文章推荐｜海化院郭常青等：聚二甲基硅氧烷在涂料中的应用研究进展

聚二甲基硅氧烷在涂料中的应用研究进展

郭常青¹，邵亚诗¹，王　丹²，杨　凯¹，孙　琰¹，李其原¹，王　晓¹

（1. 海洋化工研究院有限公司，山东青岛　266001；2. Technick Products，美国新泽西州南普兰菲尔德　NJ 07080）

作者简介：郭常青（1982–），男，山东日照人。正高级工程师，本科，主要从事舰船涂料、工业重防腐涂料的研究。

引用格式：郭常青,邵亚诗,王丹,等.聚二甲基硅氧烷在涂料中的应用研究进展[J].中国涂料,2025,40(11):14-21

摘　要：主要介绍了聚二甲基硅氧烷及其衍生物在涂料领域的应用，包括防腐蚀涂层、防污涂层、防冰涂层、超疏水涂层、阻燃涂层等，探讨了其在不同类型防护涂料方面的优缺点，并阐述了聚二甲基硅氧烷及其衍生物在不同类型功能涂层中的作用原理。展望了聚二甲基硅氧烷的发展方向及在涂料中的应用前景。

关键词：聚二甲基硅氧烷；防腐涂料；防污涂料；防冰涂料；超疏水涂料

DOI：10.13531/j.cnki.china.coatings.2025.11.003

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0　前　言

　　金属材料如钢铁、镁合金、钛合金等，因其强度高、导热性好以及良好的可塑性和可加工性等特点，被广泛应用于机械制造、航空航天、汽车工业以及海洋工业设施等，在现代工业中占据着举足轻重的地位。但是，某些反应性强的金属在其使用环境中会出现热力学不稳定的现象，随着使用时间的延长，会发生腐蚀甚至降解[1]。同时，海洋工业金属设施面临着严重的海洋生物污损等问题，据统计，全球每年因腐蚀和海洋生物污损造成的经济损失高达上万亿美元。尽管现在已经研究开发了更耐腐蚀的合金和金属材料，但是防止金属腐蚀仍是一个具有挑战性的难题。目前常用的防腐防污方法是涂装防腐防污涂层，阻碍腐蚀离子及海洋微生物对金属造成危害[2]。国内外曾采用有毒的铬酸盐化合物来制备防腐蚀涂层[3]，然而随着环保意识的提高，铬酸盐的使用正在受到限制。而传统防污涂料则通过释放有毒物质毒害沉降生物来达到防污效果[4]，有毒物质直接释放到海洋环境中会对其他海洋生物造成危害。最近，聚硅氧烷材料因其具有较低的挥发性有机化合物（VOC）排放，出色的耐候性和耐腐蚀性，低表面能及其分子结构的易修饰性，在涂料领域得到广泛关注。

　　多年来，为了改善由硅酸盐和非硅酸盐无机烷氧化物制备的保护涂层的防护性能，研究人员逐渐使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）型有机硅聚合物作为更有效和可靠的前驱体。已知，PDMS易被脂肪醇解聚，生成类似R（OSiMe2）mOR的结构单元，这些结构单元可与水分子反应，生成新的、结构简单的PDMS型材料。PDMS型材料分子主链结构是重复的Si—O—Si结构单元，相较于C—C、C—O键，其Si—O键能更高（452 kJ/mol），因此有着更好的耐候性和热稳定性[5]。此外，Si—O键长为0.164 nm、Si—O—Si键角约为143°，大于正四面体的键夹角（109°），这赋予了PDMS优异的柔顺性。PDMS型材料分子侧链为有机基团，如甲基、乙基和苯基等，硅氧键以及典型侧基（如甲基）的化学特征使得硅氧烷链具有非常低的表面自由能和优异的疏水性。与其他类型硅烷材料相比，PDMS具有柔顺性好、玻璃化转变温度低（－125 ℃）[6]、表面自由能低等优点，能够满足金属基材在不同大气环境下对涂层的要求，成为涂料的优选材料[7-8]。本文对聚二甲基硅氧烷及其衍生物在防腐、防污等涂料中的应用进行了归纳总结，详细介绍了聚二甲基硅氧烷在防腐、防污、防冰等涂料中的作用和研究现状，为聚二甲基硅氧烷在涂料中的应用提供了研究方向和相关参考。

1　聚硅氧烷在涂料领域的应用

1.1　聚二甲基硅氧烷防腐涂料

1.2　聚二甲基硅氧烷防污涂料

1.3　聚二甲基硅氧烷防冰疏水涂料

1.4　聚二甲基硅氧烷阻燃涂料

2　总结与展望

　　综上所述，聚二甲基硅氧烷凭借其较高的Si—O键能、低表面能、柔顺性好以及优异的耐候性等特点，已成为推动涂料技术升级的关键功能性材料之一，在涂料领域被广泛关注和研究。

　　目前，聚硅氧烷涂料作为一种新型涂料，已被逐渐应用于金属材料的防腐防污保护，但其具有的低表面能特性，致使其在某些基材表面的附着力较低，需要进一步推进聚硅氧烷涂料与基材结合机理的研究，提高附着力。另外，聚硅氧烷涂料在固化过程中对环境要求较高，对聚二甲基硅氧烷前驱体进行结构修饰，改善其对环境的敏感性，提高涂料的固化适应性和稳定性，拓展其应用范围，无论是在不同气候地区的建筑涂装、工业设备防护还是其他领域，都能发挥出更加可靠的性能。

　　现如今，涂料的发展正逐渐向高性能化、功能化、环境友好与智能化的战略方向推进，对材料的综合性能提出了更高要求。在此背景下，掌握精准调控聚二甲基硅氧烷分子结构的技术和制备工艺，进一步释放聚二甲基硅氧烷作为多功能结构基元的潜力，深入研究并创新应用聚二甲基硅氧烷，推动涂料全寿命周期的绿色化、提高涂层的长效防护性与耐久性、赋予涂层智能与响应功能，实现涂料产业技术突破与可持续发展成为未来研究的重点及发展方向。

摘编自《中国涂料》2025年第40卷第11期，详细内容请点击如下链接或扫描下方二维码获取文章全文。

https://kns.cnki.net/kcms2/article/abstract?v=8witAuWEzbN14NcWmKc0yBiAjTOJ9i6SpXtmrsgLKrU2dTciL95cAGmX9jk2k5Ed0qXoSWTblhgJtNeqSjOe9CThftqSlgwxKF7q2Vfp-h0gm4J7dzpiyUl6UriUQWk0mqiHBQ2P-ZcBm94YzlCm2Yb-mopQkS4UAa37wcDRFuzVfb7oXM8sRw==&uniplatform=NZKPT&language=CHS

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　　本文系作者郭常青、邵亚诗、王丹、杨凯、孙琰、李其原、王晓授权发表，并经《中国涂料》编辑，未经允许不得转载。