油漆油墨

油漆、油墨—硅烷偶聯劑，鈦酸酯偶聯劑 

　　偶聯劑是一種可以把兩種不同性質的物質通過化學或物理作用結合起來的一種改善型助劑，在復合材料中應用較為廣泛。偶聯劑的親無機基團與填料表面結合，親有機基團與高分子樹脂纏結或反應，利用其特有的分子橋性能使表面性質相差很大的無機填料與高分子材料相容，從而大大提高復合材料的物理性能、電性能、熱性能、光性能等。生產中常用的幾類偶聯劑按其中心原子的不同，主要分為硅烷類、鈦酸酯類、鋁酸酯類等。硅烷偶聯劑是由硅氯仿（HSiCI3）和帶有反應性基團的不飽和烯烴在鉑氨酸催化下加成，再經醇解而得。

偶聯劑應用機理：
偶聯劑和表面活性劑的區別：

　　涂料制造過程中，需要將屬于親水的極性物質顏、填料分散到屬于疏水的非極性物質有機基料中去。為了增加無機物與有機高分子之間的親合性，一般要用偶聯劑或其它表面活性劑等處理無機物的表面，使它由親水變為疏水性，從而促進無機物和有機物之間的界面結合。

　　偶聯劑和表面活性劑在分子結構和應用性能方面有些相似，但也有差別。二者都是由親水和疏水兩種基團組成。表面活性劑通過分子中親水基團定向吸附在無機顏、填料表面形成單分子層，這是一種物理吸附現象，從而提高顏、填料在基料中的分散性和潤濕性，因此僅是物理吸附，所以表面活性劑有遷移現象影響光澤，外觀和附著力。偶聯劑是通過化學反應和無機顏、填料表面進行偶聯結合并和高分子基料進行交聯，把兩種不同性質的物質結合起來，起橋梁作用，從結合強度，提高顏、填料在基料中的分散程序以及降低界面自由能的幅度，偶聯劑都大大勝過表面活性劑。

　　硅烷偶聯劑由于其特殊的結構組成，被成功用于黏結促進劑、表面處理劑已經幾十年了 現在硅烷偶聯劑已經逐漸成為涂料、油墨系統中不可缺少的組成份。無論是作為添加劑或單獨涂層底漆，都會賦予涂料、油墨絕佳的性能。 硅烷偶聯劑是擁有雙官能基團的分子結構，可用通式表示為Y(CH2)nSiX3，其中Y表示烷基、苯基以及乙烯基、環氧基、氨基、巰基等有機官能團，常與涂料基體樹脂中的有機官能團發生化學結合；X表示氯基、甲氧基、乙氧基等，這些基團易水解成硅醇而與無機物質(玻璃、硅石、金屬、粘土等)表面的氧化物或羥基反應，生成穩定的硅氧鍵。因此，通過硅烷偶聯劑，可在無機物質和有機物質的界面之間架起“分子橋”，把兩種性質完全不同的材料連接在一起。硅醇官能團和硅烷偶聯劑的有機官能團的反應基團可以決定硅烷偶聯劑在涂料體系中起什么作用。

硅烷偶聯劑在涂料和油墨中的作用：

　　（1）提高涂層附著力。（2）提高涂層的耐久性。（3）提高涂層的耐候性。（4）提高涂層的堅韌性。（5）顯著降低填料和顏料的分散粘度，提高顏料分散性。

硅烷偶聯劑在底漆中的的應用：

　　硅原子的共價鍵具有結合有機物和無機物獨一無二的能力，硅氧內部與生俱來的穩定結構，使其成為高性能涂料底漆的重要組成部分。在底漆中運用硅烷偶聯劑可以提高其粘連性、保持其濕度、化學性、防紫外線和增強性；改進填料的分散性。烷氧基硅烷偶聯劑可以與許多有機樹脂相容。事實上，硅烷偶聯劑是很強的極性溶劑，硅烷偶聯劑的聚合作用又來影響聚合物的相容性和最終性質。在有機聚合物和無機物的表面（比如，顏料、填料和玻璃、金屬表面），無機烷氧官能團以共價鍵的形式偶聯的大量有機基。硅烷偶聯劑的有機官能團只要找到與其匹配的有機聚合物就會產生絕佳的效果。

