介紹

有機(jī)硅樹脂是一種聚硅氧烷樹脂，一般是由多種硅氧烷單體、無(wú)機(jī)耐高溫顏填料等通過(guò)溶膠一凝膠法制備而成，固化后的涂層類似于搪瓷結(jié)構(gòu)，具有耐候性好、硬度高、耐高溫、阻燃、環(huán)保無(wú)毒等諸多優(yōu)點(diǎn)，在如軌道交通、建筑幕墻、不粘鍋的技術(shù)領(lǐng)域得到了越來(lái)越多的應(yīng)用和關(guān)注[1,2]。

圖一 有機(jī)硅樹脂

合成

以往合成的缺點(diǎn)

現(xiàn)有的有機(jī)硅樹脂(如公開號(hào)CN110144044A提供的一種無(wú)溶劑型甲基硅樹脂及其制作工藝)在耐候性、硬度等性能上雖然較為突出；但其也有不可忽視的缺陷。這類有機(jī)硅樹脂在保溫進(jìn)行水解及縮聚反應(yīng)之后，還需要進(jìn)行升溫蒸餾及熟化過(guò)程，故而制備工藝繁瑣。而且，若不借助催化劑或固化劑的情況下，采用該有機(jī)硅樹脂所制得的有機(jī)硅涂層在如光伏背板的有機(jī)基材或有機(jī)涂層上的固化速度慢，難以在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到表干，工藝周期長(zhǎng)，進(jìn)而影響光伏背板的生產(chǎn)效率；采用該有機(jī)硅樹脂所制得的有機(jī)硅涂層在如光伏背板的有機(jī)基材或有機(jī)涂層上的附著力(尤其是耐水煮附著力)較差，耐摩擦性能也有待提升。故而，采用這類有機(jī)硅樹脂所制得的有機(jī)硅涂層難以應(yīng)用在太陽(yáng)能背板領(lǐng)域[3]。

新合成方法

S1、將稱取的分子式分別為Si(OR1)4、R2Si(OR3)3、R42Si(OR5)2和R6Si(OR3)3的有機(jī)硅烷化合物進(jìn)行混合，得到有機(jī)硅烷混合體；其中，有機(jī)硅烷化合物Si(OR1)4、R2Si(OR3)3、R42Si(OR5)2和R6Si(OR3)3混合的質(zhì)量比為20?60：35：5：20；R1、R3、R5為氫或者C1?4的烷基，R2、R4為C1?18的烷基、C1?18的不飽和烷基、環(huán)烷基或者苯基，R6為C1?4氯代烷基。其中，分子式為Si(OR1)4的有機(jī)硅烷化合物優(yōu)選為正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丙脂或正硅酸四丁酯中的至少一種。其中，分子式為R2Si(OR3)3的有機(jī)硅烷化合物優(yōu)選為苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、甲基三丁氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、乙基三乙氧基硅烷、乙基三丁氧基硅烷、辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷或十八烷基三甲氧基硅烷中的至少一種。其中，分子式為R42Si(OR5)2的有機(jī)硅烷化合物優(yōu)選為二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二乙基二甲氧基硅烷、二乙基二乙氧基硅烷、辛基(甲基)二甲氧基硅烷、十二烷基(甲基)二甲氧基硅烷、十六烷基(甲基)二乙氧基硅烷或十八烷基(甲基)二甲氧基硅烷中的至少一種。其中，分子式為R6Si(OR3)3的有機(jī)硅烷化合物優(yōu)選為氯甲基三甲氧基硅烷、氯乙基三甲氧基硅烷、氯丙基三甲氧基硅烷、氯丁基三甲氧基硅烷、氯甲基三乙氧基硅烷、氯乙基三乙氧基硅烷、氯丙基三乙氧基硅烷中的至少一種。S2、按重量份數(shù)計(jì)，將稱取的25?30份水、1?2份催化劑和0.1?0.5份分散劑進(jìn)行混合，得到混合溶液。催化劑為酸性催化劑，具體為甲酸、乙酸或馬來(lái)酸酐中的至少一種。其中，分散劑為分散劑BYK154、分散劑BYK131、分散劑BYK191、分散劑BYK130、分散劑BYK190、分散劑BYK331或分散劑BYK333中的至少一種。S3、再稱取100重量份步驟S1的有機(jī)硅烷混合體，邊攪拌邊緩慢將稱取的有機(jī)硅烷混合體滴加至步驟S2的混合溶液中，滴加時(shí)間為30分鐘至1小時(shí)。S4、滴加完畢后，繼續(xù)攪拌3?24小時(shí)，以使有機(jī)硅烷混合體中的有機(jī)硅烷化合物先水解以制得有機(jī)硅多元醇，再使有機(jī)硅多元醇進(jìn)行縮聚反應(yīng)，即得有機(jī)硅樹脂。其中，所得的有機(jī)硅樹脂的分子量控制在1000?3000的范圍內(nèi)，也即該有機(jī)硅樹脂為有機(jī)硅低聚物[4]。

圖二 有機(jī)硅樹脂的合成

該方法所制備的有機(jī)硅樹脂具有以下特點(diǎn)：

1、較低分子量，有機(jī)硅樹脂多以雙分子低聚物存在，其分子量為1000?3000(如2100)；

2、高反應(yīng)活性，形成的有機(jī)硅樹脂具有很多的活性基團(tuán)(如氯代烷基、硅羥基)，有機(jī)硅樹脂具有大量的硅羥基，無(wú)需借助催化劑或固化劑，即可在一定溫度下迅速自縮聚，使形成的有機(jī)硅涂層快速達(dá)到表干，縮短工藝周期，提高生產(chǎn)效率；

3、新的性能，合成的有機(jī)硅樹脂中具有氯代烷基，含有的氯代烷基可以與其他樹脂或者如光伏背板等光伏基材表面進(jìn)行季銨化反應(yīng)，增加反應(yīng)活性，使得涂層更加穩(wěn)固，且涂層與如光伏背板等光伏基材表面的結(jié)合更加緊密；

4、該有機(jī)硅樹脂通過(guò)Si(OR1)4引入納米二氧化硅，可使有機(jī)硅樹脂具有更好的硬度和光澤度。

參考文獻(xiàn)

[1]陳俊勇. 一種疏水型、粒徑可控有機(jī)硅樹脂微球及其制備方法[P]. 山東省: CN115636937B, 2024-01-26.

[2]黃振宏,王大可,黃宇斌. 一種含酰胺結(jié)構(gòu)的有機(jī)硅樹脂及其制備方法和應(yīng)用[P]. 廣東省: CN112851949B, 2024-01-26.

[3]李信成,孫東明,康娟等. 一種耐寒耐磨有機(jī)硅樹脂及其制備方法和應(yīng)用[P]. 廣東省: CN116144028B, 2024-01-23.

[4]林建偉,張付特,孫海龍. 一種有機(jī)硅樹脂的制備方法及應(yīng)用[P]. 江蘇省: CN117384382A, 2024-01-12.