户外涂料，也称为耐候涂料，必须能够承受自然界的风吹雨打、温度变化、紫外线照射等恶劣条件。有机硅树脂由于其分子结构中不存在不饱和键，因而对大气腐蚀具有出色的抵抗力，紫外线难以导致其分解或交联。长期暴露在户外环境下，有机硅树脂涂料不会出现失光、粉化、变色等问题，保持漆膜的完整性，展现出卓越的耐候性能。例如，纯硅树脂涂层即使在户外暴露长达12年，也能保持无失光、无变色、无脱粉，涂层依然完整，显示出其出色的耐候性。这种特性使得有机硅树脂能够与易粉化的颜料配合，制成不粉化的涂料。
由于有机硅树脂的生产成本较高，且其固化性能和对基材的粘附性尚未达到理想状态，因此很少直接用作耐候涂料的基料。涂料工业中，通常会利用有机硅树脂的耐候性来改性其他有机树脂，以此作为耐候涂料的主要基料。常见的改性树脂包括有机硅改性的醇酸树脂、聚酯树脂、丙烯酸树脂、聚氨酯树脂等，这些改性后的涂料不仅耐候性和装饰性能优越，而且成本效益显著。不必再为耐候涂料烦恼，今天就让我们一起来盘点那些有机硅耐候涂料！
耐候涂料
有机硅耐热涂料的特性
近年来，改性技术取得了显著进展，成为有机硅树脂涂料研究的主要方向之一。这些改性后的有机硅树脂涂料相较于未改性的有机树脂涂料，在耐候性、装饰性、耐热性、绝缘性和耐水性等方面均有显著提升，且价格更为经济，施工更为简便。
改性树脂的耐候性与其配方中有机硅的含量成正比。常温干燥型改性树脂中有机硅的含量一般在20%至30%之间，而烘干型改性树脂中有机硅的含量可以达到40%。此外，改性树脂的耐候性还受到用作改性剂的有机硅低聚物组成的影响。有机硅低聚物中Si—O—Si键的数量越多，其耐候性越好，这一数量是决定树脂耐候性的关键因素。因此，在配方设计时，应优先选择甲基基团与苯基基团比值较大的有机硅低聚物。
有机硅改性的醇酸、聚酯、聚丙烯酸酯等涂料的耐候性显著提高，适用于室外长效、高装饰性保护涂料。特别是有机硅改性的醇酸树脂涂料，不仅保留了原有的气干特性，而且耐候性大幅提升。有机硅改性的聚氨酯涂料广泛应用于飞机蒙皮、大型储罐表面、建筑屋面和文物保护等领域。有机硅改性常温干型醇酸树脂漆的耐候性比未改性醇酸树脂漆提高了50%以上，保光性和保色性增加了两倍。
由于耐候性能的提升，可以减少设备维修费用的75%，因此在经济上更为划算。这种涂料常用于重防腐蚀漆，使用金属皂作催化剂常温固化，适用于永久性钢铁构筑物及设备的涂饰保护，如高压输电线路铁塔、铁路桥梁、货车、石油钻探设备、动力站、农业机械等，并适用于严酷气候条件下的海洋船舶水上部分涂装。即使使用10年后，漆膜依然保持完整，外观良好。聚氨酯改性硅树脂耐候涂料作为室外涂料，相较于醇酸改性硅树脂涂料，具有更好的化学稳定性。丙烯酸及聚酯改性硅树脂耐候涂料一般使用三聚氰胺树脂作固化剂，适用于土木建筑、屋顶或壁面的防水涂料。
由此可见，将具有耐紫外线、强憎水性的有机硅树脂引入醇酸树脂的结构中，使醇酸树脂漆膜的保光性、抗粉化性、保色性、耐候性有很大的改进，提高了醇酸树脂的户外使用价值。可用作户外钢结构件和器具的耐久性涂料。如自干型改性醇酸树脂多作维护性涂料，适用于永久性建筑及设备，例如高压输电线路的铁塔、铁路桥梁、货车、石油钻探设备、动力站、农业机械等涂饰保护，并适于严酷气候条件下，使用于海洋船舶的水上部分涂装。
在生产过程中，漆料和颜料经过精细研磨，以达到22微米级的细度。在标准条件下（涂-4杯测试，温度25℃），不同颜色的漆黏度有所差异：红色漆的黏度范围为40至80秒，白色漆为50至60秒，而黑色漆同样介于40至80秒之间。
这种漆属于常温干燥型，主要用于重要的防腐蚀涂层，适用于多种永久性钢铁结构和设备，包括高压输电铁塔、石油钻探设备、铁路桥梁、货车、动力站和农业机械等。它也能适应恶劣的气候条件，如海洋船舶的水上部分涂装。与未改性醇酸树脂漆相比，这种漆在耐候性、保光性、保色性方面表现更优，有助于降低设备的维护成本。
有机硅改性聚酯树脂漆，作为一种烘干型漆，主要用于金属板材、预涂装金属板和铝质屋面板等的装饰和保护。它展现出卓越的耐候性、保光性、保色性，不易褪色或粉化，涂层坚韧且耐磨损。经过七年的户外使用，漆膜依然保持完好，无需重新涂装。与其它类型的漆相比，有机硅改性聚酯漆在户外曝晒对比试验中表现出色。
