涂料技术
有机硅改性丙烯酸酯及在高性能涂料中的应用
1.2.4互穿网络法(IPN)
互穿网络聚合物是两种或两种以上交联聚合物相互贯穿而形成的交织合物网络。从相间有无化学结合考虑,则接近于机械共混法,因此可以把互穿网络法视为用化学方法实现的机械共混法[16]。由于交叉互穿的有机硅高分子网络和聚丙烯酸酯网络减少了高分子中弱键断裂的机会,而且在受热时丙烯酸酯网络发生高分子断裂产生的自由基碎片能捕捉聚有机硅氧烷网络上产生的自由基,体系自由基数目减少,高分子降解速度减慢,热稳定性提高。树脂无色透明、硬度高、附着力强、耐酸沉降、耐热老化性和透水气性好,兼具有机硅和丙烯酸酯的优点。Turner[17]等人采用单体浸渍法、空气互穿网络界面法以及玻璃互穿网络法制备了聚二甲基硅氧烷-聚甲基丙烯酸酯的IPN,并对其结构与性能进行了表征。Liles[18]等人采用种子乳液聚合方法,合成了一系列具有互穿网络结构的硅丙胶乳。结果表明,该胶乳具有良好的耐候性和耐水性,可用作涂料、密封胶、粘合剂等。
2·在高性能涂料中的应用
有机硅改性丙烯酸树脂结合了两者的优点,具有优良的性能,被广泛地应用于涂料行业,特别是用于高性能涂料。在国外,AlanSmith[19]以有机硅改性丙烯酸酯作为建筑外墙涂料,大大提高了其防污性。HisakiTanabe[20]等人通过自由基聚合合成了聚丙烯酸不饱和酯,通过硅氧烷的平衡反应合成了硅原子上含氧和苯的活性硅氧烷PMPS,将两者再聚合而获得了固含量高达62%~68%的有机硅—丙烯酸涂料,其漆膜性能优良。NobuoHarui[21]等人以有机环硅氧烷在三乙胺存在下与丙烯酸树脂上的羧基反应形成水基涂料。结果表明,所得涂料固化速度快,性能超过溶剂型硅-丙树脂以及丙-胺树脂。GexingShen[22]等人将丙烯酸酯、丙烯酰氧基聚硅氧烷与丙烯酸环氧酯共混,得到了一系列可紫外光固化的光纤涂料。20世纪90年代以来,国内在耐候性、防水性、耐污性与耐洗刷性硅-丙涂料以及耐酸雨和高含量硅-丙涂饰的研究上做了许多工作,取得了很大的进展。丁志明等[23]生产出了名为“坚固王”的有机硅丙烯酸树脂,该树脂完全利用国产原料合成,成本低,生产工艺简便,性能优良可适用于生产符合各种用途的高级外墙涂料。孙中新等[24]研究了有机硅改性丙烯酸树脂作涂料的制备工艺,研究表明有机硅改性丙烯酸树脂比未改性的丙烯酸树脂具有更优良的耐候、抗溶剂性等优良性能的高档涂料。陈振耀[25]用接枝反应方法制得了有机硅丙烯酸酯树脂。研究表明,在有机硅改性丙烯酸酯树脂的涂膜表面富集着有机硅链段,使改性树脂涂膜的耐候性等得到明显提高;所研制的有机硅丙烯酸酯涂料具有优良的耐候性、耐沾污性等性能,是新型的高耐候性涂料。刘晓国等[26]将端烯基硅氧烷预聚体与丙烯酸(酯)单体在引发剂作用下共聚,合成得到有机硅改性丙烯酸酯共聚物。通过引入极性基团,将该共聚物用有机胺中和成盐,使其水性化,制得水溶性有机硅改性丙烯酸酯树脂,用该树脂配制成水溶性硅丙树脂绝缘漆。这种漆耐油性、耐热性、体积电阻率和电气强度性能改善非常明显。曹优明等[27]以有机硅改性的丙烯酸树脂为基料,以荧光颜料乳液直接分散于基料中制得的荧光涂料,具有荧光性强、保光、保色和耐候性好、涂层性能优良等特点,可广泛用于建筑装饰、广告设计、道路标记等,为新型高性能的荧光涂料。王镛先[28]首次将互穿网络结构的有机硅-丙烯酸涂料用于摩岩石刻防风化材料,该材料具有硬度高、附着力强、透水气性等优良性能,可避免使用单一有机硅涂料或丙烯酸系涂料造成的“保护性”破坏。
3·结语
有机硅改性后的丙烯酸酯具有超耐候性,并具有优良的耐水、耐热性,提高涂料性能在很大程度上满足了人们的要求。但由于技术的不够成熟以及成本的制约,有机硅改性的丙烯酸酯涂料在应用上受到了一定的限制。因此,开发性能好、价格低的有机硅改性丙烯酸酯涂料是今后研究的主要方向。
