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原料讲坛 | 极大提高水性工业漆和水性木器漆的性能——介绍两种环氧硅烷化合物交联剂

由于水性树脂合成和组方的需要,水性漆树脂中常含有较多的羧基-COOH,这影响了最终漆膜的耐水性和其他性能,也限制了水性涂料的广泛使用。

降低水性漆羧基有很多方法,使用环氧硅烷化合物是一个比较好的方法。

室温和中等温度下环氧基可以与树脂中的羧基和羟基发生化学反应,这类反应也可用于乳液合成中使乳胶粒子轻度交联。

利用乳液或分散体中存在的羧基和氨基在室温下可以和环氧基发生反应而交联。环氧硅烷化合物可用于双组分水性漆中,如一种:

β-(3,4-环氧环己基)乙基三乙氧基硅烷,化学结构式:

漆中只要加入0.5%~3%就可得到耐候、耐溶剂、耐冲击及附着力大为改善的漆膜。

这主要得益于分子中的烷氧基水解缩合形成硅氧键交联,而烷氧基硅烷与基材的亲和提高了涂层的附着力。

特别令人惊奇的是加入交联剂后的涂料适用期异常的长,室温下可达1年,这是任何异氰酸酯交联剂、氮丙啶交联剂和胺类交联剂都无法比拟的,因而可配成1K涂料,作为一种反应型稀释剂该硅烷还具有降低涂料最低成膜温度MFFT的作用。

在丙烯酸乳液或聚氨酯乳液中可添加1%左右的催化剂2-乙基-4-甲基咪唑加速反应,可快速达到最终性能。该硅烷特别适用于酸值在15~70mg KOH/g范围的水性树脂体系,对于一般水性木器漆用2%已足,地板漆可用到3%,玻璃涂料1.5%,金属涂料1%,建筑涂料0.5%~1.2%,皮革及塑料涂料2%。

该硅烷对水性环氧漆也有显著的作用,主要表现在涂层的硬度展现快,早期耐水性大大提高并改进了涂层的耐划伤性,对镀锌钢、冷轧钢和铝用水性环氧漆还可提高漆的湿附着力,但是在喷砂和磷化钢表面的这种作用不大。

将该硅烷和亲油改性剂,例如CARDURA E10(新癸酸缩水甘油酯)预混可以提高硅烷添加剂的水解稳定性,这是因为有较大烷基存在时硅烷水解稳定性更好,当硅烷进入胶束时亲油添加剂形成了一个保护性的胶体壁垒,使水不易接近硅烷。CARDURA E10还可起到颜料润湿和促进流平的作用。

另一种环氧硅烷,γ-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷,其结构式:

具有更好的性能,它适用于含羧基的水性漆,包括丙烯酸乳液、聚氨酯分散体和丙烯酸改性的聚氨酯体系,显著的优点是大大提高漆膜附着力,强度、耐污性和化学品耐受性,同样具有很长的适用期。

该硅烷不仅可用于水性涂料,还可用于胶黏剂和密封剂中以提高粘接强度。

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