元素有機(jī)樹脂涂料

元素有機(jī)樹脂涂料2023/2/2目錄基本信息結(jié)構(gòu)特點(diǎn)性能應(yīng)用2023/2/2基本信息元素有機(jī)樹脂涂料是由元素有機(jī)聚合物為主要成膜物質(zhì)的涂料總稱。包括有機(jī)硅、有機(jī)氟、有機(jī)鈦、有機(jī)鋁、有機(jī)鋯涂料等。其中，有機(jī)硅樹脂涂料產(chǎn)量最大。元素有機(jī)樹脂涂料是介于有機(jī)高分子和無機(jī)化合物之間的一種化合物。具有特殊的熱穩(wěn)定性，絕緣性，耐高溫、耐化學(xué)品性、耐水、耐侯性等特點(diǎn)。廣泛應(yīng)用于國防工業(yè)、電氣工業(yè)等行業(yè)。2023/2/2基本信息元素有機(jī)樹脂涂料主要是有機(jī)硅樹脂涂料和有機(jī)氟樹脂涂料，其成膜物分別為有機(jī)硅樹脂和有機(jī)氟樹脂。有機(jī)硅樹脂和有機(jī)氟樹脂的結(jié)構(gòu)不同，制備方法不同，前者用縮聚法制備，而后者主要是由加聚法制備。有機(jī)硅樹脂和有機(jī)氟樹脂都有好的耐高溫性能和低表面張力的性質(zhì)，常常用于有高性能要求的地方。2023/2/2有機(jī)硅樹脂有機(jī)硅樹脂主要是指以硅氧鍵為主鏈、高度交聯(lián)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚有機(jī)硅氧烷。有機(jī)硅樹脂的化學(xué)結(jié)構(gòu)介于無機(jī)和有機(jī)之間，分子結(jié)構(gòu)以石英為主，主鏈由硅和氧原子組成，因此有機(jī)硅樹脂比所有其他的有機(jī)硅具有更多的無機(jī)性能。2023/2/2聚有機(jī)硅氧烷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)當(dāng)有100g的硅樹脂燃燒后，約剩下90g的二氧化硅，這為有機(jī)硅樹脂涂料具有超強(qiáng)耐候性提供了結(jié)構(gòu)上的保證。聚硅氧烷主鏈為無機(jī)Si一O鍵，其鍵能比C－C鍵高的多，因此具有高熱穩(wěn)定性。Si－O－Si鍵角大，鍵長長，因此主鏈Si－O－Si旋轉(zhuǎn)自由，分子鏈非常柔順，玻璃化溫度非常低，因此有較好的低溫柔順性。Si－O主鏈成螺旋狀，由于旋轉(zhuǎn)容易，鏈上非極性的烷基或芳基可以很快定向，朝向界面。整個分子呈非極性特點(diǎn)，這使得聚硅氧烷材料有很低的表面張力，并有很好的電性質(zhì)。但由于聚硅氧烷分子間作用力小，機(jī)械性能較差，耐油性也差。2023/2/2聚有機(jī)硅氧烷的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)有機(jī)硅樹脂不同于石英的結(jié)構(gòu)在于每隔四個氧原子有一個“O”會被憎水性有機(jī)基團(tuán)所代替，同時高分子鏈中引入了羥基(—OH)基團(tuán)，這些基團(tuán)對于確保有機(jī)硅樹脂能將固體顏料和填料粒子牢固粘附至建筑材料上非常重要。同時，硅樹脂與水分子反應(yīng)的高分子上仍然保留著羥基基團(tuán)。這就使樹脂分子能在多點(diǎn)發(fā)生交聯(lián)，形成典型的三維硅樹脂網(wǎng)絡(luò)。從分子水平上看，填料粒子的表面可以通過硅氧鍵與硅樹脂的無機(jī)部分產(chǎn)生鍵合。有機(jī)硅的無機(jī)部分通過對毛細(xì)管、微孔和孔穴“覆蓋”從而對填料起到增強(qiáng)作用，即“微孔增強(qiáng)”效能。2023/2/2制備通常是用甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷的各種混合物，在有機(jī)溶劑如甲苯存在下，在較低溫度（應(yīng)高于室溫、并低于66℃）下加水分解，得到酸性水解物。水解的初始產(chǎn)物是環(huán)狀的、線型的和交聯(lián)聚合物的混合物，通常還含有相當(dāng)多的羥基。水解物經(jīng)水洗除去酸，中性的初縮聚體于空氣中熱氧化或在催化劑存在下進(jìn)一步縮聚，最后形成高度交聯(lián)的立體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2023/2/2有機(jī)硅涂料的改性由于有機(jī)硅樹脂的特殊結(jié)構(gòu)，因而具有極好的耐熱性、戶外穩(wěn)定性、憎水性、電絕緣性等，在涂料中獲得了廣泛應(yīng)用。比如作耐熱涂料，其清漆可耐溫度200~250℃，加入金屬粉、耐熱填料和玻璃料配制的涂料時，可耐溫度300~700℃。有機(jī)硅樹脂作涂料用的主要缺點(diǎn)是需要高溫固化（150~250

