元素有机树脂涂料

元素有机树脂涂料2023/2/2目录基本信息结构特点性能应用2023/2/2基本信息元素有机树脂涂料是由元素有机聚合物为主要成膜物质的涂料总称。包括有机硅、有机氟、有机钛、有机铝、有机锆涂料等。其中，有机硅树脂涂料产量最大。元素有机树脂涂料是介于有机高分子和无机化合物之间的一种化合物。具有特殊的热稳定性，绝缘性，耐高温、耐化学品性、耐水、耐侯性等特点。广泛应用于国防工业、电气工业等行业。2023/2/2基本信息元素有机树脂涂料主要是有机硅树脂涂料和有机氟树脂涂料，其成膜物分别为有机硅树脂和有机氟树脂。有机硅树脂和有机氟树脂的结构不同，制备方法不同，前者用缩聚法制备，而后者主要是由加聚法制备。有机硅树脂和有机氟树脂都有好的耐高温性能和低表面张力的性质，常常用于有高性能要求的地方。2023/2/2有机硅树脂有机硅树脂主要是指以硅氧键为主链、高度交联的网状结构的聚有机硅氧烷。有机硅树脂的化学结构介于无机和有机之间，分子结构以石英为主，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。2023/2/2聚有机硅氧烷的结构与性质当有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。聚硅氧烷主链为无机Si一O键，其键能比C－C键高的多，因此具有高热稳定性。Si－O－Si键角大，键长长，因此主链Si－O－Si旋转自由，分子链非常柔顺，玻璃化温度非常低，因此有较好的低温柔顺性。Si－O主链成螺旋状，由于旋转容易，链上非极性的烷基或芳基可以很快定向，朝向界面。整个分子呈非极性特点，这使得聚硅氧烷材料有很低的表面张力，并有很好的电性质。但由于聚硅氧烷分子间作用力小，机械性能较差，耐油性也差。2023/2/2聚有机硅氧烷的结构与性质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“O”会被憎水性有机基团所代替，同时高分子链中引入了羟基(—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粘附至建筑材料上非常重要。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。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，即“微孔增强”效能。2023/2/2制备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种混合物，在有机溶剂如甲苯存在下，在较低温度（应高于室温、并低于66℃）下加水分解，得到酸性水解物。水解的初始产物是环状的、线型的和交联聚合物的混合物，通常还含有相当多的羟基。水解物经水洗除去酸，中性的初缩聚体于空气中热氧化或在催化剂存在下进一步缩聚，最后形成高度交联的立体网络结构。2023/2/2有机硅涂料的改性由于有机硅树脂的特殊结构，因而具有极好的耐热性、户外稳定性、憎水性、电绝缘性等，在涂料中获得了广泛应用。比如作耐热涂料，其清漆可耐温度200~250℃，加入金属粉、耐热填料和玻璃料配制的涂料时，可耐温度300~700℃。有机硅树脂作涂料用的主要缺点是需要高温固化（150~250

℃），且固化时间长，价格较贵，因而大大限制了它的应用。因此，常常利用有机硅树脂中的羟基、烷氧基等官能团与其他含活性官能团如环氧基、羟基和羧基等的有机树脂反应，生成改性树脂。比如：有机硅改性环氧树脂、有机硅树脂改性醇酸树脂等。2023/2/2环氧改性有机硅树脂环氧改性有机硅树脂是改性有机硅研究领域中较为重要的一个研究方向。环氧树脂具有优良的粘接性能、力学性能、耐溶剂性以及成本低廉等优点，用环氧树脂对有机硅进行改性，恰好可以弥补有机硅树脂的缺点，尤其可以提高有机硅树脂的附着力和有效降低有机硅树脂的固化温度。所研制的环氧有机硅涂料，可广泛应用于高温设备，如钢铁烟囱、高温管道、高温炉，以及军工装备的外表涂饰，防止钢铁等金属设备在高温环境下氧化腐蚀，以确保设备的长期使用。2023/2/2有机硅耐高温涂料

