有机硅树脂涂料的制备及性能研究

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有机硅树脂涂料以其优异的耐高温性、耐候性等性能在诸多领域获得了越来越广泛的应用。但是目前有机硅树脂基本以甲基硅树脂和甲基苯基硅树脂为主,或者柔韧性较差,或者需高温长时间固化,限制了其应用。本课题通过甲基三甲氧基硅烷(MTMS)与丙基三甲氧基硅烷(PTMS)的水解共缩聚反应,向甲基硅树脂中引入PTMS,利用PTMS含有的柔性有机基团改善涂层的柔韧性,从而制备出固化温度低、固化速度快、柔韧性良好的有机硅树脂涂料。其主要内容和结果如下:1、利用电导率仪考察了MTMS和PTMS等的水解反应的过程,研究了烷氧基硅烷的种类、溶剂、加水量、催化剂种类和含量以及水解温度和时间等因素对烷氧基硅烷水解反应的影响;研究了MTMS/PTMS的配比、加水量、蒸馏反应温度和蒸馏时间对改性甲基硅树脂涂料的贮存稳定性及涂层性能的影响;利用热失重分析(TG)和红外光谱分析(FTIR)研究了自制有机硅树脂涂料的固化特性。结果表明:当MTMS/PTMS物质的量比为3:1、H2O/烷氧基硅烷物质的量比为4:1时,将PTMS在60℃下预水解15min后一次性加入MTMS进行水解共缩聚反应,得到的改性甲基硅树脂涂料具有良好的综合性能,涂层固化后铅笔硬度为4H,附着力为1级,柔韧性为2mm。涂层在氮气和空气中的初始热分解温度基本相同(240℃),但随着温度的升高,涂层在空气中的热稳定性则明显比在氮气中的热稳定性差。2、研究了二月桂酸二丁基锡、三乙烯四胺、KH-550等固化催化剂对改性甲基硅树脂涂料固化以及对其涂层物理机械性能、热稳定性能等的影响。结果表明:加入0.3%(质量分数)的固化催化剂KH-550后,室温固化的改性甲基硅树脂具有较好的综合性能,表干时间约为35min,固化后涂层铅笔硬度为3H,附着力为1级,柔韧性为2mm,氮气气氛中初始热降解温度为251.7℃。3、研究了二官能度硅氧烷二甲基二甲氧基硅烷(DDS)与二苯基二甲氧基硅烷(DPDS)对硅树脂涂料制备工艺、固化条件、物理机械性能、热稳定性能、玻璃化温度及贮存稳定性等的影响。结果表明:二官能度硅氧烷的引入在极大延长改性硅树脂涂料凝胶时间的同时提高了其涂层的柔韧性、耐冲击性能和附着力,但也导致涂层硬度降低。DDS的引入使改性硅树脂涂层的初始热降解温度降低,而DPDS的引入则使涂层的初始降解温度升高。含二官能度硅氧烷的改性甲基硅树脂涂层在室温附近具有良好的阻尼特性,因此推测其具有较好的吸音降噪的功能。
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