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东芝助剂


用于涂料和油墨的有机硅助剂
通用电气东芝有机硅的有机硅助剂广泛应用于水性、溶剂型、高固含、粉末和光固 化等涂料和油墨。这些有机硅助剂都属于 CoatOSil? 系列,具有以下优点: - 提高流动和流平 (消除表面缺陷) - 提高滑爽性 (降低摩擦系数) - 提高抗刮性 - 消泡和脱泡 - 提高底材润湿 - 提高光泽 - 防粘 这些有机硅助剂都不是普通的聚二甲基硅氧烷,大

部份是聚醚改性硅氧烷共聚 物,含有侧链结构:
Me Me

O Si
Me

Si
Me

O
Me

Si X Me

O

Me

或线性(ABA)结构:

Si

Me

Y Me

Polydimethyl siloxane

O
Polyethylene-oxide

Si m
Me Me

Si

Si

O

Me Me X Me Me

m

O
Polypropylene-oxide

m

LINEAR STRUCTURE

通过改变 m,n,x,y 和 z 可明显地改变有机硅的特 性。 PENDANT STRUCTURE 这些聚醚改性硅氧烷只需很少用量就可在各种涂料 中产生很强的效果。分子的硅氧烷部份提供低表面 张力和高表面活性。聚醚改性硅氧烷的作用取决于所含聚醚的种类和数量。含有高 硅氧烷成份的分子将提高滑爽性和抗刮性;如果硅氧烷成份非常高,此助剂将作为 消泡剂,并起防粘的作用。含有高聚环氧乙烷(polyethylene oxide, EO)成份的硅氧 烷将和水性涂料有很好的相容性,甚至可水溶(见下表) ;此助剂提高水性涂料的润 湿、流动和流平,而且涂层具有再涂性和保光性。如果聚醚部份含有聚环氧丙烷 (polypropylene oxide, PO),此共聚物将和溶剂型或高固含涂料/油墨有很好的相容 性,而且在配方中可作为流动和流平剂使用。
ZO n

Me

ZO

ZO

O

O

O

三硅氧烷有特殊的性能:
Me Me

O Si
Me

Si
Me

O

Me

Si

Me Me

这些分子经常被称为“超级扩展剂”,因为特别是在水性涂 料和油墨中它们是优异的润湿剂和扩展剂 。 大多数 CoatOSil 产品是无溶剂(100%活性)的,而且在室温 下是液态。CoatOSil 7605 和 CoatOSil 2400 是例外, 它们是 蜡状固体,特别适用于粉末涂料。

O

m O

Me

ZO

n

TRISILOXANE STRUCTURE

通用电气东芝有机硅的有机硅助剂基于它们的高表面活性 一般以非化学的方式起作用。例外的是反应型有机硅助 剂,它们与树脂化学反应,永久地改性了涂料。这些产品 的封端基团是环氧或丙烯酸。

产品

分子结构

封端基 团(Z)
N/A H H H H H Me Me Bu H Me Me H Me H H Me 丙烯酸 丙烯酸 环氧 环氧

分子量

表面张力+ mN/m 或 dyn/cm2
20.5 35.6 26.6 25.4
不溶 不溶

聚醚种类

CoatOSil 1211*

CoatOSil 2400 CoatOSil 2812 CoatOSil 3500 CoatOSil 3501 CoatOSil 3505 CoatOSil 3573
CoatOSil 7001**

N/A 侧链 线性 线性 侧链 线性 侧链 侧链 侧链 侧链 侧链 侧链 侧链 侧链 三硅氧烷 侧链 三硅氧烷 线性 线性 线性 线性

N/A 5000 2000 2100 8000 2800 10,000 20,000 3000 13,000 4000 3000 4000 6000 600 3000 600 1900 2200 600 1300

N/A All-EO All-EO All-EO All-EO All-PO All-EO EO/PO All-PO All-PO All-EO All-EO All-EO All-EO All-EO All-EO All-EO All-EO All-EO

28.2
不溶 不溶

CoatOSil 7500 CoatOSil 7510 CoatOSil 7600 CoatOSil 7602 CoatOSil 7604 CoatOSil 7605 CoatOSil 7608 CoatOSil 7650 CoatOSil 77 丙烯酸反应型: CoatOSil 3503 CoatOSil 3509 环氧反应型: CoatOSil 2810 CoatOSil 2815

25.1 26.6 25.4 30.2 21.4 23.2 20.5

不溶 不溶

非聚醚 非聚醚

S:可溶; D: 可分散; I: 不溶 EO: 高聚环氧乙烷; PO: 聚环氧丙烷; COF: coefficient of friction 摩擦系数 *各种硅氧烷-聚醚的混合物 ** 75% 活性 + 0.1% 水溶液, 室温, 用 Du Nouy Ring 或 Wilhelmy plate 方法 ++ 在 77 oF (25 oC), 溶解度在 0.1%, 1%和 5%

+++ 粗体显 示的是典型 产品的应用
CoatOSil 1211* CoatOSil 2400 CoatOSil 2812 CoatOSil 3500 CoatOSil 3501 CoatOSil 3505 CoatOSil 3573 CoatOSil 7001** CoatOSil 7500 CoatOSil 7510 CoatOSil 7600 CoatOSil 7602 CoatOSil 7604 CoatOSil 7605 CoatOSil 7608 CoatOSil 7650 CoatOSil 77 丙烯酸反应型: CoatOSil 3503 CoatOSil 3509 环氧反应型: CoatOSil 2810 CoatOSil 2815

