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基本信息

項(xiàng)目名稱：
有機(jī)硅樹脂的水性化技術(shù)
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
有機(jī)硅樹脂具有優(yōu)良的熱氧化穩(wěn)定性，耐候性，電絕緣性，憎水性以及耐腐蝕性，已被廣泛用于耐高低溫絕緣漆，特種涂料，膠黏劑，膜塑料等。但是，目前有機(jī)硅樹脂耐高低溫絕緣漆及特種涂料等主要采用芳烴、醇類等有機(jī)物作溶劑，會(huì)產(chǎn)生大量的VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)，對(duì)環(huán)境及人體造成極大的危害，故樹脂的水性化是目前的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。 本作品研究設(shè)計(jì)氨水作為成鹽劑，利用有機(jī)硅樹脂中的硅羥基在堿性條件下易成鹽的特點(diǎn)，使其成鹽實(shí)現(xiàn)自乳化，以水為分散介質(zhì)，形成水性乳液。樹脂采用水為溶劑，不產(chǎn)生VOC，使用貯存都很方便；氨和水在固化時(shí)，又會(huì)自行脫掉，不會(huì)影響樹脂的結(jié)構(gòu)和性能。本方法簡(jiǎn)便可靠，成本低，污染小，適于工業(yè)化生產(chǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。通過(guò)紅外和熱重測(cè)試分析表明：水性化后樹脂的結(jié)構(gòu)和性能不受影響。
詳細(xì)介紹：
有機(jī)硅樹脂具有優(yōu)良的熱氧化穩(wěn)定性，耐候性，電絕緣性，憎水性以及耐腐蝕性，已被廣泛用于耐高低溫絕緣漆，特種涂料，膠黏劑，膜塑料等。但是，目前有機(jī)硅樹脂耐高低溫絕緣漆及特種涂料等主要采用芳烴、醇類等有機(jī)物作溶劑，會(huì)產(chǎn)生大量的VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)，對(duì)環(huán)境以及人體造成極大的危害，故樹脂的水性化是目前的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。本課題研究設(shè)計(jì)氨水作為成鹽劑，利用有機(jī)硅樹脂中的硅羥基在堿性條件下易成鹽的特點(diǎn)，使其成鹽實(shí)現(xiàn)自乳化，以水為分散介質(zhì)，形成水性乳液。樹脂采用水為溶劑，不產(chǎn)生VOC，使用貯存都很方便；氨和水在固化時(shí)，又會(huì)自行脫掉，不會(huì)影響樹脂的結(jié)構(gòu)和性能。本方法簡(jiǎn)便可靠，成本低，污染小，適于工業(yè)化生產(chǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。 目前有機(jī)硅樹脂的乳化方法主要有直接乳化法、乳液聚合法和自乳化法。前兩種方法都要引入乳化劑，改變了樹脂的結(jié)構(gòu)，對(duì)材料的性能產(chǎn)生了影響。自乳化方法通常是通過(guò)引入親水性基團(tuán)，如非離子性的-OH、-NH、-CO-NH-、-CO-，離子性的-SO3、-NR2、-HX,這些基團(tuán)都能與水作用，形成氫鍵，或直接生成水合離子溶于水中。本作品采用自乳化法，設(shè)計(jì)采用氨水為成鹽劑，使有機(jī)硅樹脂中的硅羥基在堿性條件下變成鹽，實(shí)現(xiàn)自乳化分散于水中，形成水性乳液。本方法采用氨化法，與樹脂中的硅羥基反應(yīng)使其成鹽，從而引入親水性基團(tuán)，完成自乳化，以水為分散介質(zhì)，形成水性乳液，研究改性前后樹脂結(jié)構(gòu)和性能的變化。通過(guò)改性，提高了樹脂的親水性，且以水為溶劑，不產(chǎn)生VOC，無(wú)污染，使樹脂的使用和貯存都得到優(yōu)化，很有創(chuàng)新性；且樹脂固化后，氨和水又會(huì)自行脫掉，對(duì)樹脂的結(jié)構(gòu)和性能不產(chǎn)生影響。本方法簡(jiǎn)便可靠，成本低，污染小，適于工業(yè)化生產(chǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為了達(dá)到乳化效果我們進(jìn)行了條件實(shí)驗(yàn)分別通過(guò)溫度、時(shí)間、攪拌強(qiáng)度和原料的配比等實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行探索。最終由實(shí)驗(yàn)得到簡(jiǎn)便可靠，成本低，污染小，適于工業(yè)化生產(chǎn)，具有很好的應(yīng)用前景實(shí)驗(yàn)方法。由條件實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)得到，在30～40 ℃下先后將一定質(zhì)量配比的工業(yè)化成品有機(jī)硅樹脂和2%～4%（wt）氨水加入到反應(yīng)器中，用分散機(jī)強(qiáng)力攪拌，轉(zhuǎn)速為1500r/min～2000r/min，預(yù)乳化1~2h，然后再加入20%～40%（wt）水，控制溶液中樹脂固含量為40%～60%,繼續(xù)攪拌1~2h，即可制得有機(jī)硅樹脂的水性乳液。然后采用常溫放置觀察是否分層，進(jìn)一步進(jìn)行離心分離以達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。將成品涂到馬口鐵上觀察成膜，最后將成膜穩(wěn)定的乳液進(jìn)行紅外、熱重等分析手段研究水性化后有機(jī)硅樹脂可以得到：水性化后樹脂的結(jié)構(gòu)和性能不受影響且不含有環(huán)境污染的有機(jī)溶劑。

作品圖片

  • 有機(jī)硅樹脂的水性化技術(shù)
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作品專業(yè)信息

