有机硅树脂涂料.pdf

高性能氟硅涂料
有机硅树脂凃料
陶小乐,郑苏秦
(杭州之江有机硅化工有限公司,杭州311203)
摘要;介绍了有机硅乳胶涂料在建筑外墙保护中应用的国外发展历史、作用、透气和斥水的优点
及原理。对国内的《外墙涂料水蒸气透过率的测定及分级》编制、之江公司有机硅涂料开发与应用
情况也作了简介。
关键词;有机硅涂料;硅树脂;透气率;乳胶涂料
1前言
21世纪建筑涂料的发展如火如茶,2008年统计约250万吨的建筑涂料在中国广泛地应用,建筑
业对涂料在新千年提出很多新的要求:
时尚:先进的调色系统能调配各种个性化的颜色,从而引发了色彩领域的革命。对于供应商,
要求提供的原料能与各种颜料兼容,以满足顾客对个性色彩或效果的要求。
基材。需要涂装的建筑基材的种类在不断增加,要求涂料对各种底材具备良好的附着力。
质量及功能性:客户对于施工效果及涂料的功能性的要求不断提高。
环境:随着温室效应、全球变暖问题的突出,客户开始要求产品不能影响他们的日常生活,保
持人们赖以生存的空气和水的质量。
而建筑行业面临的挑战是如何提高涂料的耐沽污性,以及如何在降低VOC的同时保持甚至提高
原有的性能。有机硅树脂水性涂料作为一种耐候性强,环境友好,具有呼吸透气性以及防水性,涂
刷性好的环保涂料,进入了建筑业的视野。它是以纯有机硅树脂乳液(有机硅活性成分大于50%)为
主要成膜物质,配以优质颜填料和独特助剂,采用科学的配方体系和先进的生产工艺制造而成的水
性绿色环保涂料。
2国外有机硅树脂涂料的发展历程
自古以来,建筑者想方设法地对砖石进行保护,以防止风化,同时增强建筑的外表美观性。1953
年,罗门哈斯( Rohm And Haas)公司为建筑涂料市场推出了100%纯丙乳液, Rhophex AC-33,合成
材料成为了研发涂料体系的新蹊径,为乳胶漆成为今天世界上主要的建筑涂料开创了先河。砖石涂
料的物理和化学性能极大地受到涂料所采用树脂基料种类的影响。
1963年,欧洲有机硅公司的化学家们设计出了第一代有机硅树脂乳胶漆(SREP),涂料体系采用
了硅树脂乳液作为基料,硅树脂乳胶综合了无机材料和有机树脂基涂料的主要优点:硅树脂乳胶
漆完全憎水。水珠从涂层表面轻轻滑落,即使大雨也不会产生水分渗入。硅树脂乳胶漆允许水蒸汽
和二氧化碳透过,确保了外表面保持水气间的自然平衡。即便是位于涂层下的底材也能完全保持干
燥。硅树脂乳胶漆同时还能对外界气候条件和工业排放废气起到屏蔽作用。该涂料产品易于生产,
也能便捷地用于任何底材上。硅树脂乳胶漆是新建建筑的理想涂料;它们同样也非常适合用于翻新
旧式楼房。有机硅涂料产品也有作为纪念碑保护涂层的工程案例。
19世纪60年代问世以来,硅树脂乳胶漆己经涂盖了数百万平方码的砖石表面。 Hans Mayer博士,
欧洲有机硅公司建筑部门团队的领导者指出:“全世界有超过一百万栋大楼以SREP为涂料,在欧洲,
几乎10%的建筑表面都是采用此类涂料
有机硅树脂涂料已经向人们展示出了惊人的效果,欧美地区,此涂料拥有着丰富的工程案例。
第七届全国功能性氪硅材料和涂料市场开发及应用“瓮福蓝天杯”技术研讨会
高性能氣硅涂料
以德国的月牙状广场( Karl store的“ Stachus”月牙状)~场)为例,位于慕尼黑市中心的“ Stachus
月牙状历史建筑于1899-1902年间重建,由 Gabriel von Seidl规划建设,整合成为具有历史意义的
城市堡垒。结构:砌砖,以 Parker(罗马)水泥打底,水泥砂浆制的屋顶护栏,装饰性部分以灰泥粉
刷。涂料:北侧部分(左側)于1985年涂以硅树脂乳胶漆,而南翼(右侧)于1992/93年涂以硅树脂乳胶
