有机硅及其在防水材料中的应用.pdf

第25卷1996年第1期广西化工43

有机硅及其在防水材料中的应用

吴楷

(首都师范大学化学系北京100037)

摘要从有机硅基本性质出发,就其在防水材料中的应用问题进行探讨。
关键词硅酮硅油防水材料

有机硅是分子结构中含有元素硅的高分硅塑料等一系列含有元素硅的高分子材料。
子合成材料。一般系指聚硅氧烷而言,包括通常所说的有机硅产品就其结构意义而言,
硅油、硅树脂、硅橡胶和硅烷偶联剂四大门是指聚硅氧烷类(例如硅橡胶是聚硅氧烷橡
类约数千个品种。胶、硅油是聚硅氧烷流体等)。制备有机硅产
有机硅聚合物的主链是一条由硅原子和品的原料是各种有机硅单体,为甲基氯硅烷
氧原子交替组成的稳定骨架,侧链通过硅原(甲基单体)、苯基氯硅烷(苯基单体)、甲基
子与有机基为甲基、苯基、乙烯基等相连。这乙烯基氯硅烷、乙基三氯硅烷、丙基三氯硅
种特殊的结构与组成,使它集无机物特性与烷等。其中甲基氯硅烷最重要,其用量占整
有机物功能于一身,不但具有无机物二氧化个单体总量的90%以上。
硅的耐高低温、耐老化、耐臭氧、电绝缘、阻有机硅产品的基本结构单元是-Si-O
燃、耐腐和生理隋性等优异性能,而且也有-和硅原子的余键相接的各种有机基团。与
象有机高分子材料易加工的优点,可根据不其它高分子材料相比,这种结构特征使得有
同需要制成满足各种用途的产品。机硅材料具有下列的优良性能。
20世纪是能源、电子技术、新型材料和1.1耐温度变化
生命科学从发展走向应用的时代。而新型材以硅-氧键为主链结构的有机硅产品,
料又是能源、电子技术的基础。有机硅作为由于其键能高,所以热稳定性好。一般硅油
新型化工材料以其可靠性高、广泛性在近40使用温度可超过200℃,硅橡胶和硅树脂的
年里已经成为高分子材料发展中的佼佼者之使用温度也在250℃以上。有机硅不但耐高
一。目前世界各国有机硅材料总生产能力约温,而且也耐低温,可在一个很宽的温度范
为50万t/a,折合单体生产能力为100万t/围内使用。尤为突出的是,产品的物理和化
a。进入80年代后,世界有机硅产量年均增长学性质受温度影响甚小,这种特性与有机硅
速度在10%以上。而作为功能性材料,则是分子是易挠曲的螺旋状结构有关。
有机硅开发和应用的重要方面。1.2耐候性
有机硅的主要性能特征主链为Si-O-的有机硅产品分子中,
1无双键存在,而且其链长度大约是普通-C
有机硅是包括硅油、硅橡胶、硅树脂和-C-键的一倍半。这种稳定长链结构使得
44广西化工第25卷1996年第1期

有机硅具有比其它高分子材料更好的耐辐酯)是强有力催化剂可以降低缩合温度和时
射、耐臭氧能力。所以,在自然环境下有机间。经防水处理的织物,由于其经纬交织点
硅的使用寿命可达几十年,实际使用寿命已的间隙基本不变,所以空气和水汽依然可以
达廿年的实例并不鲜见。透过。
1.3低表面张力和低表面能经有机硅处理的织物,不仅具有优良、耐
久的防水性能而且由于最终形成网络化大
由于有机硅分子间有较大距离,所以分,
分子进一步提高其弹性和柔软度的结果而
子间作用力要比碳氢化合物弱得多。以流动,,
使织物的柔软性、耐磨性和抗绉性等性能大
性硅油为例,与矿物油相比,其粘度和表面
大改善。这是近年来有机硅化合物在织物整
张力都小得多(在常温下前者仅相当后者的
理中最受欢迎和重视的的原因之一。
1/2～2/3),表面张力低表示具有高的表面活
性。所以,硅油具有优良的消泡抗泡性,与2.2涤棉织物的拒水整理
其它物质的隔离性、润滑性以及良好的成膜疏水性很差的涤棉织物的拒水整理,一
性。而后者正是形成各种防水剂的主要原因。般采用阳离子型羟基硅油乳液和含氢硅油乳
液为工作液,含氢硅油乳液中氢基的含量直
2有机硅在防水材料中的应用接影响拒水效果。羟基硅油乳液与含氢硅油
2.1织物的拒水整理慨述乳液的用量比一般为7∶3～9∶1。下面是总
量为涤棉织物拒水整理剂配方示例
织物的拒水整理是一种透气性防水处300kg:
理,对某些特殊需要的织物(如维纶帆布、风
品名用量(kg)
雪衣、登山服以及防水的涤棉织物等),将疏
甲基羟基硅油乳液浓度30%9
水性物质沉积或吸附于织物的纤维和纱线
甲基含氢硅油乳液浓度30%2.9
上赋予织物的一种不沾水但空气和水汽
,,醋酸锌3.0
依然能透过的能力。拒水整理所用的整理剂水溶性环氧树脂浓度16%3.0
种类很多,其中又以有机硅和有机氟化合物二羟甲基二羟基
最有效。它们都能在保持良好透气前提下赋乙烯脲树脂浓度42%6.3
予织物高度耐久的拒水性,并具有穿着对皮水276.4
肤无毒,无公害,省能,省资源的特点。但
有机硅化合物相比之下更经济。目前国内采此外,乙基含氢硅油也可用作涤棉织物
用的拒水整理剂配方多是以甲基含氢硅油乳拒水整理剂。例如每L含75G乙基含氢