对话瓦克:首创α-硅烷改性聚合物技术

健康   科学   2024-09-23 19:00   上海  
一年一度的上海胶黏剂行业展圆满闭幕
这是一个值得翘首以待的行业盛典
汇聚了胶黏剂行业上下游知名厂商

在此,特别致谢
2024年中国上海国际胶粘剂及密封剂展览会主办方的盛情邀请
提供与知名厂商面对面深度专访机会


胶界 | 讲述有深度广度温度的胶黏剂故事


每次讨论硅烷改性聚合物时,都要犯愁一会,因为不同公司对此类高分子起了各色名字,如MS、SMP、STP、STPE、SPUR、SPU……,看着就觉得傻傻分不清楚。这几个英文缩写名字所对应的化学含义是有些区别,但其实都属于硅烷改性聚合物。

硅烷改性聚合物(SMP)是硅烷改性聚醚(MS、STPE)、硅烷改性聚氨酯(SPUR、SPU、STPU)等以硅烷封端的高分子材料的统称。它兼具有机硅和聚氨酯的优点,用途更加广泛。

硅烷改性聚合物的分子结构特点是每个高分子聚合物两端均连接硅氧烷基团,硅氧烷基团具有一定的活性,在常温下能与空气中的水气发生水解反应生成相应的硅醇;生成的硅醇基团之间能进行脱水缩合反应,从而形成带硅氧烷结构的高分子产物。简单地说硅烷改性聚合物依靠湿气反应,最终实现完全固化

硅烷改性聚合物领域,有多家知名外企皆有自己独到的技术产品线,其中瓦克的α-硅烷改性聚合物技术则独具特色

在2024年中国上海国际胶粘剂及密封剂展览会上,瓦克展示了一系列α-硅烷改性聚合物,其中就包括这届展会上重点推出的GENIOSIL@ STP-E基础聚合物。

《胶界》受邀对瓦克建筑有机硅部门的中国区业务总监陆晓勇先生进行了专访,深度探究了瓦克α-硅烷改性聚合物产品的特色及其内在机理。

陆晓勇介绍说,α-硅烷改性聚合物是瓦克的专利技术,应用范围比较广,包括建筑、轨道交通消费电子和各类工业领域。

“由于现在中国经济正从量往质的方向发展,比如在建筑行业,现在的建筑现在越来越关注精装修房和老房翻新。在这个过程中,消费者对环保和材料的健康越来越关注。”而瓦克的α-硅烷改性聚合物在建筑领域最大的优势就是环保
由于这类产品不需要锡类重金属催化剂就能实现深层固化,所以工业运用中,可以满足包括中国、欧盟和美国在内的各项环保标准。除此以外,基于瓦克原料制备的产品能够粘接多种复合材料,在轨道交通及新能源等多种工业应用场景下都有出色的粘接性能。
另外一个特征是,这类产品表面脱粘和深层固化的速度非常快。在工业应用中,它的力学强度和机械性能很快能够体现出来。所以在流水线作业和装配线上,就能大大提高生产效率。

α-硅烷改性聚合物是瓦克在21世纪初的首创技术,经过20年的发展演变,如今已经衍生出性能层次丰富的系列特色产品,其大致分子结构如下所示:

当聚合物封端硅烷上的有机官能团(如NCO)与硅氧烷上的硅(Si)之间只通过一个亚甲基链接时,称之为α-硅烷改性聚合物。其核心在于所用封端硅烷为α-硅烷,它的分子结构如下左图所示:

α-硅烷与我们传统所用的硅烷(称为γ-硅烷,分子结构如上右图所示)的结构区别在于前者Si与活性官能团(X)之间的亚甲基个数只有一个,后者则有三个亚甲基单元的长度决定了硅氧烷基团的反应活性。

从分子结构角度分析完α-硅烷技术核心后,就能很好理解为何瓦克产品相比其它传统硅烷改性聚合物会拥有更多的优点了。

另外,瓦克的树脂产品中不含游离态的异氰酸酯,这得益于其独特的工艺路线,反应彻底,没有残留组分,得到的产品纯度高,客户买到的树脂产品有效成分也会更高。最终,客户在生产时可以实现添加更少的树脂,实现相同甚至更优的性能。
基于α-硅烷改性聚合物技术,瓦克推出了一系列各具特点的产品。
1.适用于弹性胶粘剂&密封胶的GENIOSIL®STP-E:
GENIOSIL®STP-E是完全封端官能化的基础聚合物,可实现各种不同强度、模量和回弹性的性能,非常适合用于配制机械性能优异的胶粘剂和密封胶。GENIOSIL®STP-E粘度低,因此易于加工,胶粘剂生产过程简便高效,最终产品表面脱粘彻底、深层固化快,广泛应用于家装领域。
2.适用于高拉伸强度抗剪切材料的GENIOSIL®XT:
GENIOSIL®XT系列产品属于新型硅烷封端聚合物。该系列产品粘度极低,固化后不仅具有较高的内部强度,同时其弹性和抗撕裂性也非常出色。GENIOSIL®XT聚合物适用于不断承受高动态负载的应用领域,如轨道交通或弹性防水膜等。典型的最终产品包括工业胶粘剂、液体防水涂料等。

3.适用于高强度胶粘剂的GENIOSIL®XB:

GENIOSIL®XB系列产品粘度低、硬度高,可实现高强度的粘结或者硬涂层应用。它们在固化时不会起泡,并能够迅速达到预定强度,无需界面剂便可牢固粘合。GENIOSIL®XB适用于配制不同材料间高强度粘接的粘合剂,如建筑结构粘接、免钉胶、瓷缝宝等。

此外,还有适用于低模量要求的GENIOSIL®XM和适用于防水应用的GENIOSIL®WP系列硅烷改性聚合物产品。

陆晓勇在最后总结瓦克硅烷改性聚合物技术的方向时谈到,瓦克希望把这一类树脂的应用面设计得宽泛一些,把生产产品的选择权和自由度留给客户。

他说,这些产品的设计理念最后归结到一点,就是能够符合未来的发展趋势,即满足不同国家和区域对环保的要求,并且着眼关注新经济背景下的市场机遇。

了解完瓦克在21世纪初首创的α-硅烷改性聚合物技术后,不得不感叹:瓦克果真是全球特种化学产品的创新和技术领导者之一!

在众多SMP技术路线中,瓦克开发了特有的α-硅烷改性聚合物技术,不仅建立起属于自己的技术护城河,而且这一技术着眼可持续发展和环保需求,面向未来,可谓拥有广阔的市场前景。

参考资料:瓦克宣传资料《密封和粘接用α-杂化聚合物》、瓦克官网、上海希森官网

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