有机硅树脂在粉末涂料中的应用研究进展.pdf

2002中国有机硅学术交流会论文集
有机硅樹脂在粉末涂料中的应用研究进展
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(1.新江大学高分子工程研究所聚合反应工程国家重点实验室,杭洲310027;
2.浙江新安化工股份集团有限公司,杭州建德311600
摘要:综述了近年来国内外有机硅树脂在粉末涂料中的应用研究进展,分析
了有机硅树脂与有机树脂通过共混、化学结合作为粉末涂料基材以及互为固化剂
等不同方式,改和提高粉末涂料浍膜性能的作用原理以及有机硅改性粉末涂籵
的应用和发展前景。
关鍵词:有机硅树脂,粉末涂料,改性,进
粉末涂料作为一类绿色环保型涂料近年式的应用不多,主要是加少量的有机硅树脂,
来在众多领域特别是金属涂装方面得到了广作为助剂使用。如利用有机硅树脂的低表面
泛的应用。粉末涂料常以环氧、聚酯、丙烯张力,作为粉末涂料的流平剂,使涂料与被涂
酸、聚氨喘等有机树脂作为甚体,由于受基体物具有良好的涧湿性,且不至于引起缩孔的
树脂自身结构的影响和限制,这些常用粉末物质之间形成表面张力梯度,常用的有聚酯
涂料在一些性能上存在着不足之处,导致了改性硅氧烷,聚醚改性硅氧烷等。
应用上的局限性。与通常的有机树脂相比,
为了克服有机硅和有机树脂相容性不好
有机硅树脂有着更为优良的耐热、耐候、耐水的缺点,有人提出了增加第三相的方法。主
性及电绝缘性能。因此,利用有机硅树脂改要手段是在混合体系中加人第三种物质,此
性有机树脂,可以将有机硅树脂和有机树脂物质通过物理或化学作用的方式增强了有机
的优点结合起来,弥补相互的不足,得到性能树脂与有机硅树脂间的相容性,从而避免出
优异的粉末涂料,这也是发展功能性粉末涂现严重的相分离,保证混合体系的稳定性。
料的一条有效途径。
目前多用有机硅偶联剂。另外,通过化学作
有机硅改性粉末涂料的原理及其应用将有机硅树脂用有机樹脂包覆起来,再与
用
环氧、聚等粉末涂料常用树脂混合,亦可提
1.1有机硅树脂与有机树脂共泥改性
高混合体系的稳定性。
简单地将有机硅树脂与有机樹脂相混
公司采用乳液聚合的方法,形成
合,对于粉末涂料性能的改善,其效果往往不以(R2SiOn)x( Rsi022)y( R2 Sir)x(x=50%
佳。这是因为有机硅树脂与有机树脂的溶度~99mol%,y=19%~50mol%,z=0%
参数相差大,相容性较差。直接混合时,有机20mol%;R为烷基,烯基,苯基等)有机硅弹
硅出现溢出现象,富集于表面,容易发生微相性体为核,以 PMMA树脂为売的核壳结构聚
分离。而微相分离的出现,对改性树脂的硬合物微粒。研究表明,该微粒能较好地分
度、稳定性及机械性能都有很大的影响,使最散于粉末涂料树脂中,并使粉末涂料的性能
终涂膜的总体性能不好。目前,简单共混方有了很大的提高见表
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表1性能对比试验
聚酯粉末涂料性能
未加核壳型改性剂加10%核売型改性剂
硬度
相差不大
测定经263h盐水附着力
降低
未降低
喷洒的变化
反向冲击附着力/l
失光率
未改性树脂的失光率是改性树脂的2倍
经2000耐中波紫外线照射)
注:TGIC为固化剂,加有通用助剂的基聚酯
另外,在丙烯酸酯类粉末涂料中加10%为无机表面)。氢鍵和共价鍵远比界面的范
有机硅弹性体微粒,抗冲性增加了50%。在德华力强,因此呈现出很强的对底材界面的
环氧树脂粉末涂料中添加10%这种改性剂,初始附着力。另外,由于烷键的存在,使
所得涂膜抗冲性能提高40%,同时石片破碎料颗粒在粉末熔融流平过程中分布更加均
抵抗力也有提高。
匀、致蜜,这样可以提高涂层的流平性和光
Daly等?提出将带羟基的硅树脂与含羧泽。
基的丙烯酸树酯共混,以TGIG作为固化剂,
为了提髙涂膜的耐热性,Dly等人在
在较低的温度下,丙烯酸树脂首先固化,提供羟基聚酯及其固化剂、颜填料混合体系中
较好的膜表面。如果温度再上升,硅树脂继加有机硅树脂(有机链节取代度≤1.5)和少
续发生自身的交联,形成互穿网络结构。最量硅橡胶(其二烷基聚硅氧烷链的末端交
终的涂层能提供较强的耐热性能,在650℃联)。混合物固化成膜后,所得的平滑粉末涂
下无可见的膜表面损坏。同时,耐候性能也层在热老化实验中表现优异,不出现剥落,起
较改性前有了提高。
泡等受损现象。
Witucki等?提出将75份环氧树脂与251.2有机硅树脂化学改性有机树脂作为粉
份的硅树脂混合,以均苯四酸二酐为固化剂,末涂料基材
所得涂层与不加硅树脂相比,耐高温性能优
山东科学院新材料硏究所徐健等人用
异,250℃下100h,损失为7.6%。同时,电气二苯基硅二醇对双酚A型环氧树脂进行化
性能、颜料保留能力都得到了提高,不足之处学改性,得到一种具有良好的耐热、耐水和机
是涂膜的耐候性能不是很好。
械性能的新型热固性环氧树脂,可用于粉末
有研究?表明,用硅烷偶联剂对粉末涂涂料的生产,所得涂膜可在250℃下长期使
料用的颜料进行预处理,可以提高涂层的附用。他们研究了催化剂种类及用量,有机硅
着力、柔韧性及抗冲击性等物理机械性能。树脂含量等对改性树脂性能的影响。结果发
在其它条件相同的情况下,用偶联剂处理过现硅羟基自缩聚的倾向较大,必须选用合适
的涂层附着力从3级变为1级;業韧性从的催化剂促进硅羟基与环氧基之间的共聚反
2.5m开裂提升到2mm通过。之所以会应,乙酰丙酮铝是较合适的催化剂。催化剂
有这样的改变,是因为当粉末涂料内含有少用量越多,所得树贈的环氧值越低。有机硅
量的硅烷偶联剂时,在粉末涂覆熔融后,硅烷树脂含量越高,所得改性树脂起始分解温度
会迁移到涂层和底材的界面,进而与底材的升高,极性降低,韧性增强。
表面形成氢键或缩合成-Si-M-共价鍵(M
环氧一聚酯、聚酯粉末涂料中,聚酯树脂