0 引言
由于有机硅独特的性能,其被广泛地用作涂料助剂(参见表1)。常用的有机硅助剂一般基于聚二甲基硅氧烷(PDMS),也称甲基硅油。通过改变PDMS 的相对分子质量和黏度,可以使其在涂料中有不同的作用,如低黏度的PDMS 可以帮助润湿和流平;中等黏度的可以起流平和平滑作用;高黏度的可以用于消泡;更高黏度的可以使漆膜有锤纹效果。但是由于有机硅与有机树脂的不相容性,未作改性的PDMS使用起来非常不方便,很容易造成缩孔。现在市售的有机硅助剂一般都通过改性来提高其相容性,接入聚醚链段是应用多的技术。
道康宁公司是早研究聚醚改性有机硅技术的公司之一,在20 世纪50~60 年代就报道了其在这方面的技术。随着合成方法的成熟,各种不同结构的聚醚有机硅不断问世。通过在聚氨酯发泡工业中的应用及对其稳泡行为的研究,不同结构的聚醚有机硅的性质也慢慢被人们所了解,从而也催生了其作为涂料流平剂的应用,终发展成为涂料流平剂中重要的分支。
常用的聚醚改性有机硅有ABA 型和悬挂型(梳状),结构见图1。
通过不同聚醚链段的引入和分子设计获得可接受的相容性,从而可以使有机硅助剂用于水性、溶剂型、高固体分体系或UV 固化体系,并提供各种功能,如平滑和抗划伤效果;改善流动性、流平;改善光泽和消泡效果等。
本文重点介绍有机硅流平助剂在溶剂型木器涂料中的应用研究。
溶剂型木器涂料在我国具有很大的市场,仅此应用的有机硅类流平剂每年就约有600 t。虽然木器涂料市场日趋成熟,用于该领域的流平剂的选择也很多,但是随着人们生活水平的提高,对木器涂料提出了更高的要求,从而对流平剂也提出了新的要求。总的来说,主要有以下几个方面:
● 更好的流平效果和更快的流平速度
● 更好的手感
● 不易起泡
● 重涂性好
针对这些要求,通过对分子结构的设计及优化,道康宁开发了新的聚醚改性有机硅流平剂 58Additive。本文考察了58 Additive 在木器涂料中的应用,并与其他市售有机硅流平剂产品进行比较。
1 实验部分
1.1 涂料配方及所用助剂
为了更好地评估助剂在涂料中的应用,涂料配方被尽可能简化,所用原料也是木器涂料的常用原料,助剂的添加量为典型的0.1%~0.3%。少数情况下,为了更好地考察助剂在更宽添加量范围下的表现,助剂的添加量为0.075% 和0.45%。
表2 双组分PU木器涂料配方
表3 所列为实验中考察的助剂。它们虽然都是100% 有效成分的聚醚改性有机硅,但是结构却千差万别,有ABA 型,有悬挂型,有的相对分子质量很大,有的很小。聚醚链段的结构也不尽相同,这些结构的不同都会体现在对涂料性能的影响上。