尽管有机硅改性聚酯树脂漆的成本略高于普通醇酸树脂漆，但远低于氟树脂漆，无论是从经济角度还是性能角度来看，它都是一种优质的耐候漆。
有机硅树脂的特殊结构赋予了其优异的保光性、耐候性、耐污性、耐化学介质和柔韧性。将这些特性引入丙烯酸主链或侧链，制得的有机硅改性丙烯酸酯树脂漆，不仅耐候性好，保光和保色性能也出色，不易粉化，光泽度高。这种漆广泛应用于金属板材预涂装、建筑预制金属板和机器设备的涂装，户外耐候期限可达到15年。有机硅丙烯酸外墙涂料可常温固化且快干，施工方便。有机硅改性丙烯酸酯漆分为常温干型和烘干型，其中烘干型的耐候性能更优。有机硅改性脂肪族聚氨酯树脂显著提高了耐温性和耐候性，适用于飞机蒙皮涂料。
使用有机硅改性树脂耐候漆时，需要注意涂膜必须完全固化后才能展现其优异的耐候性能。如果涂膜固化不充分或干燥不良，其耐候性能也会受到影响。
以纯有机硅树脂为主要成膜物的外墙涂料能有效防止潮湿对建筑的破坏。这些涂料在建筑材料表面形成稳定的、高耐久性的三维网络结构，能够抵抗外界液态水的渗透，同时允许水蒸气自由透过。这意味着外墙涂料可以防止外界水分侵入墙体，同时确保墙体内的潮气得以释放。
有机硅树脂耐候涂料
在混合器中加入甲基三甲氧基硅烷20份、异丙醇17份、固体粉末状硅树脂（520g硅酸四乙酯40、600g异丙醇、180g水和10g冰醋酸混合均匀，在常温下水解48h，用2h加热到80℃）30份、硅溶胶（pH：2.5～3，SiO2含量为20%～21%，平均粒径10～20μm）25份、阳离子型表面活性剂（サンスタット2012A）1.5份和丁基溶纤剂6.5份混合均匀。由放热自动升温至50℃，放置2h自然冷却至常温，却成涂料，其pH值为4.5。
施工及配套要求
脱脂铜板、脱脂铝板、添加石棉的水泥板和无机材料上，以一般的涂布方法涂布后，于120℃烘烤20min。若涂三道时，一道厚度为4～8μm，于120℃烘烤40min，二道为120℃烘烤10min，第三道为120℃下烘烤40min，三道漆膜总厚为14～23μm。
性能
干燥漆膜厚40μm（在钢板上）的针孔测定结果稍微有显示（用PRD2000V放电探针），耐酸性（30%硫酸浸渍60天）稍差、附着力、耐热性、耐水性、硬度、耐沸水、耐盐水性均优。耐热性：600℃。可形成透明涂膜，室外使用耐久性可达20年以上，耐候性极优。可用于金属（钢板、铝板）、玻璃、陶瓷、水泥板、纤维板、纸、塑料等基材上。
随着航天工业的发展，高速飞行器要在十分恶劣的空间环境中飞行，其表面的保护涂料要求耐高低温、耐冲刷、耐辐照、耐老化等，对耐候涂料不断提出高性能要求。新型有机硅耐候涂料将会发挥重要作用。
有机硅改性聚酯粉末涂料
有机硅改性聚酯的合成：在装有温度计、搅拌桨和分馏冷凝管的玻璃釜中，在通氮气保护的情况下，加入过量的新戊二醇和有机硅活性树脂Z—6018，并加入有机锡催化剂，在175℃下反应1h，然后加入对苯二甲酸、已二酸，180～250℃反应脱水，达到理论出水量后，加入间苯二甲酸封端。
涂膜的制备
将有机硅改性聚酯、固化剂、助剂混合均匀后，再熔融挤出，粉碎后用静电喷枪喷到经过除油除污处理的钢板上，然后加热固化，得到涂膜。
改性聚酯粉末涂料的涂膜性能
有机硅改性聚酯中的含硅聚酯在表面富集，形成一层含硅保护层，大大降低了聚酯树脂的表面张力，由此带来了有机硅树脂的一些优异特性，提高了其粉末涂料的涂膜耐候性和耐水性。相对于纯聚酯树脂，有机硅质量分数为1%可使树脂的表面张力从49.5降到28.4mN/m；经216h中波紫外线照射后，涂膜的光泽保留率从81%上升到91.3%。含有机硅质量分数超过5%后，涂膜的抗冲性能下降。
有机硅树脂的含量对改性聚酯的光泽保留率有较大的影响。引入抗紫外线照射性能较好的有机硅组分，提高了聚酯树脂最后的光泽保留率。改性聚酯中有机硅含量达到一定程度后，含硅聚酯在表面的富集趋于平缓，进一步增加有机硅树脂含量对改性聚酯树脂的相态及固化性能造成影响，表现为涂膜抗冲等性能下降。
