CN103897190B - 一种有机硅树脂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机硅树脂及其制备方法与应用。该有机硅树脂包括如下质量百分比的配方组分：四甲氧基硅烷或/和四乙氧基硅烷20～30%、甲基三甲氧基硅烷基20～30%、四乙氧基硅烷基20～30%、氢化硅烷催化剂5～10%、缩合催化剂5～10%、溶剂余量。上述有机硅树脂显著改善了有机硅树脂在附着体表面的附着力，改善了其耐老化性能，使其具有在常温下迅速自行干燥的特性。同时赋予其优异的耐水性、耐热性和硬度等力学性能。因此，该有机硅树脂可以在玻璃表面处理、金属表面处理、石材表面处理或涂料技术领域中的应用。其工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低，适于工业化生产。

Description

一种有机硅树脂及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种有机硅树脂及其制备方法。

背景技术

随着我国国民经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，以及建筑师设计理念“人性之于建筑”的提升，建筑物越来越向高层、高档、多功能方向发展。因此建筑幕墙产品也必然向高新技术和多功能的方向发展，才能适应人们日渐增强的环保节能意识，满足市场对建筑幕墙功能的需求。

在温带气候例如欧洲大陆和英国地区，建筑界对于双层幕墙的应用很广，建筑界专家认为双层幕墙能够降低制冷负荷，便于良好的自然通风，便于采光，控制噪声，降低热能消耗等。

20世纪对幕墙的要求在很多方面都有了提高.从而确立了新的建筑、生产、安装及功能原则。这方面的发展与幕墙防火、隔音、防水、密封性、防潮、隔热、防雷、防雷达、遮阳、自然采光及通风等功能的改进携手同步。现在，幕墙设计和施工关注的焦点已经转向了重视客户的长期满意度。因此，对质量、功能性及资本成本的要求逐渐提高。通过保证按计划设计、施工.尽量减少所需的资金和相关风险从而优化整个施工顺序也日益重要。这意味着通过优化功能、成本和效率要提供令客户满意、复杂性可控的产品和服务。

20世纪90年代之前，世界范围内的玻璃幕墙普遍使用没有任何功能性的玻璃，随着世界的发展，人们对于生活环境要求的不断提高，因此对既有玻璃幕墙进行的改造迫在眉睫。

目前市场应用在玻璃表面的树脂主要为聚氨酯树脂，由于聚氨酯在硬度方面并不是很好，常温干燥的情况下，硬度可以达到1H，手指很容易破坏膜层的外观，采用高温干燥虽然可以提高膜层的硬度，但是在既有的玻璃幕墙上施工，采用高温烘烤又很难实现。

目前市场中的高分子材料在形成膜层时与玻璃的附着性方面存在比较大的问题，由于玻璃表面形成羟基，而普通高分子材料分子链中基本没有羟基，因此在玻璃表面的附着性只是简单的物理吸附，不能够形成键合之间的作用。

伴随着玻璃幕墙行业的整体发展，对后期改造的玻璃幕墙的要求越来越高，由于玻璃幕墙建设在户外的环境下，人为的、环境的影响，对膜层的损伤程度会越来越严重，因此，需要开发出一种新的能满足行业、市场发展需要的新材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种自干型、高硬度有机硅树脂及其应用。

本发明的另一目的是提供上述有机硅树脂的一种工艺简单，条件易控，生产成本低的制备方法。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种有机硅树脂，包括如下质量百分比的配方组分：

以及，一种有机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：

按照上述有机硅树脂配方分别称取各组分；

将称取的所述甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和四甲氧基硅烷或/和四乙氧基硅烷溶解于70～90℃溶剂中并混合2～5h后，加入氢化硅烷催化剂、缩合催化剂反应1～2h，冷却，得到所述有机硅树脂。

以及，上述有机硅树脂配在玻璃表面处理、金属表面处理、石材表面处理或涂料技术领域中的应用。

上述有机硅树脂通过氢化硅烷催化剂、缩合催化剂使得甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷对四甲氧基硅烷或/和四乙氧基硅烷改性，从而显著改善了有机硅树脂在附着体特别是玻璃表面的附着力，提高了其耐老化性能，使其具有在常温下迅速自行干燥的特性。同时赋予其优异的耐水性、耐热性和硬度等力学性能，其兼具有无机材料的刚性和聚合物的柔性、加工性等特点。因此，该有机硅树脂具有较广的应用范围，如可以在玻璃表面处理、金属表面处理、石材表面处理或涂料技术领域中的应用。

上述有机硅树脂制备方法只需按配方将各组分进行混合反应改性处理即可得到产品，其制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种自干型、高硬度有机硅树脂及其应用。该一种有机硅树脂，包括如下质量百分比的配方组分：

具体地，上述四甲氧基硅烷或/和四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷。该两组分均可以市购获得。

上述氢化硅烷催化剂优选为四氯硅烷。上述缩合催化剂优选为羟醛缩合物，具体为脂肪酮。

上述溶剂为液态醇。具体地，该液态醇优选为甲醇或/和乙醇。

由上述可知，上述有机硅树脂通过氢化硅烷催化剂、缩合催化剂使得甲基三甲氧基、四乙氧基硅烷对四甲氧基硅烷或/和四乙氧基硅烷改性，从而显著改善了有机硅树脂在附着体特别是玻璃表面的附着力，提高了其耐老化性能，使其具有在常温下迅速自行干燥的特性。同时赋予其优异的耐水性、耐热性和硬度等力学性能，其兼具有无机材料的刚性和聚合物的柔性、加工性等特点。

