新材料科技與化學(xué)技術(shù)創(chuàng)新
電鍍中間體/水性工業(yè)涂料/工業(yè)清洗化學(xué)品
SP-1000特殊改性硅烷偶聯(lián)劑 | 小用量，大用途
2021-08-08 21:41
「綠色」、「環(huán)保」、「可持續(xù)發(fā)展」是中國(guó)涂料行業(yè)的新標(biāo)簽。
中國(guó)在水性涂料行業(yè)率先發(fā)力已經(jīng)讓國(guó)內(nèi)水性涂料技術(shù)走在了世界的前沿。水性化進(jìn)程在各個(gè)涂料領(lǐng)域中正如火如荼的開(kāi)展，水性比例不斷攀升。相比溶劑型體系，水性涂料在環(huán)保方面具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品創(chuàng)新和科技升級(jí)也讓水性涂料的性能不遑多讓，「水性化」功在當(dāng)代，利在千秋！
水性涂料體系囿于自身配方設(shè)計(jì)的限制，在諸多方面的性能最初表現(xiàn)并不盡人意，性能助劑在改善其性能方面不可或缺。
其中，硅烷偶聯(lián)劑作為一類重要的性能助劑，表現(xiàn)出類拔萃，在改善水性涂料性能中至關(guān)重要。
同泰化學(xué)提供全系列的硅烷偶聯(lián)劑產(chǎn)品，可匹配各種涂料、膠粘劑和密封膠體系，在改善機(jī)械性能、提高基材粘接、增強(qiáng)涂層耐性方面效果顯著。
特別值得一提的是，同泰化學(xué)為了助力水性化進(jìn)程，創(chuàng)新地研發(fā)出了「水性」硅烷性能助劑，專門為水性涂料配方開(kāi)發(fā)，「小用量，大用途」，為中國(guó)的涂料水性化進(jìn)程助力添彩。
有機(jī)硅偶聯(lián)劑？
有機(jī)硅偶聯(lián)劑（Silane Coupling Agent）是一種以硅原子為中心的小分子化合物，其應(yīng)用歷史可追溯到上世紀(jì) 40 年代，美國(guó)約翰霍普金斯大學(xué)的Ralph K. Witt率先把硅烷偶聯(lián)劑應(yīng)用在玻纖處理中。隨即，硅烷偶聯(lián)劑作為「工業(yè)味精」在更廣闊的領(lǐng)域中發(fā)展出了更豐富的應(yīng)用。
有機(jī)硅偶聯(lián)劑——如其名字所示——可以像「橋梁」一樣「偶聯(lián)」兩相界面，形成一座「分子橋」聯(lián)接兩種表面：有機(jī)表面和無(wú)機(jī)表面。硅烷偶聯(lián)劑的有機(jī)基團(tuán)可以與對(duì)應(yīng)的有機(jī)基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，連結(jié)有機(jī)表面；其水解基團(tuán)可以通過(guò)反應(yīng)與無(wú)機(jī)表面的活性羥基發(fā)生反應(yīng)，連結(jié)無(wú)機(jī)表面。如此，硅烷偶聯(lián)劑就在無(wú)機(jī)和有機(jī)界面之間形成了牢固化學(xué)鍵合。
硅烷偶聯(lián)劑可用來(lái)提高樹(shù)脂涂層對(duì)底材的附著力，改善填料在樹(shù)脂中的結(jié)合力，同時(shí)改善涂層本身的漆膜耐性。雖然是小分子的有機(jī)硅化合物，硅烷偶聯(lián)劑也表現(xiàn)出了與硅樹(shù)脂、硅橡膠和硅油等有機(jī)硅聚合物共通的特性，例如：優(yōu)異的耐熱性、耐水性、低表面能等特點(diǎn)。
硅烷偶聯(lián)劑與無(wú)機(jī)界面之間的反應(yīng)需要有水參與。在微量水存在的情況下，硅烷偶聯(lián)劑水解基團(tuán)即可發(fā)生水解反應(yīng)，生成硅羥基，硅羥基繼而與無(wú)機(jī)物材料表面的羥基發(fā)生縮合反應(yīng)，完成化學(xué)鍵合。
Figure 1.硅烷偶聯(lián)劑的水解縮合反應(yīng)
鑒于硅烷在水中的不穩(wěn)定性，傳統(tǒng)的硅烷偶聯(lián)劑更多適用于溶劑型或者無(wú)水配方。在水性配方中，硅烷偶聯(lián)劑的應(yīng)用受限于它在水介質(zhì)中的穩(wěn)定性：硅烷偶聯(lián)劑會(huì)在水中提前發(fā)生水解縮合，繼而失效。
硅烷偶聯(lián)劑在水性配方中的應(yīng)用，需要其結(jié)構(gòu)上的突破性創(chuàng)新。
水性硅烷偶聯(lián)劑？！
