点击查看：双子型异构体有机硅硅氧烷聚醚合成剂在涂料油墨中革新助剂的应用 · 上

作者 | 张宇君（军）、贾悦（2025.10）

合肥博朗德纳米技术有限公司

（SURFOK 涂料油墨专用助剂）

4.1 消泡作用机理

SURFOK SioPEO 4000双子型异构体有机硅聚醚的消泡作用主要基于以下原理：

① 降低表面张力，其分子结构中含有有机硅链段和聚醚链段，有机硅链段具有较低的表面张力，能够快速迁移到泡沫表面，降低泡沫液膜的表面张力。当表面张力降低到一定程度时，泡沫表面的局部张力失衡，导致泡沫破裂 。例如，在水性涂料体系中，未添加消泡剂时，泡沫液膜表面张力较高，能够维持泡沫的稳定存在；添加双子型异构体有机硅聚醚后，其分子迅速吸附在泡沫表面，使表面张力显著降低，原本稳定的泡沫变得不稳定，从而快速破灭。

② 破坏液膜弹性，双子型异构体有机硅聚醚能够扩散进入泡沫的气液界面，干扰具有稳泡作用的表面活性剂的排列，使液膜难以恢复弹性。泡沫的稳定性与液膜的弹性密切相关，当液膜弹性被破坏时，泡沫在受到外界干扰（如搅拌、流动等）时，更容易破裂。在涂料油墨生产过程中，搅拌等操作会产生大量泡沫，双子型异构体有机硅聚醚能够及时破坏泡沫液膜的弹性，阻止泡沫的稳定形成。

③ 促使液膜排液，该助剂能够加速泡沫液膜的排液速度，使泡沫液膜变薄，从而降低泡沫的稳定性。随着液膜的变薄，泡沫的强度逐渐减弱，最终导致泡沫破裂。在实际应用中，通过观察添加双子型异构体有机硅聚醚前后泡沫液膜的排液情况，可以发现添加助剂后，液膜排液速度明显加快，泡沫更容易消失。

4.2 润湿作用机理

基于表面张力和界面张力理论，双子型异构体有机硅聚醚的润湿作用机制如下：当涂料油墨涂覆在基材表面时，存在固 - 气、固 - 液、液 - 气三个界面。双子型异构体有机硅聚醚能够显著降低涂料油墨的表面张力和固 - 液界面张力 。其分子中的有机硅链段具有低表面能特性，在体系中能够自发迁移到表面，降低表面张力；聚醚链段则与涂料油墨中的树脂等成分具有较好的相容性，同时能够与基材表面的极性基团相互作用，降低固 - 液界面张力。

根据杨氏方程（Young's equation）：γsg = γsl + γlg cosθ，其中 γsg 为固 - 气界面张力，γsl 为固 - 液界面张力，γlg 为液 - 气界面张力，θ 为接触角。当 γlg 和 γsl 降低时，cosθ 增大，接触角 θ 减小，涂料油墨在基材表面的润湿性增强，能够更好地铺展在基材表面 。在金属基材上，未添加助剂时，涂料油墨与金属表面的接触角较大，润湿性差；添加双子型异构体有机硅聚醚后，接触角明显减小，涂料油墨能够均匀地铺展在金属表面，提高了涂层的附着力和防护性能。

4.3 流平作用机理

结合涂料流动和表面张力均匀化理论，双子型异构体有机硅聚醚的流平原理如下：在涂料油墨施工后，湿膜会存在表面张力梯度，这是由于溶剂挥发不均匀、颜料分布不均等原因导致的。表面张力梯度会引起湿膜内部的流动，即从表面张力低的区域流向表面张力高的区域，这种流动可能导致流平不充分，出现流痕、橘皮等缺陷。

双子型异构体有机硅聚醚能够快速迁移到漆膜表面，在表面形成一层具有均匀表面张力的单分子膜，从而消除表面张力梯度。其分子结构中的有机硅链段和聚醚链段协同作用，有机硅链段降低表面张力，使涂料油墨具有更好的流动性；聚醚链段保证了与涂料油墨体系的相容性，确保助剂能够均匀分散在体系中。随着表面张力梯度的消除，湿膜在表面张力的作用下能够自由流动，逐渐形成平整光滑的涂膜。通过原子力显微镜观察添加助剂前后涂膜表面的微观形貌变化，可以直观地看到添加助剂后，涂膜表面更加平整，粗糙度明显降低，表明双子型异构体有机硅聚醚有效地改善了涂料油墨的流平性能。