互穿网络聚合物是两种或两种以上交联聚合物相互贯穿而形成的交织合物网络。从相间有无化学结合考虑,则接近于机械共混法,因此可以把互穿网络法视为用化学方法实现的机械共混法[16]。由于交叉互穿的有机硅高分子网络和聚丙烯酸酯网络减少了高分子中弱键断裂的机会,而且在受热时丙烯酸酯网络发生高分子断裂产生的自由基碎片能捕捉聚有机硅氧烷网络上产生的自由基,体系自由基数目减少,高分子降解速度减慢,热稳定性提高。树脂无色透明、硬度高、附着力强、耐酸沉降、耐热老化性和透水气性好,兼具有机硅和丙烯酸酯的优点。Turner[17]等人采用单体浸渍法、空气互穿网络界面法以及玻璃互穿网络法制备了聚二甲基硅氧烷-聚甲基丙烯酸酯的IPN,并对其结构与性能进行了表征。Liles[18]等人采用种子乳液聚合方法,合成了一系列具有互穿网络结构的硅丙胶乳。结果表明,该胶乳具有良好的耐候性和耐水性,可用作涂料、密封胶、粘合剂等。
2·在高性能涂料中的应用
有机硅改性丙烯酸树脂结合了两者的优点,具有优良的性能,被广泛地应用于涂料行业,特别是用于高性能涂料。在国外,AlanSmith[19]以有机硅改性丙烯酸酯作为建筑外墙涂料,大大提高了其防污性。HisakiTanabe[20]等人通过自由基聚合合成了聚丙烯酸不饱和酯,通过硅氧烷的平衡反应合成了硅原子上含氧和苯的活性硅氧烷PMPS,将两者再聚合而获得了固含量高达62%~68%的有机硅—丙烯酸涂料,其漆膜性能优良。NobuoHarui[21]等人以有机环硅氧烷在三乙胺存在下与丙烯酸树脂上的羧基反应形成水基涂料。结果表明,所得涂料固化速度快,性能超过溶剂型硅-丙树脂以及丙-胺树脂。GexingShen[22]等人将丙烯酸酯、丙烯酰氧基聚硅氧烷与丙烯酸环氧酯共混,得到了一系列可紫外光固化的光纤涂料。20世纪90年代以来,国内在耐候性、防水性、耐污性与耐洗刷性硅-丙涂料以及耐酸雨和高含量硅-丙涂饰的研究上做了许多工作,取得了很大的进展。丁志明等[23]生产出了名为“坚固王”的有机硅丙烯酸树脂,该树脂完全利用国产原料合成,成本低,生产工艺简便,性能优良可适用于生产符合各种用途的高级外墙涂料。孙中新等[24]研究了有机硅改性丙烯酸树脂作涂料的制备工艺,研究表明有机硅改性丙烯酸树脂比未改性的丙烯酸树脂具有更优良的耐候、抗溶剂性等优良性能的高档涂料。陈振耀[25]用接枝反应方法制得了有机硅丙烯酸酯树脂。研究表明,在有机硅改性丙烯酸酯树脂的涂膜表面富集着有机硅链段,使改性树脂涂膜的耐候性等得到明显提高;所研制的有机硅丙烯酸酯涂料具有优良的耐候性、耐沾污性等性能,是新型的高耐候性涂料。刘晓国等[26]将端烯基硅氧烷预聚体与丙烯酸(酯)单体在引发剂作用下共聚,合成得到有机硅改性丙烯酸酯共聚物。通过引入极性基团,将该共聚物用有机胺中和成盐,使其水性化,制得水溶性有机硅改性丙烯酸酯树脂,用该树脂配制成水溶性硅丙树脂绝缘漆。这种漆耐油性、耐热性、体积电阻率和电气强度性能改善非常明显。曹优明等[27]以有机硅改性的丙烯酸树脂为基料,以荧光颜料乳液直接分散于基料中制得的荧光涂料,具有荧光性强、保光、保色和耐候性好、涂层性能优良等特点,可广泛用于建筑装饰、广告设计、道路标记等,为新型高性能的荧光涂料。王镛先[28]首次将互穿网络结构的有机硅-丙烯酸涂料用于摩岩石刻防风化材料,该材料具有硬度高、附着力强、透水气性等优良性能,可避免使用单一有机硅涂料或丙烯酸系涂料造成的“保护性”破坏。
3·结语
有机硅改性后的丙烯酸酯具有超耐候性,并具有优良的耐水、耐热性,提高涂料性能在很大程度上满足了人们的要求。但由于技术的不够成熟以及成本的制约,有机硅改性的丙烯酸酯涂料在应用上受到了一定的限制。因此,开发性能好、价格低的有机硅改性丙烯酸酯涂料是今后研究的主要方向。
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