Если посмотреть на табл. 2, можно заметить, что при 250°C фенильные группы, ковалентно связанные с атомом Si, имеют большую тепловую стойкость, чем метильные. При более длительном тепловом воздействии или при повышении (>400°C) температуры все органические заместители, в конечном счете, окисляются. В таких случаях смола с высоким содержанием фенильных групп больше теряет в весе, чем смола с метальными группами. Кроме того, химически активные силанолы, в которых атом кремния связан одновременно с гидрокси- и фенильной группой, являются стерически затрудненными. Это может привести к плохому отверждению и, следовательно, к ухудшению физических свойств. С другой стороны, наличие фенильных групп повышает совместимость силиконовой смолы с органическими смолами (например с акриловыми). Без взаимной смешиваемости разные по природе смолы могут образовать отдельные области, пограничные слои которых будут иметь слабые связи в общей структуре смолы, что неблагоприятно скажется на физических свойствах пленки. К тому же, хотя отдельный состав может содержать только одну смолу, оборудование, которое используется при подготовке и применении состава, непременно контактирует и с другими составами. Взаимное загрязнение неизбежно. По этой причине при выборе подходящей смолы необходимо сбалансировать потребности в термостойкости, физические свойства, скорость отверждения и совместимость.

Выбор наполнителей также существен для достижения максимальной термостойкости. С применением двуокиси титана и слюды могут быть получены покрытия, стойкие к краткосрочному выдерживанию (<1000 часов) при температурах до 350°C или к длительному выдерживанию (>1000 часов) при температурах до 225°C. Для покрытий, подвергающихся краткосрочному выдерживанию при температурах до 525°C или длительному выдерживанию при температурах до 225°C, в рецептуру часто включают черную окись железа. В высокотемпературных применениях (краткосрочное выдерживание до 650°C, длительное выдерживание до 350°C) используются алюминий, цинк и нержавеющая сталь. Благодаря своей высокой теплопроводности эти металлы отводят тепло от покрытого субстрата. Кроме того, по мере окисления, частицы металлов будут сплавляться со смолой, образуя керамическое покрытие с прочными связями металл-силоксан. Дальнейшее повышение термостойкости покрытия может быть достигнуто за счет увеличения доли упрочняющих наполнителей, таких как слюда или волластонит (силикат кальция).

Покрытия для промышленного оборудования

Составы на основе силиконовых и органических сополимеров позволяют создавать покрытия, обладающие стойкостью к воздействию УФ-излучения, химикатов с явным улучшением физико-химических характеристик.

Стремление к улучшению физических свойств, стойких к УФ, и термостойких покрытий привело к возникновению разнообразных подходов. Например, чтобы получить смолу с уникальной комбинацией прочности, эластичности и стойкости к действию растворителей, перед гидролизом исходных силоксанов производят их кислотное уравновешивание органическими многоатомными спиртами. Исследователи также изучили сополимеры соединений, содержащих эпоксидную группу с силоксанами для повышения эластичности, бутанолизированный полифенилсилоксан для улучшения адгезии, полиперфторалкиленсилоксановую смолу для повышения стойкости к травлению кислородом и продукты гидролиза силана в сочетании с полиэфирными смолами для уменьшения обесцвечивания со временем. Патентованные смеси силиконов и акриловых смол свидетельствуют о возобновлении интереса к силиконовым технологиям в области порошковых покрытий и в области электроизоляционных материалов. Главный фокус этих патентов направлен на проведение небольших модификаций в сшивке органики, чтобы придать улучшенные физические свойства конечному продукту, который в основном является силоксановой смолой. В других системах основным связующим компонентом являются органические смолы, а силиконовый компонент играет роль модификатора.

Силикон-алкиды

В 1950-х годах были разработаны промежуточные низкомолекулярные силиконовые смолы для сополимеризации с карбинолсодержащими смолами, например алкидными и полиэфирными. Если перед добавлением в состав краски дать силикону возможность взаимодействовать с органической смолой, улучшается смешиваемость состава (формируется меньше отдельных силиконовых и органических областей) и увеличивается молекулярная масса полимера, способствуя улучшению физических свойств и общих характеристик состава. Улучшение свойств, таких как стойкость к погодным условиям, требует существенного уровня введения силикона в составы: минимальный эффективный уровень - 15% от веса смолы, а обычно в силиконалкидные сополимеры вводят 30% и даже 50% силикона.

С 1960 года основным применением силикон-алкидов было окрашивание палубных надстроек судов, для других объектов (телебашен, нефтехранилищ, цистерн, химического оборудования, локомотивов, вагонов, мостовых ферм и наружных металлических конструкций зданий) также стали использовать модифицированные силиконом алкидные покрытия.

Силикон-эпоксиды

Ценя быстрое отверждение, а также превосходные изолирующие свойства эпоксидных смол и устойчивость силоксановых смол, составители рецептур еще в 1959 году создали высокоэффективные покрытия с великолепной сопротивляемостью коррозии и воздействию химикатов, а также устойчивостью к деградации под действием ультрафиолета и тепла. В этих покрытиях нашел применение широкий круг силиконовых компонентов. Мономерные алкоксисиланы, силиконовые смолы и жидкости с различными молекулярными массами и длинами цепей, все с разнообразными функциональными группами, открывают возможность выбора для создания на основе смол таких систем, которые отвечают конкретным требованиям к качественным характеристикам для совершенно разных областей применения, например для покрытий в электронике и лакокрасочных покрытий для автомобилей. В некоторых применениях полимерные материалы подвергаются воздействию высоких температур, что приводит к нарушению целостности пленки. Для обеспечения высокой термостойкости и исключительной прочности была разработана смесь, содержащая эпоксидную смолу, отвердитель для эпоксидной смолы, алкоксисилан с органическими функциональными группами и катализатор конденсационной полимеризации силана. Также было показано, что при полном или частичном гидролизе, в результате которого образуется силанол или силоксановые смолы с алкокси-группами, и последующем взаимодействии с эпоксидными смолами образуются сополимеры с повышенной влагостойкостью.

Используя функциональные группы мономеров силана, создатели смол разработали силиконовые смолы с органическими функциональными группами (например, эпокси- и аминогруппами) для модификации эпоксидной смолы. От длины цепей линейных силоксанов с реакционноспособными концевыми группами зависят качества, придаваемые силиконовым компонентом эпоксидной матрице. Жидкие силиконы с короткими цепями по своей природе более реакционноспособны и лучше смешиваются с эпоксидной смолой. Это дает возможность модификации объемных свойств эпоксидной матрицы, таких как прочность на разрыв и ударопрочность. Введение в рецептуры силоксанов с более длинными цепями ухудшает смешиваемость с эпоксидами, а свойства силоксанового материала определяются уже не концевыми органическими функциональными группами, а полидиметилсилоксановой частью молекулы. В этом случае силиконовый компонент становится, в основном, поверхностным модификатором, придавая конечному продукту смазочные и водоотталкивающие свойства.