溶解性++ 在己烷 在水中 中
DII SSS SDD SSS III III III SSD III III SSS DDD SSS SSS SDD SDD DDD SSD III SII III SSD SSS SSI III SSS SSS III SII III III III III SDI

各种涂料和油墨中的典型应用+++ 溶剂型和 光固化 水性 高固含
润湿, 流动/流平, 底材润湿, 脱泡 流动/流平, 润湿 滑爽, 抗刮, 降低 摩擦系数; 消泡 流动/流平, 滑爽 润湿, 流动/流平, 底材润湿, 脱泡 流动/流平 消泡, 降低摩擦系 数, 滑爽, 抗刮 底材润湿, 消泡, 流动/流平, 光泽 消泡, 防粘, 降低 摩擦系数 流动/流平, 滑爽, 抗刮, 光泽, 消泡 消泡, 防粘, 滑爽, 降低摩擦系数 润湿, 流动/流平 流动/流平, 润湿, 光泽 流动/流平, 消泡 流动/流平 滑爽, 降低摩擦系 数, 抗刮 流动/流平 流动/流平, 光泽 脱泡, 润湿, 流动/ 流平, 光泽 流动/流平 润湿, 底材润湿, 流动/流平, 脱泡 润湿, 流动/流平, 底材润湿, 脱泡 流动/流平

粉末

流动/流平, 光泽

消泡, 防粘, 降低 摩擦系数 消泡, 滑爽 消泡, 防粘, 滑爽 流动/流平 消泡 消泡 流动/流平 滑爽, 抗刮, 流动/ 流平, 防粘 流动/流平, 润湿 流动/流平, 润湿, 光泽 流动/流平, 光泽, 脱泡 滑爽, 抗刮 脱泡, 润湿, 底材 润湿, 流动/流平

流动/流平, 降低摩 擦系数, 滑爽, 抗 刮 消泡, 降低摩擦系 数, 滑爽, 抗刮 降低摩擦系数, 抗 刮, 滑爽 消泡, 降低摩擦系 数, 滑爽, 抗刮 流动/流平 流动/流平, 光泽 消泡

流动/流平 流动/流平 流动/流平, 光泽, 润湿, 脱泡 流动/流平, 底材润 湿, 脱泡 永久降低摩擦系 数, 滑爽 永久降低摩擦系 数, 滑爽

流动/流平, 光泽

DDD DDD

SSD SSD 消泡 消泡 永久降低摩擦系 数, 滑爽, 柔软 永久降低摩擦系 数, 滑爽, 柔软

III III

有机硅助剂在涂料中的效果取决于它们的相容性,而此相容性受分子中的聚环氧乙烷 (EO)、聚环氧丙烷(PO)和聚二甲基硅氧烷(PDMS)的数量所影响。下面三角形图显示了这 些性能:
Mar resist, COF reduction Defoaming, Release Anti-block Pendant Linear Trisiloxanes Acrylic reactive, linear
Silwet L-7550 Silwet L-7510 CoatOSil 3505
80

CoatOSil 3501 CoatOSil 3573 CoatOSil 2812 CoatOSil 3509 Silwet L-8610 CoatOSil 3500 CoatOSil 2400 L-77/ L-7608 L-7605 L-7607

L-7602/L-7650 CoatOSil 3503 L-7604
L-72

L-7001 L-7500

L-7657 L-7600

L-7200 L-7220 L-7210

L-7230

Polyethylene Oxide
? hydrophilic ? water & alcohol soluble Acrylic, urethane, melamine Water, alcohols, ketones

Polypropylene Oxide
? lipophilic ? oil soluble Alkyd, nitrocellulose, polyester, epoxy

Aromatics, hydrocarbons, halogenated solvents

聚醚改性硅氧烷助剂的大多数性能(润湿除外)可从它们在此三角形图上的位置预测。至于 润湿,一般可考虑 CoatOSil 1211 和三硅氧烷。 三角形的顶点各自代表 100%聚二甲基硅氧烷 PDMS(硅氧烷)、聚环氧乙烷(EO)和聚环氧丙 烷(PO)。 三角形的底代表聚环氧烷(无硅氧烷)。CoatOSil 助剂的性能取决于它们相对于三 角形角的位置。 例如: - 在三角形顶部的助剂拥有更多有机硅的特性如消泡、防粘和滑爽。 - 靠近三角形 EO 顶点的助剂可溶于水,在水性体系是很好的流动剂、流平剂和润湿 剂。 - 靠近三角形 PO 顶点的助剂可溶于溶剂,在溶剂型和高固含涂料和油墨中是很好的流 平剂。 大多数聚醚改性硅氧烷可溶于甲醇、丙酮、二甲苯、二甲氯和异丙醇。 针对一特殊应用经常有多种性能要求,例如涂料不只要有很好的流平性,还要有抗刮性和 不产生泡等。在此情况下最好的助剂经常位于三角形的中间部份 (如 CoatOSil 3500, CoatOSil 7602, 7001)。 这些有机硅助剂的最佳用量是多少? 此取决于涂料的种类和组份及有机硅助剂所要达到的 性能。大多数情况下为了得知最佳助剂用量建议采用递增试验。递增试验的典型开始用 量:0.1-0.2%用于消泡,0.5%用于滑爽和抗刮, 0.5%用于溶剂型体系的流动和流平, 0.10.2%用于水性体系的流动和流平, 0.2-0.3%用于粉末涂料, 1%用于光固化体系 (按涂料的 重量计算)。

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