硅烷偶聯劑作為附著力促進劑： 

　　當涂料中含有少量硅烷偶聯劑偶聯溶劑，在其涂布后，硅烷偶聯劑會遷移到涂料與底材的界面，與無機表面上的水分反應，水解生成硅醇基，進而與底材表面羥基形成氫鍵或縮合成—Si—M（M為無機表面），同時硅烷偶聯劑各分子間的硅醇基又相互縮合、齊聚形成網狀結構的膜覆蓋在底材表面。即使在水浸條件下，硅烷偶聯劑偶聯劑改性的涂料在各種無機底材表面附著良好。在漆基與底材之間的交界層內，硅烷偶聯劑與漆基相互作用，形成硅烷偶聯劑與漆基相互滲透的網狀結構，增強了其內聚力和耐水侵蝕的穩定性，并使應力藉以由模量的底材向低模量的漆基轉移，從而顯著提高對底材的附著力。 KH-792（硅烷偶聯劑KH-792） 丙烯酸、醇酸樹脂、環氧樹脂、聚酯、聚氨酯、乙烯基 底涂：用異丙醇稀釋成10％的固體份；添加劑：0.5-3.0％ 用于各種涂料體系對玻璃、鋁材和鋼材表面的附著力增進 KH-570(硅烷偶聯劑KH-570) 丙烯酸、醇酸樹脂、環氧樹脂、聚酯、聚氨酯、乙烯基、不飽和聚酯樹脂 底涂：在酸性（PH-4.0）水中稀釋到0.1％－０.５％；添加劑：0.5-3.0％ 增進自由基交聯的樹脂對無機底材的附著力，如：聚酯樹脂 KH-560(硅烷偶聯劑KH-560) 丙烯酸、醇酸樹脂、環氧樹脂、硝化纖維、酚醛、聚酯、聚氨酯、乙烯基 底涂：用異丙醇稀釋成10％的固體份；添加劑：0.5-3.0％ 用于各種涂料體系對玻璃、鋁材和鋼材表面的附著力增進 KH-171、 KH -151、 KH -172 丙烯酸、醇酸樹脂、環氧樹脂、聚酯、聚氨酯、乙烯基 用于丙烯酸涂料等各種涂料，以及顏料的表面處理。
硅烷偶聯劑作為硬化劑：

　　氨基官能硅烷偶聯劑可作為傳統的環氧樹脂和聚氨基甲酸（乙）酯（一般采用有機硅樹脂）硬化劑。它們會有一種額外的作用，就是硅醇基互相反應，生成硅氧鍵（Si-O-Si），這種過程稱之為縮合反應。這種硅烷偶聯劑的交聯結果，改進了涂層的強度和耐磨性，原因是由于穩定的Si-O-Si硅氧網絡造成。 五、硅烷偶聯劑作為共聚單體 有機功能硅烷偶聯劑應用于溶劑型樹脂合成和溶劑型涂料。有機功能硅烷偶聯劑在溶劑型樹脂合成中作為共聚單體，在溶劑型涂料中作為交聯促進劑以及附著力促進劑，可以達到以下效果： (1)耐侯性 (2)UV穩定性 (3)附著力促進 (4)耐化學品性 硅烷偶聯劑的有機官能團Y必須和其它單體一起反應。通過硅醇官能團Si-OH和基材粘合，產生交聯。
鈦酸酯偶聯劑在涂料油墨的應用：

　　鈦酸酯偶聯劑是美國 Kenrich 石油化學公司于 20 世紀 70 年代開發的一類多功能型助劑，兼有分散劑、潤濕劑、粘結促進劑、固化催化劑、交聯劑、防銹劑和阻燃劑等多種功效 [1] 。與相應的其他助劑相比，鈦酸酯偶聯劑性價比優異，對提高涂料檔次，促進涂料工業發展具有重要意義 。鈦酸酯偶聯劑因與中心元素鈦相結合的親水性基團以及親油基團的不同而異，總的說來，按其化學結構可以分為單烷氧基型、螯合型、配位型 3 種類型。在 3 類鈦酸酯偶聯劑中，單烷氧基型品種最多，含有各種功能基團和特點，適用范圍極廣，價格低，產量高，在涂料工業的應用中具有廣闊的市場空間。

　　 偶聯劑的用量理論上是要使偶聯劑中全部親水反應基團與顏、填料所提供的羥基或質子發生反應，沒必要過量，但實際上的用量，要根據填料的粒度和表面官能團的情況等，來決定最合適的用量。可以用粘度測定法求得粘度和偶聯劑用量的關系。
粘度下降最大點就是最合適的鈦酸酯用量。
根據經驗，偶聯劑用量應該是涂料中固體顏、填料量的1-3％左右，顏、填料的粒度越細，表面積越大，偶聯劑的用量就越多。

