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有機(jī)硅助劑在水性涂料中的作用機(jī)理
來源:種豆得逗NO1 瀏覽 945 次 發(fā)布時(shí)間:2022-10-12
水性涂料相比于油性體系,由于以水為分散介質(zhì),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(diǎn),因此各種助劑被應(yīng)用到水性體系中。有機(jī)硅助劑依靠其分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn),具有較低的表面張力和較高的表面活性,因此被廣泛的應(yīng)用在水性體系中。從化學(xué)結(jié)構(gòu)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(jìn)劑、交聯(lián)劑、分散劑、潤濕劑等。而硅油通過控制分子量的大小,對(duì)于支鏈結(jié)構(gòu)、基團(tuán)的控制可以合成不同性能的助劑,以適應(yīng)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(jìn)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(jìn)劑的作用機(jī)理;
對(duì)于陶瓷、玻璃、塑料、金屬等基材,通過化學(xué)鍵合的作用能很好的促進(jìn)涂層與基材之間的附著力,有機(jī)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(shí)R中的活性基團(tuán)可以與樹脂中的基團(tuán)形成交聯(lián)反應(yīng),從而在樹脂與基材之間形成架橋的作用。
2)有機(jī)硅基材潤濕劑的作用機(jī)理;
在水性涂料應(yīng)用過程中,金屬、木材、塑料基材等表面很容易出現(xiàn)較難潤濕劑的情況,從而導(dǎo)致縮孔現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,而有機(jī)硅潤濕劑對(duì)這類基材具有很好的潤濕效果。
基材的快速潤濕是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程,潤濕劑通過快速的移動(dòng)到達(dá)體系的表面,降低體系的表面張力,達(dá)到快速潤濕的效果。
表面活性劑的遷移過程可以通過動(dòng)態(tài)表面張力來表征,動(dòng)態(tài)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(jié)構(gòu)、分子量大小、體系的粘度和離子的強(qiáng)度影響。
水性體系使用較多的有機(jī)硅潤濕劑一般為聚醚改性硅油,相對(duì)分子質(zhì)量較小,n=0~3,x=1~10。同時(shí)大量的CH3鏈對(duì)外伸展,極大的降低表面張力,研究表明當(dāng)親水基在鏈段中部位置時(shí),效果最好。聚醚改性有機(jī)硅的分子結(jié)構(gòu)式和機(jī)理如上圖所示。