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有機硅助劑在水性涂料中的作用機理

來源:種豆得逗NO1 瀏覽 1733 次 發布時間:2022-10-12

水性涂料相比于油性體系,由于以水為分散介質,因此高的表面張力容易引起涂層易縮孔、體系易氣泡、顏料難分散、基材難以附著和潤濕等缺點,因此各種助劑被應用到水性體系中。有機硅助劑依靠其分子結構特點,具有較低的表面張力和較高的表面活性,因此被廣泛的應用在水性體系中。從化學結構上分主要可以分為兩大類,硅氧烷和硅油,如下所示。

硅氧烷一般為小分子量的化合物,在水性涂料中用做附著力促進劑、交聯劑、分散劑、潤濕劑等。而硅油通過控制分子量的大小,對于支鏈結構、基團的控制可以合成不同性能的助劑,以適應不同體系的需求。


水性涂料所使用的助劑大部分為表面表面活性劑,因此一般是通過降低表面張力(涂層-空氣界面)和界面張力(顏填料與體系界面、涂層與基材界面等)來解決涂層以及涂料與基材之間的問題,進而提高涂層的性能。以下主要介紹各種類型的助劑作用原理。


1)、用作附著力促進劑的作用機理;


對于陶瓷、玻璃、塑料、金屬等基材,通過化學鍵合的作用能很好的促進涂層與基材之間的附著力,有機硅烷通過水解,形成的硅羥基能與基材表面的羥基,通過鍵合作用能很好的形成牢固的吸附層,同時R中的活性基團可以與樹脂中的基團形成交聯反應,從而在樹脂與基材之間形成架橋的作用。

2)有機硅基材潤濕劑的作用機理;


在水性涂料應用過程中,金屬、木材、塑料基材等表面很容易出現較難潤濕劑的情況,從而導致縮孔現象時有發生,而有機硅潤濕劑對這類基材具有很好的潤濕效果。


基材的快速潤濕是一個動態的過程,潤濕劑通過快速的移動到達體系的表面,降低體系的表面張力,達到快速潤濕的效果。


表面活性劑的遷移過程可以通過動態表面張力來表征,動態表面張力越低,表面活性劑從水中遷移到界面的速度越快,遷移過程主要受分子鏈結構、分子量大小、體系的粘度和離子的強度影響。

水性體系使用較多的有機硅潤濕劑一般為聚醚改性硅油,相對分子質量較小,n=0~3,x=1~10。同時大量的CH3鏈對外伸展,極大的降低表面張力,研究表明當親水基在鏈段中部位置時,效果最好。聚醚改性有機硅的分子結構式和機理如上圖所示。

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