℃），且固化時間長，價格較貴，因而大大限制了它的應(yīng)用。因此，常常利用有機(jī)硅樹脂中的羥基、烷氧基等官能團(tuán)與其他含活性官能團(tuán)如環(huán)氧基、羥基和羧基等的有機(jī)樹脂反應(yīng)，生成改性樹脂。比如：有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅樹脂改性醇酸樹脂等。2023/2/2環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂環(huán)氧改性有機(jī)硅樹脂是改性有機(jī)硅研究領(lǐng)域中較為重要的一個研究方向。環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的粘接性能、力學(xué)性能、耐溶劑性以及成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，用環(huán)氧樹脂對有機(jī)硅進(jìn)行改性，恰好可以彌補(bǔ)有機(jī)硅樹脂的缺點(diǎn)，尤其可以提高有機(jī)硅樹脂的附著力和有效降低有機(jī)硅樹脂的固化溫度。所研制的環(huán)氧有機(jī)硅涂料，可廣泛應(yīng)用于高溫設(shè)備，如鋼鐵煙囪、高溫管道、高溫爐，以及軍工裝備的外表涂飾，防止鋼鐵等金屬設(shè)備在高溫環(huán)境下氧化腐蝕，以確保設(shè)備的長期使用。2023/2/2有機(jī)硅耐高溫涂料

有機(jī)硅耐高溫漆是由有機(jī)硅樹脂、耐熱顏料、助劑、溶劑等配制而成。產(chǎn)品具有表面干燥迅速，附著力好、柔韌性好，（單）雙組分包裝、施工方便、耐高溫等特點(diǎn)。交聯(lián)的有機(jī)硅樹脂在300℃左右開始分解，溫度愈高分解愈快。分解的最終產(chǎn)物為二氧化硅，二氧化硅雖然很脆，但可以作為耐高溫顏料的粘合劑（成膜物）。這種涂料在500℃以上可以使用數(shù)年，其原因是在高溫下有機(jī)物被燃燒后，留下了以二氧化硅和鋁片的無機(jī)保護(hù)層，有玻璃狀的硅酸鋁形成。有機(jī)硅樹脂涂料的耐高溫性僅次于有機(jī)氟涂料。適用于煙囪、煙道、烘道、排氣管熱風(fēng)爐和其它要求耐高溫設(shè)備專用漆。2023/2/2有機(jī)硅絕緣涂料有機(jī)硅樹脂涂料具有很好的高溫絕緣性，能滿足宇宙飛行器、飛機(jī)、電子電器等工業(yè)部門對電子元器件使用溫度不斷提高的要求。有機(jī)硅絕緣涂料可以用有機(jī)硅樹脂或有機(jī)硅改性環(huán)氧樹脂和有機(jī)硅改性聚酯為成膜物，可以有清漆和磁漆兩類，既有高溫固化型的，也有低溫固化型的。有機(jī)硅絕緣涂料可使電機(jī)工作溫度提高到180℃，且可在高溫條件下運(yùn)行。2023/2/2有機(jī)氟樹脂含氟的聚合物統(tǒng)稱為有機(jī)氟樹脂。用有機(jī)氟樹脂為基料的涂料稱有機(jī)氟樹脂涂料。目前國際上形成了三種不同用途的氟樹脂與氟涂料行業(yè)：第一種是以美國阿托—菲納公司生產(chǎn)的聚偏氟乙烯樹脂為主要成分的外墻高耐候性氟樹脂涂料，具有超強(qiáng)耐候性；第二種是以美國杜邦公司為代表的特氟龍不粘涂料，主要用于不粘鍋、不粘餐具及不粘模具等方面；

