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有機硅助劑在水性涂料中的作用機理
來源：種豆得逗NO1 瀏覽 1220 次 發(fā)布時間: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，因此各種助劑被應(yīng)用到水性體系中。有機硅助劑依靠其分子結(jié)構(gòu)特點，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，對于支鏈結(jié)構(gòu)、基團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）、用作附著力促進劑的作用機理；
對于陶瓷、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涂層與基材之間的附著力，有機硅烷通過水解，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R中的活性基團可以與樹脂中的基團形成交聯(lián)反應(yīng)，從而在樹脂與基材之間形成架橋的作用。
2）有機硅基材潤濕劑的作用機理；
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)象時有發(fā)生，而有機硅潤濕劑對這類基材具有很好的潤濕效果。
基材的快速潤濕是一個動態(tài)的過程，潤濕劑通過快速的移動到達體系的表面，降低體系的表面張力，達到快速潤濕的效果。
表面活性劑的遷移過程可以通過動態(tài)表面張力來表征，動態(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度影響。
水性體系使用較多的有機硅潤濕劑一般為聚醚改性硅油，相對分子質(zhì)量較小，n=0~3，x=1~10。同時大量的CH3鏈對外伸展，極大的降低表面張力，研究表明當親水基在鏈段中部位置時，效果最好。聚醚改性有機硅的分子結(jié)構(gòu)式和機理如上圖所示。