5.1.1 实际应用效果展示

在建筑水性涂料领域，某品牌的内墙乳胶漆使用了双子型异构体有机硅聚醚作为消泡润湿流平剂。在实际施工过程中，该涂料具有良好的流动性，能够均匀地涂布在墙面，减少了流痕和刷痕的出现。使用后，墙面涂层表面光滑平整，光泽度均匀，色彩鲜艳持久。在耐擦洗性能测试中，经过 1000 次以上的擦洗，涂层依然保持完好，无明显褪色和磨损现象。

在木器水性涂料方面，一款用于实木家具的水性漆添加双子型异构体有机硅聚醚后，对木材表面具有出色的润湿性，能够快速渗透到木材纹理中，增强了涂层与木材的附着力。涂装后的家具表面形成了一层坚固且光滑的保护膜，不仅提高了家具的耐磨性，还能有效防止木材受潮变形和发霉。同时，该涂料具有良好的耐水性，在潮湿环境下放置一段时间后，涂层无起泡、脱落等现象。

5.1.2 与现有水性涂料助剂对比

与传统的水性涂料助剂相比，双子型异构体有机硅聚醚在性能上具有明显优势。在消泡性能方面，传统的聚醚消泡剂虽然价格相对较低，约为80-90元/千克，但消泡速度较慢，且在高温高湿环境下抑泡效果不佳。而双子型异构体有机硅聚醚消泡剂，价格在90-100元/千克，但其消泡速度快，能够在短时间内消除大量泡沫，且在不同环境条件下都能保持良好的抑泡性能。

在润湿性能上，现有的一些烷基酚聚氧乙烯醚类润湿剂，虽然能降低表面张力，但在某些基材上的润湿效果有限，且可能对环境造成一定污染。双子型异构体有机硅聚醚能够显著降低表面张力，对各种基材都具有良好的润湿性，且其分子结构相对环保。

在流平性能方面，传统的丙烯酸类流平剂在提高流平性的同时，可能会降低涂层的硬度和耐磨性。双子型异构体有机硅聚醚在改善流平性的，还能提高涂层的光泽度、硬度和耐磨性，综合性能更优。

5.1.3 应用中存在的问题及解决方案

在水性涂料应用中，双子型异构体有机硅聚醚可能存在稳定性问题，在长期储存过程中，可能会出现分层、沉淀等现象。这是由于其分子结构中的有机硅链段和聚醚链段之间的相互作用在某些条件下会发生变化，导致助剂的分散性变差 。可以通过添加合适的稳定剂，如某些高分子聚合物，来增强助剂在涂料体系中的稳定性，使其能够均匀分散在涂料中，避免分层和沉淀现象的发生 。

此外，双子型异构体有机硅聚醚与某些水性涂料树脂的相容性也可能存在问题，可能会导致涂层出现缩孔、鱼眼等缺陷。这是因为助剂与树脂之间的界面张力不匹配，导致助剂在树脂中分散不均匀。可以通过调整助剂的分子结构，改变其亲水亲油平衡值（HLB 值），使其与涂料树脂具有更好的相容性；或者在涂料配方中添加相容剂，改善助剂与树脂之间的相互作用，从而解决相容性问题 。

5.2.1 实际应用效果展示

在汽车溶剂型涂料中，双子型异构体有机硅聚醚得到了广泛应用。某汽车品牌的金属漆使用该助剂后，在喷涂过程中，涂料能够均匀地覆盖在车身表面，形成的漆膜具有极高的光泽度，达到了 95GU 以上，使车身外观更加亮丽。在耐候性测试中，经过长时间的紫外线照射和雨水侵蚀，漆膜依然保持良好的色泽和性能，无明显褪色、粉化现象 。

