脂耐热可达250℃，但存在机械强度、 附着力和耐溶剂性较差等问题，尤其是固化成膜温度太高，一般需要在200℃以上烘烤，从而限制其应用。通过加入机械性能好、附着力强的环氧树脂对有机硅树脂进行改性，可提高涂料的施工性能和涂层的耐久性，并可实现常温固化。合适的颜料、填料的加入，可大幅提高涂层的耐热性。
2、海洋防污涂料为解决船舶底部表面海生物附着的问题，各种防污技术应运而生，如水下机械清洗、电解海水产生次氯酸、电化学方法释放铜离子以及涂装防污涂料等，其中以涂装防污涂料最为有效、经济、便捷。传统的防污涂料是利用涂料中释放出的铜、锡、汞、铅等毒料来杀死海生物的，这虽然能减少海生物的污损，但有害物质的释放给生态环境和人类健康也造成了危害。因此，许多国家都相继制定了限制或禁止使用毒性防污涂料的法规或条例，并开发研制对环境无污染的新型无毒防污涂料。目前，新型无毒防污涂料的开发研制以降低涂料表面的自由能为主要途径。
3、纺织品柔软剂改性有机硅柔软剂依靠活性基团增强了与纤维的亲和力，可改善织物的耐洗性、柔韧性、亲水性等。改性有机硅柔软剂具有优良的性能，其特点是将聚二甲基硅氧烷侧链或端基的部分甲基置换成各种改性基团，可赋予织物挺括、柔软、滑爽而丰满的手感，并具有很好的透气、表面光泽、耐摩擦、穿着舒适等特性。
4、耐温防粘涂料改性的有机硅树脂可作为防粘涂层从根本上讲是因为聚硅氧烷中的甲基朝外排列且可以围绕Si-O键旋转，分子间作用力极小，导致聚硅氧烷具有很低的表面能及表面张力，非常适用于极性表面作防粘涂层，有机硅树脂分子侧基主要为甲基，引入苯基可提高热弹性及粘接性。
5、有机硅压敏胶有机硅压敏胶是一种用途广泛的优质压敏胶，能在-73～260℃的温度范围内广泛使用，又能粘接各种材料甚至像聚四氟乙烯、未处理的聚烯烃等低表面能的难粘材料。有机硅压敏胶具有优良的耐高温性能、耐候性能、耐化学性能和电气性能，被广泛用于汽车制造、船舶制造、发电机和电动机的电器绝缘、印刷电路板制造过程中的遮蔽保护和航空航天领域。
6、生物材料有机硅树脂是最常用的生物材料之一，目前已广泛用于人工皮肤、人工食道，组织增大填充物、人工眼内晶状体、人工角膜等很多生物医疗领域.然而，有机硅具有亲水性差、生物相容性不好等缺点.利用等离子体表面修饰能改善有机硅弹性体的表面性能，特别是表面细胞的粘附和生长性能.应用有机单体进行等离子体聚合并沉积一层修饰膜对表面改性的效果很好。研究显示，在已用的各种有机单体中，含胺基的单体修饰等离子体表面效果更好。
7、高温导热绝缘材料大多数聚合物基涂层不导热或低导热，甚至绝热(如导弹外热防护涂层)。然而，在某些散热或热传导场合却需要涂层具有较高导热性能。在电子电气行业使用的导热涂层有时还须具备良好的电绝缘性，即绝缘导热涂料，才能满足绝缘场合下的散热。在树脂基体中使用导热绝缘填料可制得导热绝缘涂料，可以广泛用于绝缘场合需要传热及散热的部位。
8、防雾涂料玻璃和透明塑料在日常使用过程中会产生结雾凝霜现象，通常所采用的防雾方法是在透明材料表面直接涂布含亲水基团的聚合物涂层或者形成TiO 2光催化膜，从而赋予材料抗雾性能。这种聚合物涂层与基材结合较弱，容易脱落，同时聚合物涂层硬度较低，所获得的涂层耐磨性较差，限制了其应用领域。有机硅涂层具有耐磨、透明性好和硬度高等特点，并且在固化过程中可以和玻璃表面发生化学作用形成稳定的界面，其自身形成了体形网络结构而增加了体系的使用稳定性。杂化的有机硅涂料的膜层中存在大量的亲水性羟基基团，使膜层具有良好的亲水性能和防雾效果。
9、防火阻燃增效剂塑料电缆密集的场所极易引起火灾，目前我国用量最大的塑料阻燃电缆是含氯阻燃电缆。含氯的卤系阻燃材料在燃烧过程中产生大量的浓烟及卤化氢等有毒气体，在某些场合已经禁止使用。目前制约无卤阻燃电缆料发展的最大因素不是电性能，而是体系的力学性能。许多无卤阻燃电缆料强度和伸长率过低，使成品电缆在常态下放置一段时间后就会出现裂纹以至开裂。经过改性的有机硅树脂具有优良的延展性能和较好的力学性能，可耐一定高温和腐蚀。因此具有阻燃增效作用的有机硅，能在改善材料加工性能和阻燃性能的同时，仍具有较好的力学性能和绝缘性能。目前见到的阻燃增效有机硅多为有机硅粉和硅树脂。此外，有一种防火涂料是将可膨胀石墨添加到防火涂料中，遇到高温时，石墨体积膨胀增大数百倍，膨胀后的石墨由鳞片状变成密度很低的蠕虫状，形成良好的绝热层，具有较好的防火阻燃作用。将可膨胀石墨用到有机硅改性丙烯酸树脂防火涂料中，利用其膨胀后形成的“蠕虫”状炭穿插于膨胀的涂层中，起到纤维增强涂层的作用，防止涂层开裂和脱落，延长隔热时间，从而为灭火赢得时间。
10、密封材料低模量高延伸率有机硅密封胶具有优异的耐高低温性能，在-50～250℃范围可保持低温柔性，在阳光、冰雪、雨水等环境中均能保持其弹性性能。被广泛用于各类建筑外围护结构和嵌缝的粘接密封材料。根据应力-应变特性，有机硅密封材料分为高、中和低模量类型。其中低模量类型具有高弹性、优良的粘附力以及在低应力下高伸长率的特点，尤其适用于高层建筑、大型混凝土设施接缝的特殊工程要求。这类密封材料具有动态粘接和密封作用，在承受大形变条件下，不仅能够保持对基材的粘接密封性能，而且还兼有耐候、耐老化、耐介质和使用温度范围较广等特点。
上一条：有机硅胶粘剂在行业中的应用
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