SP-1000特殊改性硅烷偶联剂 | 小用量，大用途
2021-08-08 21:41
「绿色」、「环保」、「可持续发展」是中国涂料行业的新标签。
中国在水性涂料行业率先发力已经让国内水性涂料技术走在了世界的前沿。水性化进程在各个涂料领域中正如火如荼的开展，水性比例不断攀升。相比溶剂型体系，水性涂料在环保方面具有无可比拟的优势，产品创新和科技升级也让水性涂料的性能不遑多让，「水性化」功在当代，利在千秋！
水性涂料体系囿于自身配方设计的限制，在诸多方面的性能最初表现并不尽人意，性能助剂在改善其性能方面不可或缺。
其中，硅烷偶联剂作为一类重要的性能助剂，表现出类拔萃，在改善水性涂料性能中至关重要。
同泰化学提供全系列的硅烷偶联剂产品，可匹配各种涂料、胶粘剂和密封胶体系，在改善机械性能、提高基材粘接、增强涂层耐性方面效果显著。
特别值得一提的是，同泰化学为了助力水性化进程，创新地研发出了「水性」硅烷性能助剂，专门为水性涂料配方开发，「小用量，大用途」，为中国的涂料水性化进程助力添彩。
有机硅偶联剂？
有机硅偶联剂（Silane Coupling Agent）是一种以硅原子为中心的小分子化合物，其应用历史可追溯到上世纪 40 年代，美国约翰霍普金斯大学的Ralph K. Witt率先把硅烷偶联剂应用在玻纤处理中。随即，硅烷偶联剂作为「工业味精」在更广阔的领域中发展出了更丰富的应用。
有机硅偶联剂——如其名字所示——可以像「桥梁」一样「偶联」两相界面，形成一座「分子桥」联接两种表面：有机表面和无机表面。硅烷偶联剂的有机基团可以与对应的有机基团发生反应，连结有机表面；其水解基团可以通过反应与无机表面的活性羟基发生反应，连结无机表面。如此，硅烷偶联剂就在无机和有机界面之间形成了牢固化学键合。
硅烷偶联剂可用来提高树脂涂层对底材的附着力，改善填料在树脂中的结合力，同时改善涂层本身的漆膜耐性。虽然是小分子的有机硅化合物，硅烷偶联剂也表现出了与硅树脂、硅橡胶和硅油等有机硅聚合物共通的特性，例如：优异的耐热性、耐水性、低表面能等特点。
硅烷偶联剂与无机界面之间的反应需要有水参与。在微量水存在的情况下，硅烷偶联剂水解基团即可发生水解反应，生成硅羟基，硅羟基继而与无机物材料表面的羟基发生缩合反应，完成化学键合。
Figure 1.硅烷偶联剂的水解缩合反应
鉴于硅烷在水中的不稳定性，传统的硅烷偶联剂更多适用于溶剂型或者无水配方。在水性配方中，硅烷偶联剂的应用受限于它在水介质中的稳定性：硅烷偶联剂会在水中提前发生水解缩合，继而失效。
硅烷偶联剂在水性配方中的应用，需要其结构上的突破性创新。
水性硅烷偶联剂？！
水性硅烷偶联剂的概念乍一看于原理上相悖，但同泰化学的工程师们找到了一种完美的平衡方案。硅烷与水的反应性和其在水介质中的稳定性一般认为无法兼得，水性硅烷偶联剂，其水解基团在水中的反应性/稳定性平衡是控制关键。同泰化学研发的水性硅烷产品，可以使其在不牺牲反应活性的前提下，极大地提高在水性配方中的稳定性。
Figure 2. 水性硅烷的结构设计要同时考虑到其反应活性和水中稳定性的平衡
同泰化学创新地利用传统硅烷偶联剂作为蓝图，将其在一定程度上水解缩合，形成具有一定聚合度的线性齐聚物。该制备过程中必然消耗掉一部分水解基团，但新生成的分子中，水解基团的数量要多于单体硅烷偶联剂中的数量；同时，齐聚物中的有机基团的数量也随着聚合度成倍的增加。最终生成的齐聚物分子在无机和有机反应端都具有更多的官能团。
那这个过程中，是如何调节「水解基团的反应性/稳定性平衡」的呢？
原来，水解基团的反应活性和同一个硅原子上水解基团的数量是有关系的：即同时有三个水解基团时，第三个基团活性最高；当被反应掉一个之后，剩余水解基团再参与水解缩合反应时，其活性相应降低。
齐聚物分子中虽然水解基团的数量增多了，但是其单个基团的反应活性有所下降，整体的反应活性不升反降，也因此获得了我们需要的「在水性介质中的反应稳定性」。同时，齐聚物分子的亲油的特点，也能使它在水性配方中能主动趋利避害，更倾向于藏在油相当中，只等施工过程中才真正发挥作用。
SP-1000 ！！
SP-1000是同泰化学推出的水性硅烷产品，其出色的效果已在多种应用当中被反复验证，广受客户赞誉。
SP-1000是具有环氧官能团的齐聚物，其结构中的有机基团——环氧基团——具有通用性，可与许多不同的有机官能团反应；齐聚物上同时具备水解基团，可以与无机基材牢固结合。SP-1000可以用作溶剂型体系，也可以用作水性体系。其最大的优势在于，它比传统的单体硅烷大大提升了水解稳定性。
在水性介质中平衡的水解性/稳定性，使 SP-1000 硅烷与水性体系广泛兼容：
用于环氧分散体等各种环氧体系中，提高基材附着力和耐腐蚀性能；
用于丙烯酸乳液、苯乙烯丙烯酸乳液中，提高湿态附着力和耐水性；
用于水性聚氨酯等配方，明显改善耐盐雾性能；
……
Figure 3. SP-1000典型应用举例
SP-1000已经被广泛用在涂料、胶粘剂和密封胶配方中，包括装饰性油漆和保护涂料、木器漆、重防腐涂料、金属保护和防腐底漆、印刷油墨，丝网印刷油墨、瓷砖胶和密封胶。作为性能助剂，SP-1000能够明显漆膜性质。在低至0.1%wt（重量百分比）的添加量下，就可帮助改善干态和湿态附着力，提高涂料、胶粘剂和密封胶配方的耐腐蚀、改善机械性能。
SP-1000与传统的硅烷相比具有更低的VOC释放当量，为助力环保绿色的中国涂料行业不遗余力！
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