　　鈦酸酯偶聯劑廣泛用于涂料工業，是一種多功能性助劑，但也要經過實際應用試驗才能取得最佳效果。為了實現涂料工業現代化，必須廣泛開展鈦酸酯在涂料工業中的應甩研 鑒于鈦酸酯偶聯劑在涂料工業中的應用前景非常廣闊。國內一些單位正在研制、生產鈦酸酯偶聯劑，在鈣、塑材料方面已經有一定程序的應用和發展，涂料品種結構正由低檔向中、高檔產品發展。涂料品種正由傳統的溶劑型涂料逐步向水性高固體分子溶劑，粉末和無機涂料方向發展，除明顯提高涂料的裝飾性和保護性外，又要求涂料向高效能、多功能、特效和專用方向發展，需要各種各樣新型功能涂料。由于鈦酸酯偶聯劑獨特的結構和多品種、多功能的特性。雖然用量少，卻能滿足涂料多方面的性能要求。

　　鈦酸酯偶聯劑應用在涂料中的研究，國外報導得較多，國內研究尚未大量投入。我公司聯合國內部分大專院校及研究單位，投入較大科技力量，做了大量的工作，以各類鈦酸酯偶聯劑為主，輔以多種添加劑，推出了系列十余品種的涂料、油墨、專用助劑，堪與進口助劑比美，價格適中。
應用功能：

　　由于鈦酸酯偶聯劑分子結構中6個不同的功能區的特點，可以根據涂料工業的需要設計出不同基團的鈦酸酯偶聯劑，使其成為特定的，或兼有多種功能的偶聯劑，賦于涂料＼油墨具有如下功能。

　　(1)良好的分散潤濕功能，能明顯提高大部分無機與有機顏、填料在有機基料中的分散性，對炭黑、酞箐蘭、鐵紅、中鉻黃等分散也特有效。

　　(2)防沉性能好，提高貯存穩定性。

　　(3)有助磨作用，能縮短研磨道數和時間，同樣研磨時間可使粒子研磨得更細。

　　(4)能增加漆膜對基材的附著力，提高漆膜對各種金屬，玻璃及無機材料的粘結性，改善耐磨擦性，提高沖擊強度，增加柔軟性。

　　(5)能明顯增加涂料的著色強度和反射能力，提高漆膜光澤，增加覆蓋率。

　　(6)在防火涂料中能產生阻燃效果。

　　(7)在防銹涂料中能起防銹效果

　　(8)能降低涂料體系的粘度，降低樹脂的固化溫度。

　　(9)具有較好的觸變性能，并能提高涂膜的斥水性、耐磨性和耐洗滌性。

　　(10)具有較好的抗氧化性能，及抗紫外線功能。

　　(11)顯著改進涂膜的機械性能，耐侯性，耐鹽霧性及抗泛黃性；
使用方法：

　　鈦酸酯偶聯劑能在顏、填料表面進行化學反應：形成單分子層發揮每個分子的橋梁作用，因此用量少、作用大。為了使少量鈦酸酯偶聯劑能夠均勻分布在顏、填料表面：就要采用有效的使用方法，并要遵循如下原則：不要另外再添加表面活性劑，因為它會干擾鈦酸酯在填料界面上的反應，這樣才能發揮其應有的效果。

　　根據偶聯劑的結構類型，耐水性，實際使用對象和使用場合，應采取不同方法，現將幾種使用方法介紹如下：
(1)顏、填料預處理法：

　　將鈦酸酯偶聯劑予先包覆到顏、填料表面的方法，雖然比較麻煩，但這樣處理的效果比較好。

　　方法是：將偶聯劑溶解在少量甲苯，二甲苯等烴類溶劑中，加入顏、填料里，在高速攪拌下(約1000轉/分)適當升溫至90℃左右攪拌約半小時左右，使每個顏、填料顆粒都能包覆上一層偶聯劑。顏填料經偶聯劑包覆后，就可按通常方法配制涂料。
(2)直接添加法：

　　在制漆過程中，在高速分散之前直接加入偶聯劑的方法。

　　方法是：將稱量偶聯劑用溶劑汽油，二甲苯等溶劑將偶聯劑溶解，再分散到有機基料中，再加入顏料，填料進行高速分散，再按通常方法配制涂料。
水性涂料使用水溶性偶聯劑，處理方法同上述一樣溶劑換成水就可以了。