有机硅及其改性树脂在涂料中的应用进展
江苏省合成树脂工程技术研究中心 梁 锋
有机硅因其独特的化学结构而具有优异的性能，在特种涂料领域，有机硅树脂及改性有机硅树脂得到广泛应用。
2007年，我国有机硅树脂（包括改性硅树脂）市场容量约为7000～7500t，较2006年增长15%～20%，其中四川晨
光、常州嘉诺、江苏三木、吴江合力等占据主要市场，此外美国道康宁、德国瓦克、德国德固赛、台湾长川等也占
有部分中高端市场。
随着人们对居室及建筑物美化要求的提高及环保意识的增强，有机硅涂料以其优异的耐候性和耐沾污性在建筑
物装饰装修方面有着广阔应用前景，并将向无污染、绿色环保型发展。
改性有机硅树脂
有 机 硅 树 脂
耐高温涂料 有机硅树脂最突出的性能是优异的热氧化稳定性，清漆可以在200～250℃下长期使用而不分解
或变色。用甲基苯基硅氧烷树脂和高含量铝粉（360g/L）制成的涂料，使用温度可以达到649℃，用陶瓷釉料或磁
性瓷料配料，使用温度可以达到816℃。这些耐高温的有机硅涂料代表性的应用在排烟管、烤炉、马弗炉、热交换
器、锅炉、烤肉架等设备上。
美国Tempil 公司生产一种能耐1370℃高温的有机硅消融隔热涂料，用于登月飞船的外表面保护。适用于288～
316℃的白色和彩色的装饰性硅氧烷为基础的装饰性涂料主要用于工业维护和高强度热产光设备、织物干燥器、烘
炉以及需要耐高温和需要保光保色性好的场所。目前，江苏三木集团公司也可生产耐高温达到600～700℃的甲基
苯基硅氧烷树脂。
绝缘涂料 有机硅树脂的另一突出性能是其优良的电绝缘性能，绝缘性属H级绝缘材料，其介电常数、介质损
耗、绝缘电阻在0～250℃之间变化不大，是一种很好的耐高温电绝缘涂料，可长期在200℃下使用。涂膜还具有耐
潮湿、耐酸碱、耐辐射、耐臭氧、耐电晕、耐燃、无毒等特性，广泛用于需高温绝缘（H级）的各种电机、电器的
绝缘与保护要求。
厨具用耐温不粘涂料 有机硅涂层的表面能很低，在所有材料中，有机硅是除了有机氟以外表面能最低的材料。
因此，改性有机硅树脂在不粘涂料领域得到了广泛的应用。近年由于杜邦特富龙事件，造成氟涂料在不粘涂料方面
的应用受到了一定程度的限制，但为有机硅不粘涂料提供了一个良好的发展契机。其中德国迪高公司和台湾长川公
司的聚酯改性硅树脂系列产品在厨具用耐温不粘涂料领域得到了广泛的应用，三木公司在这方面也取得了长足的进
步，产品的综合性能达到了台湾公司的水平。
船舶涂料 2006年我国造船量已超过300万t，造船、修船总吨位名列世界前三名，每年承接的外国海洋船舶
修复量也呈不断上升之势。但与之密切相关的船舶涂料却无一家能进入世界涂料前50名，主要的船舶涂料仍然依
赖进口。
利用氟、硅技术制备具有低表面能的涂层，被广泛视为防污、易清洁涂料的有效解决方案。阿克苏诺贝尔推出
的Intersleek?誖 700产品，是第一个不含生物杀虫剂、适用于航速高于15节，在航率大于65%的远洋班轮的不
沾污涂料。Intersleek?誖 700涂料采用了有机硅技术，它通过提供流畅、光滑、低摩擦的表面，使污底海生物很
难附着在船体上；即使有一些附着的海生物，其附着力也很弱，通过营运中的自洁、坞修时的水下清洗或简单的低
压水冲洗就能将它去除掉。
脱模和防潮涂料及耐辐射涂料 由于有机硅涂层具有很低的表面能，可以用于很多模具的脱模；同时由于有机
硅涂层耐紫外光及耐辐射能力通常是普通有机树脂涂层的3～5倍，因此有机聚硅氧烷也大量用作耐辐射涂料。
改性有机硅树脂
尽管有机硅树脂具有许多优异性能，但也存在一些问题：需高温（180～220℃）固化，固化时间长，不利于大
面积施工；对基材的附着力差；耐有机溶剂性差；温度较高时漆膜的机械强度不好；价格较贵。为克服这些缺点，
常用其他有机树脂对有机硅树脂进行改性。改性有机硅树脂通常兼具两种树脂的优点，可弥补它们在性能上的不足，
从而提高性能、拓展应用领域。
醇酸改性硅树脂 醇酸树脂改性有机硅涂料既保留有醇酸树脂漆室温固化和涂膜物理、机械性能好的优点，又
具有有机硅树脂耐热、耐紫外线老化及耐水性好的特点，是一种综合性能优良的涂料。最早的改性方法是将有机硅