撰寫目的和基本思路

有機(jī)硅樹脂的水性化技術(shù)國(guó)內(nèi)未見(jiàn)報(bào)道。本作品主要設(shè)計(jì)研究了一種新的有機(jī)硅樹脂的水性化方法?；舅悸肥橇死糜袡C(jī)硅樹脂中硅羥基在堿性條件下易成鹽的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)選擇氨水作為成鹽劑，使硅羥基成鹽實(shí)現(xiàn)自乳化，形成水性乳液。采用紅外和熱重分析等手段研究樹脂水性化前后結(jié)構(gòu)和性能的變化。

科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處

樹脂的水性化是目前油漆、涂料等行業(yè)的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。有機(jī)硅樹脂因具有優(yōu)良的電性能、熱性能等。在許多領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，但目前大部分都是溶劑型，因此，本作品探索研究一種新的有機(jī)硅樹脂的水性化方法，具有很好的創(chuàng)新性。

應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義

有機(jī)硅樹脂因具有良好的耐熱性、耐候性、電絕緣性和憎水性等性能，已被廣泛的應(yīng)用于耐高低溫油漆、涂料等領(lǐng)域。但目前大多數(shù)是溶劑型，在使用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量VOC，對(duì)環(huán)境和人體造成極大的傷害。本作品探索研究一種新的有機(jī)硅樹脂的水性化方法，實(shí)現(xiàn)有機(jī)硅樹脂由溶劑型向水性的轉(zhuǎn)換，可以很好的彌補(bǔ)上述的缺陷。具有很好的應(yīng)用前景。

學(xué)術(shù)論文摘要

有機(jī)硅樹脂具有優(yōu)良的熱氧化穩(wěn)定性，耐候性，電絕緣性，憎水性以及耐腐蝕性，已廣泛用于耐高低溫絕緣漆，特種涂料，膠黏劑，膜塑料等。但是，目前有機(jī)硅樹脂耐高低溫絕緣漆及特種涂料等主要采用芳烴、醇類等有機(jī)物作溶劑，會(huì)產(chǎn)生大量的VOC(揮發(fā)性有機(jī)化合物)，對(duì)環(huán)境以及人體造成極大的危害，故樹脂的水性化是目前的研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì)。本課題研究設(shè)計(jì)氨水作為成鹽劑，利用有機(jī)硅樹脂中的硅羥基在堿性條件下易成鹽的特點(diǎn)，使其成鹽實(shí)現(xiàn)自乳化，以水為分散介質(zhì)，形成水性乳液。樹脂采用水為溶劑，不產(chǎn)生VOC，使用以及貯存都很方便；氨和水在固化時(shí)，又會(huì)自行脫掉，不會(huì)影響樹脂的結(jié)構(gòu)和性能。本方法簡(jiǎn)便可靠，成本低，污染小，適于工業(yè)化生產(chǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到，在30～40 ℃下先后將一定質(zhì)量配比的工業(yè)化成品有機(jī)硅樹脂和2%～4%（wt）氨水加入到反應(yīng)器中，用分散機(jī)強(qiáng)力攪拌，轉(zhuǎn)速為1500r/min～2000r/min，預(yù)乳化1~2小時(shí)，然后再加入20%～40%（wt）水，控制溶液中樹脂固含量為40%～60%,繼續(xù)攪拌1~2個(gè)小時(shí)，即可制得有機(jī)硅樹脂的水性乳液。

獲獎(jiǎng)情況

現(xiàn)已經(jīng)獲得專利申請(qǐng)?zhí)?00910033116.4

鑒定結(jié)果

無(wú)

參考文獻(xiàn)

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同類課題研究水平概述

目前國(guó)內(nèi)外使用的有機(jī)硅樹脂大多數(shù)為溶劑型，而這些制備的有機(jī)硅樹脂最大的缺點(diǎn)就是污染環(huán)境、易燃、對(duì)人體有害，并且有機(jī)溶劑的價(jià)格也十分的昂貴。但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活素質(zhì)的不斷提高，保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源越來(lái)越受到重視，因而有機(jī)硅樹脂的合成朝著無(wú)溶劑和水性化方向發(fā)展。 在世界范圍內(nèi)，對(duì)水性耐高溫的涂料及水性防銹涂料的研究都是熱點(diǎn)問(wèn)題，而國(guó)內(nèi)對(duì)于這方面的研究還未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道?，F(xiàn)有的國(guó)外技術(shù)如日本用高價(jià)的金屬磷酸鹽和高價(jià)金屬氧化物或者氫氧化物制成的防腐涂料。但是，著這種研究往往具有單一性，制備的涂料或者是可耐高溫，或是可防銹，或是可帶銹涂刷，或是雙組分水性涂料，很少見(jiàn)到同時(shí)具有耐高溫、帶銹防銹功能的水溶劑型涂料。 本作品的有機(jī)硅樹脂水性化技術(shù)具有優(yōu)良的熱氧化穩(wěn)定性，耐候性，電絕緣性，憎水性以及耐腐蝕性，已被廣泛用于耐高低溫絕緣漆，特種涂料，膠黏劑，膜塑料等，更重要的是這種水性化技術(shù)不僅保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源具有絕對(duì)的優(yōu)越性。本課題研究設(shè)計(jì)氨水作為成鹽劑，利用有機(jī)硅樹脂中的硅羥基在堿性條件下易成鹽的特點(diǎn)，使其成鹽實(shí)現(xiàn)自乳化，以水為分散介質(zhì)，形成水性乳液。樹脂采用水為溶劑，不產(chǎn)生VOC，使用貯存都很方便；氨和水在固化時(shí)，又會(huì)自行脫掉，不會(huì)影響樹脂的結(jié)構(gòu)和性能。本方法簡(jiǎn)便可靠，成本低，污染小，適于工業(yè)化生產(chǎn)，具有很好的應(yīng)用前景。
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