因此，正是由于该有机硅树脂具有上述优异的特性，该有机硅树脂具有较广的应用范围，如可以在玻璃表面处理、金属表面处理、石材表面处理或涂料技术领域中的应用，如可对原有玻璃幕墙进行功能性改造，能够推动玻璃幕墙行业的整体发展。

在具体实施例中，该利用该有机硅树脂作为金属表面罩面、其他金属材料及石材表面的罩面。

另外，还可以将该有机硅树脂与无机纳米复合材料混合改性，制备出有机硅树脂/无机纳米复合材料，使得该复合材料具有更加优异的兼具有无机材料的刚性和聚合物的柔性、加工性等特点，同时无机纳米材料与聚合物之间的协同作用可增强聚合物/无机纳米颗粒复合材料的性能，如提高耐水性、耐热性、力学性能等。利用无机纳米微粒的特殊性能，可制备新的功能材料，如高硬度、耐摩擦、耐刮伤、防腐蚀、导电、紫外和红外屏蔽等材料。

为了使得被附着体如玻璃幕墙的美观、节能等效果越来越被人们所接受，可以在该有机硅树脂中添加相应的颜填料，使得玻璃幕墙有不同的颜色及功能，如在有机硅树脂中添加不同的颜料及功能性材料，可以提高整体的市容市貌。

相应地，本发明实施例还提供了上述有机硅树脂的一种制备方法，该方法包括如下步骤：

S01.按照上述有机硅树脂配方分别称取各组分；

S02.将上述步骤S01中称取的甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和四甲氧基硅烷或/和四乙氧基硅烷溶解于70～90℃溶剂中并混合2～5h后，加入氢化硅烷催化剂、缩合催化剂反应1～2h，冷却，得到所述有机硅树脂。

具体地，上述步骤S01中有机硅树脂配的配方以及配方中的各组分优选含量和种类如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

上述步骤S02中，在70～90℃下，甲基三甲氧基氧基、四乙氧基硅氧烷、四甲氧基硅烷或/和四乙氧基硅烷在氢化硅烷催化剂、缩合催化剂作用下，相互之间发生脱水缩合反应。

上述有机硅树脂制备方法只需按配方将各组分进行混合反应改性处理即可得到产品，其制备方法工艺简单，条件易控，成本低廉，对设备要求低的特点，适于工业化生产。

现以具体有机硅树脂的配方和制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

一种有机硅树脂及其制备方法：

该有机硅树脂含质量百分比配方组分为：四甲氧基硅烷20%、甲基三甲氧基硅烷20%、四乙氧基硅烷20%、四氯硅烷催化剂5%、脂肪酮缩合催化剂5%、余量为甲醇溶剂。

该有机硅树脂制备方法：

将本实施例1称取的四甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷在甲醇溶液中70℃下混合3h后，加入四氯硅烷氢化硅烷催化剂、脂肪酮缩合催化剂反应2h，冷却，得到所述有机硅树脂。

实施例2

一种有机硅树脂及其制备方法：

该有机硅树脂含质量百分比组分为：四乙氧基硅烷30%、甲基三甲氧基硅烷20%、四乙氧基硅烷20%、四氯硅烷催化剂10%、脂肪酮缩合催化剂10%、余量为甲醇溶剂。

该有机硅树脂制备方法：

将本实施例1称取的甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和四乙氧基硅烷在甲醇溶液中70℃下混合3h后，加入四氯硅烷催化剂、脂肪酮缩合催化剂反应2h，冷却，得到所述有机硅树脂。

实施例3

一种有机硅树脂及其制备方法：

该有机硅树脂含质量百分比组分为：四乙氧基硅烷25%、甲基三甲氧基硅烷30%、四乙氧基硅烷28%、四氯硅烷催化剂5%、脂肪酮缩合催化剂6%、余量为乙醇溶剂。

该有机硅树脂制备方法：

将本实施例1称取的四乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷和四乙氧基硅烷在乙醇溶液中90℃下混合2h后，加入四氯硅烷催化剂、脂肪酮缩合催化剂反应1h，冷却，得到所述有机硅树脂。

性能测试：

将本实施例1至实施例3制备的有机硅树脂涂覆在玻璃幕墙上，干燥后对涂层进行性能测试，各项性能的测试方法按照本领域常规的方法即可。相关性能测试结果如表1所述：

表1

综合表1中数据可知，上述实施例制备的有机硅树脂随着四甲基硅氧烷含量的增加，膜层硬度随之增加，对硬度起到关键作用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种有机硅树脂，由如下质量百分比的配方组分组成：

所述氢化硅烷催化剂为四氯硅烷，所述缩合催化剂为羟醛缩合物，所述羟醛缩合物为脂肪酮。

2.根据权利要求1所述的有机硅树脂，其特征在于：所述溶剂为液态醇。

3.根据权利要求2所述的有机硅树脂，其特征在于：所述液态醇为甲醇或/和乙醇。

4.一种有机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：

按照权利要求1～3任一所述有机硅树脂的配方组分分别称取各组分；

将称取的所述甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷和四甲氧基硅烷或/和四乙氧基硅烷溶解于70～90℃溶剂中并混合2～5h后，加入氢化硅烷催化剂、缩合催化剂反应1～2h，冷却，得到所述有机硅树脂。

5.根据权利要求1～3任一所述有机硅树脂在玻璃表面处理、金属表面处理、石材表面处理或涂料技术领域中的应用。