水性硅烷偶聯(lián)劑的概念乍一看于原理上相悖，但同泰化學(xué)的工程師們找到了一種完美的平衡方案。硅烷與水的反應(yīng)性和其在水介質(zhì)中的穩(wěn)定性一般認(rèn)為無(wú)法兼得，水性硅烷偶聯(lián)劑，其水解基團(tuán)在水中的反應(yīng)性/穩(wěn)定性平衡是控制關(guān)鍵。同泰化學(xué)研發(fā)的水性硅烷產(chǎn)品，可以使其在不犧牲反應(yīng)活性的前提下，極大地提高在水性配方中的穩(wěn)定性。
Figure 2. 水性硅烷的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要同時(shí)考慮到其反應(yīng)活性和水中穩(wěn)定性的平衡
同泰化學(xué)創(chuàng)新地利用傳統(tǒng)硅烷偶聯(lián)劑作為藍(lán)圖，將其在一定程度上水解縮合，形成具有一定聚合度的線性齊聚物。該制備過(guò)程中必然消耗掉一部分水解基團(tuán)，但新生成的分子中，水解基團(tuán)的數(shù)量要多于單體硅烷偶聯(lián)劑中的數(shù)量；同時(shí)，齊聚物中的有機(jī)基團(tuán)的數(shù)量也隨著聚合度成倍的增加。最終生成的齊聚物分子在無(wú)機(jī)和有機(jī)反應(yīng)端都具有更多的官能團(tuán)。
那這個(gè)過(guò)程中，是如何調(diào)節(jié)「水解基團(tuán)的反應(yīng)性/穩(wěn)定性平衡」的呢？
原來(lái)，水解基團(tuán)的反應(yīng)活性和同一個(gè)硅原子上水解基團(tuán)的數(shù)量是有關(guān)系的：即同時(shí)有三個(gè)水解基團(tuán)時(shí)，第三個(gè)基團(tuán)活性最高；當(dāng)被反應(yīng)掉一個(gè)之后，剩余水解基團(tuán)再參與水解縮合反應(yīng)時(shí)，其活性相應(yīng)降低。
齊聚物分子中雖然水解基團(tuán)的數(shù)量增多了，但是其單個(gè)基團(tuán)的反應(yīng)活性有所下降，整體的反應(yīng)活性不升反降，也因此獲得了我們需要的「在水性介質(zhì)中的反應(yīng)穩(wěn)定性」。同時(shí)，齊聚物分子的親油的特點(diǎn)，也能使它在水性配方中能主動(dòng)趨利避害，更傾向于藏在油相當(dāng)中，只等施工過(guò)程中才真正發(fā)揮作用。
SP-1000 ！！
SP-1000是同泰化學(xué)推出的水性硅烷產(chǎn)品，其出色的效果已在多種應(yīng)用當(dāng)中被反復(fù)驗(yàn)證，廣受客戶贊譽(yù)。
SP-1000是具有環(huán)氧官能團(tuán)的齊聚物，其結(jié)構(gòu)中的有機(jī)基團(tuán)——環(huán)氧基團(tuán)——具有通用性，可與許多不同的有機(jī)官能團(tuán)反應(yīng)；齊聚物上同時(shí)具備水解基團(tuán)，可以與無(wú)機(jī)基材牢固結(jié)合。SP-1000可以用作溶劑型體系，也可以用作水性體系。其最大的優(yōu)勢(shì)在于，它比傳統(tǒng)的單體硅烷大大提升了水解穩(wěn)定性。
在水性介質(zhì)中平衡的水解性/穩(wěn)定性，使 SP-1000 硅烷與水性體系廣泛兼容：
用于環(huán)氧分散體等各種環(huán)氧體系中，提高基材附著力和耐腐蝕性能；
用于丙烯酸乳液、苯乙烯丙烯酸乳液中，提高濕態(tài)附著力和耐水性；
用于水性聚氨酯等配方，明顯改善耐鹽霧性能；
……
Figure 3. SP-1000典型應(yīng)用舉例
SP-1000已經(jīng)被廣泛用在涂料、膠粘劑和密封膠配方中，包括裝飾性油漆和保護(hù)涂料、木器漆、重防腐涂料、金屬保護(hù)和防腐底漆、印刷油墨，絲網(wǎng)印刷油墨、瓷磚膠和密封膠。作為性能助劑，SP-1000能夠明顯漆膜性質(zhì)。在低至0.1%wt（重量百分比）的添加量下，就可幫助改善干態(tài)和濕態(tài)附著力，提高涂料、膠粘劑和密封膠配方的耐腐蝕、改善機(jī)械性能。
SP-1000與傳統(tǒng)的硅烷相比具有更低的VOC釋放當(dāng)量，為助力環(huán)保綠色的中國(guó)涂料行業(yè)不遺余力！
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