矽橡膠是分子量高的線型聚矽氧烷
,柔韌性好
,耐熱性能突出
,廣泛用作塗料的基礎聚合物
,但其本身力學強度較差
,一般需經補強填料補強後方可應用
。隨著人們環保意識的增強
,水性矽橡膠塗料成為發展趨勢
。白炭黑常用作液體矽橡膠的補強填料,但與水體係相容性不好
,在水性矽橡膠塗料體係中無法起到很好的補強作用
。矽溶膠是以水分散液形式存在的二氧化矽膠體
,表麵存在大量羥基基團
,與水性體係相容性好
,且二氧化矽粒子表麵的矽羥基能夠與矽橡膠形成氫鍵作用
,從而起到很好的補強效果
。
由於矽溶膠需要靠電荷或其他穩定劑來輔助分散
,是一種熱力學不穩定體係
,在儲存過程中很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
,高純度矽溶膠也很容易自動聚結
,產生凝聚
。而低溫狀態下
,矽溶膠會發生不可逆轉的析出
,從而失效
。為改善其穩定性及其與其他組分的分散均勻性
,通常需對其進行表麵改性
, 通過各種不同的有機官能團與二氧化矽粒子表麵建立共價鍵
,使其具有特殊的表麵活性和空間穩定性
。最常用的表麵改性劑為矽烷偶聯劑
,分子結構一般為 R′—Si—(OR)3
, R′基團親有機
,可以是乙烯基
、烷基氨基
、烷基環氧基等
,能夠加強與矽橡膠的親和力
; OR 基團可以是烷氧基
、乙酰氧基等
,能夠水解並與二氧化矽表麵的矽羥基發生反應
。
以KH560改性為例 ,矽溶膠改性後的儲存穩定性較改性前有明顯提升 ,可以經曆多次凍結-融化循環仍能很快恢複膠體狀態 。以甲基矽橡膠乳液為基體 ,改性矽溶膠為補強填料 ,製備水性矽橡膠塗料 ,隨著 KH-560 濃度的增加 ,矽溶膠與甲基矽橡膠之間的相互作用增強 ,塗層的力學性能提升 ;隨著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 ,力學強度升高 。