漆。南翼必须保留历史悠久的石膏建筑。2001年的评估:无损坏;某些地方,屋顶及檐口盖顶出现
铜绿变色,或者在未经修葺的砂浆区域出现吸湿现象。
居民住宅区, Gustav- Heinemann-Ring49-73,这个位于慕尼黑 Neuperlach区的大型住宅区建
于1988年,结构:混凝土骨架结构,以砖块填实,外保温涂饰体系,矿物质灰泥。涂料:于1988年
涂以硅树脂乳胶漆。于2001年评估:无损坏,无藻类生物滋生,靠近通风口和窗户处的某些部位有
轻微的灰尘积聚(由于冷凝造成)。
事实上,各类涂料生产商的有机硅树脂涂料产品约占据德国外部建筑涂料市场的20%,西欧外
部建筑涂料市场10%。最具代表性的日内瓦圣罗伦佐召开的G7会议大楼就是以有机硅树脂产品为
涂料。另外,从环境严寒的俄罗斯(克里姆林宮)到地处南部的意大利和西班牙,到处都有以有机硅
涂料为面层的大楼。欧洲涂料的顶级生产商,其中包括: Lafarge油漆公司、 Sigma涂料公司、Akzo
Nobel公司、 Tikkurila公司、Sto公司、 Caparol公司和 Beoro公司等均有有机硅系列涂料。
近10~15年内,有机硅涂料已经在全球得到应用,其中应用增长最快的地区为美国、东欧和亚
洲,主要原因是这些地区紫外线辐射和潮湿环境很常见
美国堪萨斯州的 PRSOCO公司2000年时开发出了第三代受大众青睐的可呼吸性石材涂层(BMC,
用于石材和混凝土的有机硅树脂涂料产品。 PRSOCO公司的最新代SREP产品BMCO2),经测试,其
呼吸性是乳胶涂料的两倍,是传统油基涂料的7倍。同时具有良好的附着性。在 ASTMD4541的黏结
测试中,SREP涂料被拉开前混凝土自身已经拉开。、PRS000公司选择开发美国国内的有机硅涂料市场,
产品于1980年末的美国国会大厦修复期间获得验证。在国会大厦修复期间,众多公司免费提供它们
的涂料,但经过测试,证明了有机硅树脂涂料拥有超越传统油性乳胶涂料的性能优点,最终选择了
PRSOCO公司的BMC0系列,并愿意支付每加仓涂料的全部费用一尽管他们能够获得传统涂料。
之江有机硅公司基于数年有机硅领域发展的经验,与 Wacker/公司携手发展中国建筑市场的绿色
环保有机硅树脂涂料,将持续发展有机硅树脂涂料体系,为建筑业提供真正耐久涂料,成为国内建
筑外墙的呵护者。
3有机硅树脂的化学结构与涂料的卓越性能
3.1硅树脂的化学结构
有机硅树脂的化学结构介于无机和有机之间,分子结构以石英为基准,主链由硅和氧原子组成,
因此有机硅树脂比所有其他的有机硅具有更多的无机性能。100g的硅树脂燃烧后,约剩下90g的二氧
化硅,这为有机硅树脂涂料具有超强耐候性提供了结构上的保证。有机硅树脂不同于石英的结构在
于每隔四个氧原子有一个“0”会被憎水性有机基团所代替。
有机硅高分子链中有很多羟基(-OH)基团,这些基团对于确保有机硅树脂能将固体颜料和填料粒
子牢固黏附至建筑材料上非常重要。颜料和填料粒子,以及无机建筑材料的表面上都含有羟基基团
这些羟基基团能够与有机硅树脂的羟基基团发生化学反应后脱出一份水。因此,硅树脂能够牢固地
与颜料、填料和建筑材料相黏结。
同时,硅树脂与水分子反应的高分子上仍然保留着羟基基团。这就使树脂分子能在多点发生交
联,形成典型的三维硅树脂网络。从分子水平上看,填料粒子的表面可以通过硅氧键与硅树脂的无
机部分产生键合(图表中的三根硅氧鍵)。有机硅的无机部分通过对毛细管、微孔和孔穴“覆盖”从
而对填料起到增强作用,也即“微孔增强”效能。这些三官能团硅氧键能够与粒子表面相黏结,硅
树脂的有机基团R一如同微小雨伞般一一由孔穴内部投射向表面,有机基团使表面拥有了