第八章　元素有機樹脂涂料

元素有機樹脂涂料主要是含硅和含氟樹脂涂料。它們都有耐高溫性能和低表面張力的性質，常常用于有高性能要求的地方。

第一節、有機硅樹脂

有機硅樹脂是以Si-O無機鍵為主鏈的有機硅氧烷聚合物，一般也稱為聚硅氧烷，線型聚硅氧烷可以表示如下：

1.硅油：分子量很低。由（二氯硅烷）＋（一氯硅烷）合成

2.有機硅樹脂：數均分子量為700－5000，具有分支結構和多羥基的聚硅氧烷，可進一步固化成立體網狀結構，是涂料中重要的成膜物。由（二氯硅烷）＋（一氯硅烷）＋（三氯硅烷）

3.硅像膠：40~80萬，線型聚硅氧烷

一、聚硅氧烷的結構與性質

1.性能

特點：高溫穩定性好、低溫柔順性好、耐候性好、絕緣性好、表面張力低，防水性能好。

缺點：耐油性和機械性能較差。

2.結構

(1)       主鏈為無機Si-O鍵，它比C-C鍵能高得多，這是它具有高溫穩定性的重要原因。

(2)       Si－O－Si鍵角大，Si－O鍵的鍵長長，因此主鏈Si－O－Si旋轉自由，分子鏈非常柔順，而且分子為非極性的，分子間作用力小，Tg非常低，在低溫下依然有非常好的柔順性。

表8.1　

^*指Si－O－Si、C－O－C、C－C－C鍵角

二、聚硅氧烷的制備

（一）重要的有機硅單體及其水解

聚有機硅氧烷不能用加聚方法制備，只能由氯硅烷為原料由縮聚的辦法制備，縮聚的單體氯硅烷主要有如下幾種：

水解縮合是采用兩種或兩種以上的單體按規定比例與甲苯等溶劑混合均勻，再在攪拌下均勻滴加過量水的方法來實現的。氯硅烷和水反應形成羥基硅烷。羥基硅烷可縮合成線性聚硅氧烷或環狀低聚體。

主要的生產工序為：單體的混合、單體的水解、硅醇的水洗及過濾、硅醇的濃縮、硅醇的縮聚和聚合、成品的過濾及包裝。用水解法制備有機硅樹脂的工藝流程見圖8.1。

（二）有機硅單體形成高聚物的一些特性

單體的單元結構見表8.2。不同官能度的單體互相結合能形成不同結構的高聚物。

表8.2　單體的單元結構

①單官能團的單體互相結合，只能生成M-M的低分子化合物。

②二官能度的單體互相結合，可以生成低分子(D)n環體（n=3~9，以n=3，4，5較多），或
HO－Dn－OH線型高聚物。

③三官能度的單體互相結合，可以生成低分子的環體(T)n，n=4~8，或三維空間交聯的高分子聚合物。具有不溶、不熔性質。

④四官能度的單體互相結合，生成不溶、不熔的無機物質，如(SiO₂)n結構的高聚物。

⑤單官能度和二官能度的單體互相結合，依據兩者摩爾比的不同，可以生成不同鏈長的低分子至高分子的線型高聚物。

⑥單官能度與三官能度或四官能度的單體互相結合，可以生成低聚物至高度交聯的高聚物。

⑦二官能度的單體與三官能度的單體互相結合可形成高聚物。

各種單體結構對樹脂性能的影響：

（三）有機硅樹脂的配方設計應注意的問題

1.R/Si值：即每一個硅原子所連烴基的平均數。

1)         R/Si≤1。則該硅樹脂由三官能度或四官能度的單體縮聚而成，體型結構，產物在室溫為硬脆固體。多用于制層壓塑料或其他熱固性塑料。

2)         R/Si≥2。由二官能度與少量單官能度的單體縮聚而成。為油狀或彈性固體。

3)         R/Si=2。橡膠

4)         R/Si=1.0~1.6。由二官能度與三官能度單體縮聚而成。涂料工業用樹脂。

2.取代基類型

甲基含量高的樹脂性能為：柔韌性好、耐電弧性好、憎水性好、保光性好、高溫時失重小、耐熱沖擊性能好、耐化學藥品性好、固化速度快、對紫外線的穩定性好。

苯基含量高的樹脂性能為：熱穩定性好、堅韌性好、熱塑性大、耐空氣中氧的氧化作用的穩定性好，在熱老化時能長期保持柔韌性，在室溫下溶劑揮發后，能表面干燥，對有機溶劑的抵抗力弱，與普通有機樹脂相容性好，貯存穩定性好。