第三種是以日本旭硝子為代表的室外常溫固化氟樹脂涂料，主要應(yīng)用于橋梁、電視塔等難以經(jīng)常施工的塔架防腐等。2023/2/2有機(jī)氟樹脂的結(jié)構(gòu)氟具有最強(qiáng)的電負(fù)性、最低的極化率，氟原子核對其核外電子及成鍵電子云的束縛作用較強(qiáng)，氟原子極化率低，在分子中對稱分布，整個分子是非極性的，碳氟化合物的介電常數(shù)和損耗因子均很小，所以其聚合物是高度絕緣的，化學(xué)上突出的表現(xiàn)是高溫穩(wěn)定性和化學(xué)惰性。氟化合物的分子間凝聚力低，空氣和聚合物界面間的分子作用力小，表面自由能低，因此難于被液體或固體浸潤或粘著，表面摩擦系數(shù)小，所以賦予氟樹脂優(yōu)異的性能。2023/2/2有機(jī)氟樹脂的性能低表面能超常耐候性突出耐鹽霧性優(yōu)異的耐污性2023/2/2氟涂料存在的問題及對策改善氟樹脂與界面的附著力改善氟樹脂的加工性能2023/2/2改善氟樹脂與界面的附著力粗化基材

將基材表面用物理或化學(xué)的方法粗化，產(chǎn)生錨定效應(yīng)，然后涂氟樹脂。常用的化學(xué)方法包括電解腐蝕和化學(xué)多孔膜法，常用的物理方法有熔涂玻璃，表面機(jī)械處理。

物理混拼

在氟樹脂中加入其他化學(xué)物質(zhì)，將氟樹脂作為填料，所加入的物質(zhì)作為涂層的成膜物質(zhì)。加入的物質(zhì)一般需要具有較高耐溫性和較好的附著力?；瘜W(xué)改性

聚四氟乙烯的化學(xué)改性主要是通過共混改性實(shí)現(xiàn)的。即：在四氟乙烯單體上引入具有體積較為龐大的側(cè)基單體，通過與四氟乙烯單體共混聚合，控制聚合分子量大小，達(dá)到降低樹脂的結(jié)晶度、改善共聚物的熔融粘度。底漆法

先在基材上涂敷一層底漆，使底漆對基材和氟樹脂均有良好的粘結(jié)性能。底漆含有氟樹脂、粘接劑、聚結(jié)劑、溶劑。2023/2/2改善氟樹脂的可加工性氟樹脂具有獨(dú)特的優(yōu)異性能，作為成膜物質(zhì)用來制備氟涂料，已成涂料行業(yè)共識。但聚四氟乙烯難溶難熔，難以固化成膜。為了提高氟樹脂對溶劑的可溶性，一般是通過共聚方法，在分子中引進(jìn)極性基團(tuán)。例如，通過與四氟乙烯四元共聚在分子中引入羥基或羧基?；蛘咄ㄟ^共混改性將分子設(shè)計(jì)成具有一定的極性含氟聚合物，從而改善聚合物的可加工性能。2023/2/2改善氟樹脂的加工性在分子鏈中引入長支鏈，比較合適的是環(huán)已基和支鏈化烷基，在分子設(shè)計(jì)時要兼顧可溶性和涂膜硬度之間的平衡。可考慮氟烯烴單體與含聚氧乙基鏈段的單體共聚。在分子結(jié)構(gòu)中引入：聚氧乙基鏈，利用鏈節(jié)本身具有自乳化功能分散于水相中形成穩(wěn)定體系。為了提高其主鏈的柔韌性，降低結(jié)晶度，可在聚合物中引入丙烯及縮水甘油乙烯基醚進(jìn)行改造。2023/2/2氟樹脂涂料品種高固體份氟涂料和粉末氟樹脂涂料高固體份氟涂料和粉末氟樹脂涂料也具有環(huán)保性，即污染小。熱塑性聚偏氟乙烯樹脂制備的氟樹脂粉末涂料早已上市，但由于其分散性，加上要高溫烘烤，所以用途較窄。近年來開發(fā)的以氟烯烴乙烯基醚為主鏈的、可在100℃熔融的、帶羥基等交聯(lián)性反應(yīng)基團(tuán)的氟樹脂可制得熱固性氟樹脂涂料。2023/2/2氟樹脂涂料品種超低表面自由能含氟聚合物涂料聚四氟乙烯是表面自由能最低的樹脂，利用這個特點(diǎn)制成一系列防粘性涂料，因不易粘附食物，可在高溫下較長期應(yīng)用，無臭味、無毒，廣泛用于鋁、鋁合金鑄件、不銹鋼、鐵及電木等材質(zhì)上，作為各種廚具內(nèi)部涂料，還可用在排油煙機(jī)、電木手柄上。2023/2/2氟樹脂涂料品種溶劑可溶型由于氟樹