矽橡膠是分(fēn)子量高的線(xiàn)型聚矽氧烷,柔韌性好,耐熱性能(néng)突出,廣泛用(yòng)作(zuò)塗料的基礎聚合物(wù),但其本身力學(xué)強度較差,一般需經補強填料補強後方可(kě)應用(yòng)。随着人們環保意識的增強,水性矽橡膠塗料成為(wèi)發展趨勢。白炭黑常用(yòng)作(zuò)液體(tǐ)矽橡膠的補強填料,但與水體(tǐ)系相容性不好,在水性矽橡膠塗料體(tǐ)系中(zhōng)無法起到很(hěn)好的補強作(zuò)用(yòng)。矽溶膠是以水分(fēn)散液形式存在的二氧化矽膠體(tǐ),表面存在大量羟基基團,與水性體(tǐ)系相容性好,且二氧化矽粒子表面的矽羟基能(néng)夠與矽橡膠形成氫鍵作(zuò)用(yòng),從而起到很(hěn)好的補強效果。
由于矽溶膠需要靠電(diàn)荷或其他(tā)穩定劑來輔助分(fēn)散,是一種熱力學(xué)不穩定體(tǐ)系,在儲存過程中(zhōng)很(hěn)容易因環境條件變化而發生溶膠向凝膠的轉變,出現凝膠化、絮凝或結塊等問題,即使是在室溫下,高純度矽溶膠也很(hěn)容易自動聚結,産(chǎn)生凝聚。而低溫狀态下,矽溶膠會發生不可(kě)逆轉的析出,從而失效。為(wèi)改善其穩定性及其與其他(tā)組分(fēn)的分(fēn)散均勻性,通常需對其進行表面改性, 通過各種不同的有(yǒu)機官能(néng)團與二氧化矽粒子表面建立共價鍵,使其具(jù)有(yǒu)特殊的表面活性和空間穩定性。最常用(yòng)的表面改性劑為(wèi)矽烷偶聯劑,分(fēn)子結構一般為(wèi) R′—Si—(OR)3, R′基團親有(yǒu)機,可(kě)以是乙烯基、烷基氨基、烷基環氧基等,能(néng)夠加強與矽橡膠的親和力; OR 基團可(kě)以是烷氧基、乙酰氧基等,能(néng)夠水解并與二氧化矽表面的矽羟基發生反應。
以KH560改性為(wèi)例,矽溶膠改性後的儲存穩定性較改性前有(yǒu)明顯提升,可(kě)以經曆多(duō)次凍結-融化循環仍能(néng)很(hěn)快恢複膠體(tǐ)狀态。以甲基矽橡膠乳液為(wèi)基體(tǐ),改性矽溶膠為(wèi)補強填料,制備水性矽橡膠塗料,随着 KH-560 濃度的增加,矽溶膠與甲基矽橡膠之間的相互作(zuò)用(yòng)增強,塗層的力學(xué)性能(néng)提升;随着改性矽溶膠添加量的增大,水性矽橡膠塗層的交聯密度增大,力學(xué)強度升高。