在工业防护溶剂型涂料领域，一款用于钢铁结构防护的环氧涂料添加双子型异构体有机硅聚醚后，对钢铁表面具有良好的润湿性和附着力，能够有效防止钢铁生锈。在盐雾试验中，经过 1000 小时的盐雾浸蚀，涂层未出现起泡、剥落和生锈等现象，防护性能优异。

5.2.2 对涂料性能和施工工艺的影响

双子型异构体有机硅聚醚对溶剂型涂料的干燥时间有一定影响。由于其能够降低涂料的表面张力，使溶剂挥发速度加快，在一定程度上缩短了涂料的表干时间。在一些快干型溶剂型涂料中，添加该助剂后，表干时间从原来的 30 分钟缩短至 15 分钟左右 。但在某些情况下，过快的溶剂挥发可能会导致涂层内部溶剂残留，影响实干时间和涂层性能。因此，需要根据涂料体系和施工要求，合理调整助剂的添加量和溶剂组成 。

在硬度方面，添加双子型异构体有机硅聚醚的溶剂型涂料，涂层硬度有所提高。这是因为助剂能够促进涂料中树脂的交联反应，使涂层结构更加致密。通过铅笔硬度测试发现，添加助剂后，涂层的铅笔硬度从原来的 2H 提高到了 3H 。

在施工便利性方面，该助剂能够改善涂料的流动性和流平性，使涂料在施工过程中更容易涂布均匀，减少了因涂布不均导致的缺陷，提高了施工效率和质量。

5.2.3 应用前景与挑战

随着环保要求的日益严格，溶剂型涂料的使用受到一定限制，但其在某些高性能领域仍具有不可替代的地位。双子型异构体有机硅聚醚作为高性能的溶剂型涂料助剂，在这些领域具有广阔的应用前景。在航空航天、高端汽车制造等对涂料性能要求极高的行业，该助剂能够满足其对涂料的高性能需求 。

然而，其应用也面临一些挑战。环保法规对挥发性有机化合物（VOC）排放的限制越来越严格，溶剂型涂料中的大量有机溶剂挥发会对环境和人体健康造成危害。双子型异构体有机硅聚醚的应用需要在保证涂料性能的，尽量降低 VOC 排放，这对涂料配方的优化和施工工艺的改进提出了更高的要求 。此外，溶剂型涂料助剂市场竞争激烈，需要不断提高产品性能和降低成本，以增强产品的竞争力 。

5.3.1 印刷效果提升

在纸张印刷油墨中，添加双子型异构体有机硅聚醚后，油墨的转移性能得到显著改善。在胶印过程中，油墨能够更均匀地转移到纸张表面，印刷图案更加清晰、细腻，网点还原度高，色彩饱和度提升。例如，在印刷彩色画册时，使用添加该助剂的油墨，印刷出的图像色彩鲜艳、层次分明，与原稿相比，色彩误差极小，能够满足高端印刷品的质量要求 。

在塑料印刷油墨方面，由于塑料表面的低表面能特性，油墨在塑料表面的附着力和润湿性较差。双子型异构体有机硅聚醚能够有效降低油墨的表面张力，提高对塑料表面的润湿性和附着力。在印刷聚乙烯（PE）薄膜时，添加助剂后的油墨能够牢固地附着在薄膜表面，经过弯折、摩擦等测试，油墨不易脱落，印刷质量得到明显提升 。

5.3.2 与油墨体系的兼容性

双子型异构体有机硅聚醚与不同类型油墨体系的相容性存在差异。在水性油墨体系中，由于其分子结构中含有亲水性的聚醚链段，与水性树脂具有较好的相容性，能够均匀分散在水性油墨中，发挥其消泡、润湿和流平作用 。

在溶剂型油墨体系中，其与某些溶剂型树脂的相容性可能需要进一步优化。在含有大量芳烃类溶剂的油墨中，助剂可能会出现絮凝、沉淀等现象，影响油墨的稳定性和印刷性能。可以通过对助剂进行表面改性，增加其与芳烃类溶剂的亲和力；或者在油墨配方中添加助溶剂，改善助剂在溶剂型油墨中的分散性和相容性 。

