导读：

简述了聚硅氮烷的制备方法及其在涂料中的应用实例，指出聚硅氮烷在涂料工业中的应用必将为涂料工业新材料和新产品增色生辉

0 引言

有机硅化合物具有许多独特而优良的物理化学性能，这早已引起人们的普遍关注，而具有Si—N 键结构的聚硅氮烷的研究在近几十年中也取得了重大进展。虽然聚硅氮烷的研究热点仅在陶瓷合成、耐高温硅橡胶和复合材料等方面，但它在涂料中的潜在应用也逐渐为人们所青睐。聚硅氮烷含有硅氮键和氮氢链，这些化学键赋予它许多特异的性能，虽然人们对它们的作用机理还不十分清楚，而这些性能对于涂料却有着十分重要的作用。下面就聚硅氮烷的制备及其在涂料中的应用作一介绍。

1 聚硅氮烷的制备

含Si—N 键结构的化合物主要有硅氮烷小分子和聚硅氮烷，其中硅氮烷小分子又分为直链型硅氮烷［R

n

Si（NR

2

）

4

-n］和环状硅氮烷［（R

2

SiN）

n

］；聚硅氮烷主要由以下三种键组成：

硅氮烷小分子化合物是制备聚硅氮烷的原料，其制备方法主要有氯硅烷与胺反应法和硅氮烷与丁基锂反应法。前者是最常用的方法，其中胺可作为反应中释放出的HCl 的吸收剂，胺和硅上取代基的立体位阻对反应的难易及产物的分布有明显影响；而后者采用硅氮烷与丁基锂进行反应是制备新的直链硅氮烷或环硅氮烷的一种十分有效的途径，其反应式如下：

聚硅氮烷也可用二烷基二卤硅烷进行氨解反应来直接制备，此反应与二烷基二卤硅烷通过水解反应来制备聚硅氧烷很相似，其制备反应式如下：

将四氯化硅与2，2，2- 三氟乙基胺进行氨解反应，再与三甲基铝反应，则可制得环状聚硅氮烷，反应式如下：

二胺基硅烷可与二胺化合物中的胺基进行交换反应，制得聚硅氮烷，如N，N′- 二苯基四甲氧基环二硅氮烷与苯二胺在200℃下反应，可制得低聚的硅氮烷，反应式如下：

2 聚硅氮烷的化学性能

在聚硅氮烷的化学结构中，硅氮键的硅和氮的电负性相差1.2，介于Si—C 键和Si—O 键之间，与Si—Cl 键相近，故Si—N 键带有约30% 的离子键特性；同时，氮上的孤对电子和硅上的3d 空轨道之间存在着共轭作用（p-d 交盖）；Si—N 键键能约360 kJ/mol，比Si—O 键和Si—Cl 键等键能都小，因此，在反应中Si—N 键很容易转变为其它类型的新键，这对于开发新的化合物非常有利。例如，它易与许多亲电的有机物质以及亲核的有机物质进行反应，如与环氧树脂或酚醛树脂进行反应，将耐热的氮元素和耐热又耐候的Si 元素引入化合物中，增强了化合物的耐热性和耐候性，这对涂料十分有用。

3 聚硅氮烷在涂料中的应用

聚硅氮烷广泛用于涂料清漆配方中，并发挥其出色的耐候性、耐紫外光性、耐腐蚀性、耐沾污性、防涂鸦性、耐刮擦性、耐热性等特性。聚硅氮烷清漆的干膜厚度通常介于10 nm~2 μm，与氨基醇酸清漆体系和双组分聚氨酯清漆体系相比，聚硅氮烷清漆具有更加优异的保光性和耐候性；与有机硅改性聚酯清漆体系相比较，聚硅氮烷清漆具有更优异的耐热性。聚硅氮烷涂料涂布的铝材经过2 400 h 耐盐雾性测试（ISO 7253—2001）后仍无腐蚀；聚硅氮烷涂料涂布的钢材经过2 400 h 冷凝水试验（ISO 6270.2—2005）后仍无腐蚀。聚硅氮烷涂料的水接触角约95°，且可长期维持，而使用适当的助剂，其水接触角可增大到120° 以上。此涂料低黏度，无溶剂，不含氟，且对大....