有机硅耐高温漆是由有机硅树脂、耐热颜料、助剂、溶剂等配制而成。产品具有表面干燥迅速，附着力好、柔韧性好，（单）双组分包装、施工方便、耐高温等特点。交联的有机硅树脂在300℃左右开始分解，温度愈高分解愈快。分解的最终产物为二氧化硅，二氧化硅虽然很脆，但可以作为耐高温颜料的粘合剂（成膜物）。这种涂料在500℃以上可以使用数年，其原因是在高温下有机物被燃烧后，留下了以二氧化硅和铝片的无机保护层，有玻璃状的硅酸铝形成。有机硅树脂涂料的耐高温性仅次于有机氟涂料。适用于烟囱、烟道、烘道、排气管热风炉和其它要求耐高温设备专用漆。2023/2/2有机硅绝缘涂料有机硅树脂涂料具有很好的高温绝缘性，能满足宇宙飞行器、飞机、电子电器等工业部门对电子元器件使用温度不断提高的要求。有机硅绝缘涂料可以用有机硅树脂或有机硅改性环氧树脂和有机硅改性聚酯为成膜物，可以有清漆和磁漆两类，既有高温固化型的，也有低温固化型的。有机硅绝缘涂料可使电机工作温度提高到180℃，且可在高温条件下运行。2023/2/2有机氟树脂含氟的聚合物统称为有机氟树脂。用有机氟树脂为基料的涂料称有机氟树脂涂料。目前国际上形成了三种不同用途的氟树脂与氟涂料行业：第一种是以美国阿托—菲纳公司生产的聚偏氟乙烯树脂为主要成分的外墙高耐候性氟树脂涂料，具有超强耐候性；第二种是以美国杜邦公司为代表的特氟龙不粘涂料，主要用于不粘锅、不粘餐具及不粘模具等方面；

第三种是以日本旭硝子为代表的室外常温固化氟树脂涂料，主要应用于桥梁、电视塔等难以经常施工的塔架防腐等。2023/2/2有机氟树脂的结构氟具有最强的电负性、最低的极化率，氟原子核对其核外电子及成键电子云的束缚作用较强，氟原子极化率低，在分子中对称分布，整个分子是非极性的，碳氟化合物的介电常数和损耗因子均很小，所以其聚合物是高度绝缘的，化学上突出的表现是高温稳定性和化学惰性。氟化合物的分子间凝聚力低，空气和聚合物界面间的分子作用力小，表面自由能低，因此难于被液体或固体浸润或粘着，表面摩擦系数小，所以赋予氟树脂优异的性能。2023/2/2有机氟树脂的性能低表面能超常耐候性突出耐盐雾性优异的耐污性2023/2/2氟涂料存在的问题及对策改善氟树脂与界面的附着力改善氟树脂的加工性能2023/2/2改善氟树脂与界面的附着力粗化基材

将基材表面用物理或化学的方法粗化，产生锚定效应，然后涂氟树脂。常用的化学方法包括电解腐蚀和化学多孔膜法，常用的物理方法有熔涂玻璃，表面机械处理。

物理混拼

在氟树脂中加入其他化学物质，将氟树脂作为填料，所加入的物质作为涂层的成膜物质。加入的物质一般需要具有较高耐温性和较好的附着力。化学改性

聚四氟乙烯的化学改性主要是通过共混改性实现的。即：在四氟乙烯单体上引入具有体积较为庞大的侧基单体，通过与四氟乙烯单体共混聚合，控制聚合分子量大小，达到降低树脂的结晶度、改善共聚物的熔融粘度。底漆法

先在基材上涂敷一层底漆，使底漆对基材和氟树脂均有良好的粘结性能。底漆含有氟树脂、粘接剂、聚结剂、溶剂。2023/2/2改善氟树脂的可加工性氟树脂具有独特的优异性能，作为成膜物质用来制备氟涂料，已成涂料行业共识。但聚四氟乙烯难溶难熔，难以固化成膜。为了提高氟树脂对溶剂的可溶性，一般是通过共聚方法，在分子中引进极性基团。例如，通过与四氟乙烯四元共聚在分子中引入羟基或羧基。或者通过共混改性将分子设计成具有一定的极性含氟聚合物，从而改善聚合物的可加工性能。2023/2/2改善氟树脂的加工性在分子链中引入长支链，比较合适的是环已基和支链化烷基，在分子设计时要兼顾可溶性和涂膜硬度之间的平衡。可考虑氟烯烃单体与含聚氧乙基链段的单体共聚。在分子结构中引入：聚氧乙基链，利用链节本身具有自乳化功能分散于水相中形成稳定体系。为了提高其主链的柔韧性，降低结晶度，可在聚合物中引入丙烯及缩水甘油乙烯基醚进行改造。2023/2/2氟树脂涂料品种高固体份氟涂料和粉末氟树脂涂料高固体份氟涂料和粉末氟树脂涂料也具有环保性，即污染小。热塑性聚偏氟乙烯树脂制备的氟树脂粉末涂料早已上市，但由于其分散性，加上要高温烘烤，所以用途较窄。近年来开发的以氟烯烃乙烯基醚为主链的、可在100℃熔融的、带羟基等交联性反应基团的氟树脂可制得热固性氟树脂涂料。2023/2/2氟树脂涂料品种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树脂，利用这个特点制成一系列防粘性涂料，因不易粘附食物，可在高温下较长期应用，无臭味、无毒，广泛用于铝、铝合金铸件、不锈钢、铁及电木等材质上，作为各种厨具内部涂料，还可用在排油烟机、电木手柄上。2023/2/2氟树脂涂料品种溶剂可溶型由于氟树