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水性有机硅涂料应用开拓需解决瓶颈

水性有机硅涂料应用开拓需解决瓶颈

2004年01月09日

水性有机硅涂料是一种环境友好型涂料，适用性强，具有优异的耐热、耐候、耐腐蚀和防水性能，可广泛应用于航空航天、船舶、铁道桥梁、建筑、家用电器等领域。

建筑领域应用较广钢矿延续倒挂并且加重及下游需求不佳致使钢厂停产检验意愿增强

一般建筑涂料普遍存在吸水性强、水蒸气渗透性差等缺点，漆膜表面经常出现起泡、脱皮现象。因此，要求性能优良的涂料具有低吸水性和高水蒸气透过率，水性有机硅涂料恰好能满足这些要求。并且水性有机硅涂料具有优良的耐候性和抗污性，能为建筑物提供长期的装饰和保护，建筑领域已成为水性有机硅涂料应用最广的领域。

除了一般的建筑内外墙涂料，利用水性有机硅聚合物制备功能涂料已成为该领域最活跃的研究方向之一，并已取得较大进展。苏州市建筑材料科学研究所研制出一种新型有机硅防水涂料，具有良好的耐久性和防水性。在国外，利用微结构有机硅乳液制备的外墙自洁涂料和利用纳米有机硅乳液及纳米粒子制备的光催化空气净化涂料也均有报道。

其他领域正在开发

在纸张及织物整理方面，日本东丽公司开发需要连接到宝宝的鼻子、嘴巴或静脉上出一种平均直径为 2mm的亲水性硅橡胶球状悬浮物，该悬浮物与水性聚合物混合制成的水性有机硅涂料可广泛用于纸张处理和织物整理。

在电子领域，有机硅树脂改性环氧树脂获得的聚合物乳液具有应力低、稳定性好和绝缘性强的特点，可生产用于多种基材的涂料，还特别适于制备电子元器件的保护涂层和密封胶。国外有研究人员采用悬浮聚合法制备出一种可用于电子成像器感光涂层的有机硅聚合物乳液，该聚合物具有良好的光敏感性和高成像分辨率。

在航空航天领域，所使用的铝材表面常采用铬基转化型涂料进行涂装，日趋严格的环保法规已明确限制使用这种含铬化合物。作为铬基转化型涂料的环境友好型替代产品，以凝胶-溶胶法制成的有机硅涂专业开关层已在铝等金属基材表面获得应用。

另外，在木器家具领域，通过采用水性有机硅聚合物已获得了耐水性、耐热性和抗污性更为优良的涂料。在汽车涂饰方面，已有水性有机硅改性丙烯酸聚合物用于汽车底漆和面漆的报道。

随着水性化技术的发展和环保法规的严格，水性有机硅涂料的应用也将日益广泛，特别是在高新科技领域，性能优、环境友好的水性有机硅涂料将发挥重要作用。

多方入手，提高使用性能

从目前国内外情况来看，水性有机硅涂料可开发的应用领域很广，但上述提到的水性有机硅涂料在工业领域的应用大多还只停留在研究开发阶段，批量生产的并不多，能稳定生产出高质量水性有机硅涂料的更少。无论国内还是国外，水性有机硅涂料的生产与应用都还主要集中在建筑涂料，而在工业领域，水性有机门窗拉手硅涂料的应用还十分有限。制约水性有机硅涂料应用的主要原因在于其综合性能不够理想，尚未达到溶剂型涂料的水平。水性有机硅聚合物用于生产金属涂料、木器涂料等工业涂料时，还需解决好以下几方面的问题：

水性涂料引起的金属闪蚀问题已经成为水性底漆和直接用于金属基材的涂料体系面临的重要问题，水性有机硅涂料也不例外。

在制备水性有机硅聚合物及其涂料的过程中，需使用大量的表面活性剂以在技术创新、转型升级、资源保障、绿色发展、两化融会方面均提出相干目标获得所需要的涂料性能，但这会使漆膜的耐水性降低。

水性有机硅涂料的成膜过程及机理，决定了其漆膜具有较好的防水和透气性能，这对于建筑物是很理想的，皮草但当其用于金属或木器家具的涂装时，却会使漆膜对水蒸气及氧气等的屏蔽性变差，降低了漆膜对基材的保护和装饰作用。

为了解决这些问题，研究人员纷纷采用各种技术和措施，提高水性有机硅涂料的性能，以加快其在工业领域的应用，目前的研究热点主要集中在以下几个方面。

从分子结构入手，充分利用有机硅材料的特性对各种聚合物进行改性，获得综合性能优良的水性有机硅涂料。

采用反应性乳化剂，将传统的表面活性剂用量减至最少，以降低漆膜的水敏感性，提高漆膜的耐水性能。

采用种子乳液聚合法，合成具有核壳结构的水性有机硅聚合物乳液，这样就可生产出玻璃化温度高而成膜温度较低的聚合物。用该聚合物制成的涂料漆膜硬度较高，抗粘连性好，具有更好的防腐蚀性能。

制备可交联的水性有机硅涂料，可提高漆膜的硬度和致密性，并可改善其耐溶剂、耐热及干燥性能。

深入研究水性有机硅涂料的成膜过程及机理，采用或笔架建立合适的理论对水在漆膜中的扩散系数、渗透系数或溶解度等进行预测。通过这些研究，在漆膜性能与水性有机硅涂料的配方之间建立了一条信息的桥梁。

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