0 前 言
涂料的水性化以其低挥发性有机化合物(VOC)释放和无火灾隐患等特征满足了环保和低碳要求，成为涂料工业发展的重点方向之一。然而，与溶剂型涂料的表面张力相对较低不同，以水为分散介质也会带来如因表面张力高出现涂膜极易缩孔、体系极易起泡、颜料难分散、底材难有效润湿和附着等弊病。为了消除以上各种涂膜弊病，越来越多的助剂产品被应用到水性涂料体系当中，如水性流平剂、水性消泡剂和水性分散剂等。通常，用于水性体系的助剂主要是一些界面活性剂，他们一般通过降低表面张力（如涂膜-空气界面）和界面张力（如颜料-涂膜界面、涂膜-底材界面等）来消除相应的涂膜弊病或提高涂膜的性能。有机硅类化合物由于其结构的特点，通常具有较低的表面张力和较高的表面活性，在水性涂料体系有广泛的应用，是水性涂料助剂的重要品种。并且有机硅由于其结构可调，可以通过对其结构的调整，达到不同的使用效果，提供多样化的性能。
1 有机硅助剂及其构效关系
用于水性涂料体系的有机硅助剂从其化学成分来分，主要有硅烷和硅油两大类，如图1所示。硅烷主要是一些小分子化合物，结构中通常含有一个硅原子，在水性涂料当中主要用作附着力促进剂、外交联剂、分散剂等等；用于水性涂料体系的硅油类助剂主要成分都是一些改性硅油，通过调整助剂的分子量、改性基团的种类和含量以及端基的官能团的种类，可以得到各种不同性能的助剂。
在水性涂料体系中用的多的硅油类助剂其化学成分是聚醚改性硅油，其具有如图2的结构，其中m、n的数值大小决定了结构当中硅氧烷链段的含量，x、y数值的大小决定了聚醚链段的分子量大小和亲水性（x单元表示环氧丙烷单元的数量，是疏水单元；y单元表示环氧乙烷单元的数量，是亲水单元。当x大于y的时候，聚醚链段是疏水链段，x小于y的时候，聚醚链段是亲水单元），m、n、x、y的数值决定了相应的聚醚改性硅油的性能，也决定了它们用作水性涂料助剂时的用途。
比如当需要助剂提供较好的手感的时候，可以通过提高m、n的数值来达到；当需要助剂具有良好的消泡能力的时候，可以通过提高m、n、x的数值，降低y的数值达到；当需要提高助剂的使用安全性，降低产生涂膜弊病的风险的时候，则可以通过提高m、降低n的数值来达到。
以下分别举例讨论不同结构的有机硅助剂其结构和性能之间的构效关系。
1.1 用作水性涂料流平剂的有机硅助剂
通常，涂料当中的流平剂的结构一般都由两部分组成，与体系相容链段和与体系不相容并且表面张力低于体系的链段。在施工成膜过程中，由于低表面张力不相容链段的分离迁移作用，助剂会自发迁移到涂料体系的表面，形成单分子膜，从而为体系提供均匀的表面张力，消除因表面张力梯度所引起的各种涂膜表面弊病。图3是一个用作水性涂料流平剂的聚醚改性硅油的结构。
在图3所示结构当中，有机硅链段有15个硅氧烷单元，是与体系不相容且表面张力低于体系的链段；聚醚链段中含有8个亲水的EO单元，2个疏水的PO单元，因亲水单体占多数，故整体属于亲水链段，用于水性体系，是与体系相容的链段；故上述结构的聚醚改性硅油可用于水性涂料体系做流平剂使用。另外由于上述结构当中硅氧烷链段共有15个单元，有足够的长度，故上述聚醚硅油在提供流平性能的同时，还可以提供良好的滑度和抗划伤性能。
