有机硅是如何在涂料工业中发挥其万用的特性？

“1935年，第一个应用硅基（SBT）技术出现，美国学者海德和苏联学者安德里阿诺夫开发了有机硅的工业应用，通过水解反应制得有机硅聚合物，诞生了第一代有机硅产品——硅树脂；

1941年GE公司成功进行了直接法合成甲基氯硅烷的工业化生产；

1943年硅树脂利用直接法合成的有机硅单体实现了工业化生产，并作为耐高温绝缘涂料使用。

经过几十年的发展，涂料上使用的有机硅材料已不仅仅限于硅树脂，随着电子工业的发展，以硅橡胶为基料的涂料、油墨也迅速发展起来。为改善涂料的性能，各种硅油及其二次加工品，作为涂料的功能性助剂，也得到广泛的应用。从广义上讲，织物整理剂、皮革涂饰剂和纸张隔离剂也是织物、皮革和纸张表面的有机硅涂料，只是涂料行业目前没有将它们归人在内。

有机硅材料在涂料行业的分类

有机硅材料在涂料行业主要按所使用的有机硅产品种类、在涂料中的作用及涂料用途分类具体见图1。

有机硅在涂料中的应用

有机硅在涂料(包括油墨)中的应用技术已从专业、高性能的涂料向更广泛的领域发展。通过应用有机硅技术可提高涂料的绝缘性、耐热性、耐候性、防污性、耐磨性及其它性能，下面按照其用途进行介绍。

1绝缘材料

硅树脂作为涂料的第一个应用技术就是硅树脂浸渍的玻纤布胶带，作为美国海军潜水艇上的电线绝缘保护层。我国在20世纪50年代开发出硅树脂，在起步阶段也主要用于H级电机线圈的绝缘浸渍、H级电机的丝包线和槽绝缘用玻纤布的浸渍、玻璃纤维绝缘套管的浸渍、绝缘用的云母带等等。

因此纯硅树脂作为绝缘涂料是最老的有机硅产品。老工艺生产的纯硅树脂具有耐高温、耐候性、绝缘性好等其它通用有机树脂无法比拟的优点，但也存在固化温度高、固化时间长、附着力差、高温下回粘等缺点。随着科学技术的发展，新材料的开发，有机硅已不是唯一的H级绝缘涂料，出现了如聚酰亚胺和聚酯等高性能的有机树脂H级绝缘漆。

因此，为了适应形势需要，有机硅涂料必须向新工艺、新技术、新品种、新用途方向发展。通过硅树脂生产工艺的改革以及用有机树脂和硅树脂冷拼或共聚改性等新技术，硅树脂的三个缺陷已得到大大的改善，有机硅涂料的应用领域也因此得到拓展。

2底漆

涂层与底材之间的结合力包括机械结合力、化学键合力、扩散作用力和偶极作用力。结合力的大小直接影响涂层的附着力。

改善涂层与底材间附着力的方法主要有：底材打磨、喷砂、降低涂料的施工黏度、提高施工温度、改善底材的润湿性(采用溶剂擦拭、电晕、火焰烧、氧化剂处理等方法)，与有机硅相关的是使用附着力促进剂，也就是使用底漆，用于底漆的有机硅材料主要是硅烷。烷氧基硅烷可以改善涂料和底材的附着力、流动性、流平性、耐磨性、颜填料的分散性、耐水性和耐盐雾性，已广泛地应用在各种金属和含硅材料的底漆配方中。

〉附着力促进剂

烷氧基硅烷(主要是各种硅烷偶联剂)作为附着力促进剂必须用在涂层与基材的界面或密封胶和粘接剂材料之间的界面，以增加粘性。使用附着力促进剂作为底漆通常是将硅烷配成0.5％～5％的乙醇或醇水稀释液后，采用涂敷或喷涂方式附着在基材表面。使用硅烷底漆除增加粘性外，还可改善疏水性、耐紫外线、耐候性、热稳定性、表面活性、耐化学品和防腐性能。选择附着力促进剂需与涂料中的有机分子相匹配，常见的附着力促进剂与聚合物的匹配性见表1。

〉富锌底漆

金属包括黑色金属(如钢铁)和有色金属(如铝合金等)，为了防锈，对它们要进行表面处理。表面处理的方法很多，其中阴极保护表面处理是常用的一种方法。在阴极保护工艺中，使用富锌底漆。锌粉是一种化学活性原料，锌的电极电位一0．7628V，铁的电极电位一0．409V，在其漆膜中锌粉相互接触并与钢铁接触而导电。因此当涂装了富锌底漆的钢结构发生腐蚀时，因为金属锌在很宽的温度范围内的电极电位比铁负，锌是阳极，被腐蚀，铁是阴极得到保护，起到了牺牲阳极的阴极保护作用。同时锌粉腐蚀后的产物可填充涂膜的孔隙，封闭涂膜的损伤部分，又起屏蔽腐蚀介质的作用。因此尽管富锌涂料的涂层比较薄，但仍有很好的防锈效果，使用寿命也较长。

富锌底漆的成膜基料常常使用有机树脂，如环氧树脂、氯化橡胶、乙烯基树脂和聚氨酯。早在1962年，就发现使用烷氧基硅烷的部分水解物(如正硅酸乙酯)或碱金属硅酸盐和锌粉形成混合物配制的富锌底漆，对铁质基材所提供的阴极保护性能要好于有机树脂基富锌底漆。但此这项技术的缺陷是漆的储存期和使用时的适用期短。12年后，人们发现通过硅酸盐和有机多元醇(如乙二醇或丙三醇)进行酯交换反应，所得的富锌底漆的稳定性和整体性能大为改善。这一创新是1964～1985年期间最广泛引用有机硅的发明之一，曾经34次被引用。因为该富锌底漆引进了 Si一O键聚合物，所以它有良好的耐蚀性和附着力；极佳的耐候性和耐热性。

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