树脂直接加到反应达到终点的醇酸树脂反应釜中，通过这样简单的混合，醇酸树脂的室外耐候性大大改进。另一种
改性方法是制备反应性的有机硅低聚物，用以和醇酸树脂上的自由羟基进行反应；也可将有机硅低聚物作为多元醇
与醇酸树脂进行共缩聚。通过化学反应改性的醇酸树脂耐候性更好，同时改善了有机硅树脂的固化性能，降低了有
机硅树脂的成本。三木公司有机硅项目组用醇解法制成的羟基封端醇酸预聚体与以水解法或异官能团法制成的有机
硅预聚体进行缩聚反应合成出（A-B）n型结构的有机硅－醇酸嵌段共聚物，并以该嵌段共聚物为基料制成清漆。
该清漆综合性能优良，既具有醇酸树脂清漆的室温固化、漆膜柔韧性、冲击强度和附着力好等优点，又具有有机硅
树脂的耐热、耐大气老化和抗水介质腐蚀等性能。
聚酯改性硅树脂 聚酯树脂中不含双键，又是热交联固化，涂膜交联密度比气干型醇酸树脂膜高出很多，因而
其耐候性优越得多；但和有机硅涂料相比，其耐候性大为逊色。在同样条件下制备不同硅氧烷含量的有机硅改性聚
酯树脂涂料，有机硅改进耐候性也较明显。
聚酯-氨基涂料使用温度在120～150℃，有机硅改性聚酯树脂涂料的使用温度可达 180～200℃，聚酯改性硅
树脂涂料使用温度高达400～500℃，耐热性大为提高。
有机硅改性聚酯涂料的最大用途是卷材涂料，由于引入了有机硅组分，提高了涂料耐热性、降低了表面能，改
进了抗微裂纹性；聚酯改性硅树脂涂料可以用于烹调器具、取暖器、家庭用器具、烘炉、烤架和其他耐高温装置，
具有中等耐热性能和较高的装饰性。
丙烯酸改性有机硅树脂 羟基丙烯酸酯单体或其低聚型树脂及中间体，可以通过和有机硅分子中的羟基反应而
引入有机硅改性，含有双键的有机硅单体、中间体和丙烯酸酯单体进行加成反应或硅氢化反应，使有机硅改性丙烯
酸树脂的途径更多样化，但国外报道较多的是含双键的硅氧烷单体或大单体和丙烯酸酯单体共聚改性。
丙烯酸树脂颜色浅，透明度好，有很强的光、热和化学稳定性，因而具有较好的耐候性、耐沾污性，中等的耐
酸、耐碱等性能，多用于户外的装饰与保护涂料。但丙烯酸树脂的耐寒、耐水、耐碱性及电气性能较差，有机硅改
性可以弥补这些不足，还可提高其耐热性和抗沾污性，工艺上也易于实现，国内已有报道，但产品性价比不突出。
含双键的硅氧烷单体如 3－甲基丙烯氧基丙基三甲氧基硅烷（MPTS）和丙烯酸丁酯（BA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、
甲基丙烯酸正丁酯（BMA）在偶氮二异丁腈存在下，进行游离基聚合反应，制得硅氧烷含量分别为 0、10%、20%、
30%的系列树脂，用同一色漆配方分别制成白磁漆，进行户外曝晒试验2年及加速老化试验，结果证实，MPTS 用量
占总单体量的30%时，耐候性最好，其物理性能与综合性能也较好。
环氧树脂改性有机硅涂料 用环氧树脂对有机硅进行改性，可以提高有机硅树脂对基材的附着力，提高有机硅
树脂的防腐性、耐溶剂性。中科院化学所用聚二甲基硅氧烷改性邻甲酚酚醛环氧树脂，使其内应力大幅度降低，抗
开裂指数大为提高。
三木集团用分子量适中的环氧树脂与有机硅中间体（低分子硅醇）进行反应，得到综合性能良好的环氧改性硅
树脂，对有机硅树脂耐热性影响不大，却大大提高了附着力和防腐性，得到了广大客户的欢迎。
其他树脂改性有机硅涂料 有机硅改性的聚氨酯涂料广泛用于飞机蒙皮、大型储罐表面、建筑屋面和文物的保
护。中科院兰州化学物理研究所用羟基封端的聚二甲基硅氧烷与醇解蓖麻油改性聚氨酯预聚体进行共混改性，共混
物的的固化速度得到改进，成膜后的附着力、硬度、耐热性也得到提高。该所还以有机硅改性漆酚树脂为基料，制
得具有耐沸水及抗水蒸气渗透性的涂料，可长期用于设备的防腐。上海建筑科学研究院采用环氧树脂、丙烯酸树脂、
有机硅树脂共聚时在主链中引人特殊的亲水官能团制成水溶性环氧硅丙树脂，该树脂具有优异的物理机械性能，并
有较好的耐老化、抗紫外线及防腐性能；用该树脂制成的涂料基本无毒、施工简便，涂膜综合性能好，并具有较好
的装饰效果。晨光化工研究院采用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈与有机硅进行共聚，研制出一种电子器件浸渍
料。