聚酯经少量有机硅改性后，树脂的玻璃化温度、熔融黏度略有下降，聚酯树脂的表面与水的接触角变大，表面张力下降。有机硅改性聚酯用于粉末涂料时，涂膜的耐候性能提高。当改性聚酯含有质量分数1%的有机硅时，涂膜的耐候性改善效果最佳且具有良好的其他涂膜性能。
有机硅改性聚酯型耐久卷材面漆
聚酯树脂涂料具有光亮、丰满、硬度高等良好的物理机械性能、加工性能及耐化学腐蚀性，使之成为卷材涂料中应用最广泛的树脂品种，但其存在耐水性差、耐沾污性、保光保色性不好等缺陷。硅改性聚酯卷材涂料兼具聚酯树脂和有机硅树脂的特性，因而用途非常广泛。硅改性聚酯非常适合于高耐候性涂料，符合目前作为预涂卷材新增长点的家电板用卷材涂料的高性能要求。
用其制备的卷材涂料的特点如下：
耐久性优良；
有良好的硬度、耐磨性、耐热性等涂膜性能；
在卷材涂装线上有良好的流变性；
成本偏高；
配方正确时有良好的耐化学药品性；
以缩合反应机理固化成膜。
预涂卷材涂料经济环保，符合当今社会经济发展的需要，因而应用越来越广泛。随着技术的不断进步，其应用领域已扩展到家电、装饰、家具等，但其最主要的用途还是建筑业，大量的是外用卷材，要求具有持久的美观装饰和保护性能。有机硅改性聚酯具有优异的耐污染、耐候性（保光、保色、不粉化性），其粘接性好、固化快，且坚韧耐磨，适应预涂卷材涂装要求，非常适用于制备耐久型卷材面漆。
双组分高功能性有机硅改性聚酯树脂涂料
以聚酯树脂（由三羟甲基丙烷、一缩二乙二醇、新戊二醇等多元醇、邻苯二甲酸酐、对苯二甲酸、己二酸、壬二酸等二元酸制得80%固含量的树脂）和硅醇[Ph/（Me+Ph）为43.38%、R/Si=1.39]加入催化剂缩合所得的有机硅改性聚酯树脂兼具两者的优异性能，是一种高固体分树脂，以其为主要成膜物质，加入颜料、填料、助剂制成漆，与HDI缩二脲和HDI三聚体固化剂配和后，再与环氧底漆配套，涂装在经过适当处理的金属表面。
该常温自干型涂料具有耐冷热循环、耐候性好、耐腐蚀性好等性能，适用于飞机和海洋设施的涂装。
聚酯-二氧化硅杂化卷材涂料
由于硅改性聚酯面漆仍采用氨基树脂作为固化剂，在结构上就存在不耐酸雨腐蚀的问题。日本钟渊化学工业株式会社在乙二醇-间苯二甲酸-新戊二醇-对苯二甲酸形成的聚酯体系中添加HSi（OEt）3制备的粉末涂料，经1500h人工老化试验后，涂膜光泽仍不小于85%，这种方法为开发新型卷材涂料体系提供了一个很好的思路。
目前，采用溶胶—凝胶法制备了有机树脂-无机二氧化硅的杂化涂料体系，是有机硅树脂在卷材涂料应用上一个很热的前沿课题。S.Flings等用正硅酸乙酯（TEOS）改性聚酯制备的聚酯-二氧化硅杂化型卷材涂料在柔韧性和硬度上均有大幅度的提高。通过溶胶-凝胶法将二氧化硅引进涂膜中，提高了涂层的交联密度，结合了有机-无机材料的优点。但是在涂料的包装形式、贮存稳定性、物理机械性能、耐化学药品性以及成膜与施工性等方面还有很多工作要做。
硅改性聚酯作为卷材涂料的基料组分，对提高涂膜的表面性能、耐热性、耐候性等有很大好处。虽然硅改性聚酯的生产成本稍高于聚酯树脂，但是要比氟碳树脂便宜得多，而且还廉于纯硅树脂，故有较强的竞争力。特别是用于目前作为预涂卷材新增长点的家电板用卷材涂料中是一个很好的品种，受到广泛的追捧。
目前，国内在硅改性聚酯方面存在的主要问题是有机硅改性技术的开发和应用水平有待进一步的提高；另一方面，改性用有机硅中间体的品种和来源少，主要来自美国道康宁、通用电气、德国瓦克、日本信越和法国罗地亚等国外大型有机硅生产企业，价格较高，不利于硅改性聚酯的推广使用。因此，研究成本低、活性大、具有合适结构和性能的有机硅中间体将会大大促进硅改性聚酯在卷材涂料中的应用。
写在最后
耐候涂料是一种特殊的涂料，它具有优异的耐候性能和抗紫外线能力，能够在恶劣的环境条件下长时间保持色泽和光泽，保护被涂物表面不受外界环境影响。耐候涂料广泛应用于建筑、汽车、船舶、桥梁、家具等领域，为各种材料表面提供保护和美观的效果。
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