5.3.3 对油墨干燥性能的影响

研究发现，双子型异构体有机硅聚醚对油墨干燥性能有一定影响。在水性油墨中，由于其能够降低表面张力，促进水分的挥发，在一定程度上加快了油墨的干燥速度。在一些高速印刷设备中，使用添加该助剂的水性油墨，干燥速度能够满足生产要求，减少了因干燥不及时导致的印刷质量问题 。

在溶剂型油墨中，助剂对干燥速度的影响较为复杂。一方面，其能够降低表面张力，使溶剂挥发速度加快，有利于干燥；另一方面，过多的助剂可能会影响油墨中树脂的交联反应，从而延缓干燥时间。在实际应用中，需要根据油墨体系和印刷工艺，合理调整助剂的添加量，以平衡油墨的干燥速度和其他性能 。

本研究成功以 2 - 羟基 - 1 - 甲基 - 4 - 二丙烯醚 SURFOK - PDE - 214 与七甲基三硅氧烷为原料，通过硅氢加成反应合成了双子型异构体有机硅聚醚，并将其作为涂料油墨消泡润湿流平剂进行了深入研究。

在合成工艺方面，通过考察反应温度、反应时间和原料配比等因素对产物结构和性能的影响，确定了最佳合成条件。在 80℃下，2 - 羟基 - 1 - 甲基 - 4 - 二丙烯醚 SURFOK - PDE - 214 与七甲基三硅氧烷摩尔比为 2.2:1，反应 6 h 时，能够得到结构理想、性能优良的双子型异构体有机硅聚醚 。利用¹H - NMR 对产物进行结构表征，证实成功合成了目标产物，其分子结构中含有有机硅链段和聚醚链段，具备独特的化学结构 。

性能测试结果表明，双子型异构体有机硅聚醚具有优异的表面活性、润湿性和消泡性能。在涂料油墨体系中，能够显著降低表面张力和接触角，提高对基材的润湿性，有效消除泡沫，改善流平性能 。与传统的消泡剂、润湿剂和流平剂相比，双子型异构体有机硅聚醚在消泡速度、润湿效果和流平性改善方面表现更优，能够使涂料油墨形成更平整、光滑的涂膜，提高涂层的光泽度、硬度和附着力等性能 。

通过对作用机理的探讨，明确了双子型异构体有机硅聚醚的消泡作用是通过降低表面张力、破坏液膜弹性和促使液膜排液实现的；润湿作用基于降低表面张力和界面张力，使涂料油墨能够更好地在基材表面铺展；流平作用则是通过消除表面张力梯度，使湿膜在表面张力作用下自由流动，形成平整涂膜 。

在应用案例分析中，双子型异构体有机硅聚醚在水性涂料、溶剂型涂料和油墨中都展现出良好的应用效果，能够满足不同体系对消泡、润湿和流平性能的要求，有效提升产品质量和性能 。

本研究虽然取得了一定的成果，但仍存在一些不足之处。在合成工艺方面，反应过程中使用的催化剂氯铂酸异丙醇溶液价格较高，且对反应条件较为敏感，可能会增加生产成本和生产难度。未来可探索更加经济、高效且环境友好的催化剂，或者优化催化剂的使用方法，降低成本 。

在产品性能研究方面，主要考察了双子型异构体有机硅聚醚在常见涂料油墨体系中的性能，对于一些特殊体系，如高温涂料、耐腐蚀涂料等，其性能表现还需要进一步研究 。同时，对于助剂与涂料油墨中其他成分的相互作用机制，还需要更深入地研究，以进一步优化涂料油墨配方 。

从应用角度来看，虽然在水性涂料、溶剂型涂料和油墨中进行了应用研究，但在其他相关领域，如皮革涂饰剂、胶粘剂等方面的应用还未涉及，未来可拓展其应用领域，探索更多的应用可能性 。

展望未来，随着涂料油墨行业对高性能助剂需求的不断增加，双子型异构体有机硅聚醚作为一种具有优异性能的新型助剂，具有广阔的市场前景 。进一步优化合成工艺，降低成本，提高产品性能，深入研究其作用机理和与其他成分的相互作用，将有助于推动其在涂料油墨行业及其他相关领域的广泛应用，为行业的发展提供更有力的支持 。

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