Wie wird Methyl-MQ-Silikonharz in Schiffsanstrichen verwendet?

In modernen Beschichtungen und Klebstoffen hat sich Methyl-MQ-Silikonharz zu einer neuen Art von Silikonharz entwickelt, die viel Aufmerksamkeit auf sich zieht.

Es wird nicht nur in Schiffsanstrichen und Beschichtungen mit niedriger Oberflächenenergie weit verbreitet eingesetzt, sondern auch in Silikon-Haftklebstoffen, Haftklebebändern, Trennmitteln und hochleistungsfähigen Silikonkautschuk-Systemen. Da diese Materialien niedrige Oberflächenenergie, Kältebeständigkeit, Hitzebeständigkeit und hohe mechanische Festigkeit vereinen, sind sie besonders für anspruchsvolle Umgebungen in den Bereichen Gesundheit, Meerestechnik und Halbleiterkomponenten geeignet.

Es gibt acht Aspekte zur Einführung:

• Was ist Methyl-MQ-Silikonharz?
• Warum Methyl-MQ-Silikonharz in Beschichtungen verwenden?
• Wie funktioniert Methyl-MQ-Silikonharz in Schiffsbeschichtungen?
• Wie wirken Silikonöle und Additive zusammen mit MQ-Silikonharz?
• Wie verhalten sich die mechanischen Eigenschaften von MQ-Silikonharz?
• Wie schneidet Methyl-MQ-Silikonharz im Vergleich zu anderen ab?
• Lagerung und Handhabung?
• Wie kann man Ihr Beschichtungsprodukt verbessern?

1. Was ist Methyl-MQ-Silikonharz?

Aus struktureller Sicht ist Methyl-MQ-Silikonharz eine dreidimensionale Netzwerkstruktur, bestehend aus “M” M-Einheiten (R₃SiO₁/₂) und “Q” Q-Einheiten (SiO₄/₂). In der Strukturformel tragen die M-Einheiten Methyl- (und manchmal Vinyl-) Gruppen, während die Q-Einheiten eine starre Kette aus Si–O–-Si-Verbindungen bilden. Diese einzigartige Siloxanarchitektur kann als nanogroße Moleküle oder Partikel mit einem starren anorganischen Kern und einer flexiblen organischen Hülle betrachtet werden.

In vielen Produktbroschüren wird die Molekularstruktur als einzelne funktionelle Siloxankette oder funktionelle Siloxankondensationskette beschrieben, die um einen kieselähnlichen Kern gewickelt ist. Da das Netzwerk stark vernetzt und etwas nichtlinear ist, kann das Molekulargewicht (oder Molmasse, in älteren Datenblättern manchmal als Molmasse geschrieben) nur als durchschnittlicher Bereich angegeben werden, aber es ist hoch genug, um als Feststoff-Verstärkungsmaterial oder -Verstärker in Hybridsystemen zu wirken.

Kommerzielle Methyl-MQ-Silikonharze werden häufig als weißes Pulver oder als transparentes, nahezu farbloses Dispersionssystem in einem geeigneten Lösungsmittel (z. B. aromatische oder aliphatische Kohlenwasserstoffe oder Dimethylsilikonöl) geliefert. Die Spezifikationen, technischen Indikatoren und das genaue Verhältnis von M- zu Q-Einheiten hängen von den Anwendungsanforderungen ab: verschiedene Formulierungen verwenden ein unterschiedliches Verhältnis von Methyl-, Vinyl- und anderen funktionellen Gruppen, um Flexibilität, Vernetzungsdichte und Kompatibilität mit dem Zielsystem anzupassen.

XJY-8205 MQ resin(Silicic acid, sodium salt, reaction products with chlorotrimethylsilane and iso-Pr alc..) is a co-hydrolysis product of tetraalkoxy silane (Q unit) and trimethylalkoxy silane (M unit).

MQ resin is widely used in personal care, adhesives, defoamers, and waterproofing agents, and with good high demolding power in release agents for polyurethane processing.

2. Warum Methyl-MQ-Silikonharz in Beschichtungen verwenden?

Die einzigartige Si–O–Die Si-Kette in MQ-Harzen bietet hervorragende Isolierleistung, sehr gute Beständigkeit gegenüber Hitze, UV-Strahlung und Chemikalien sowie gleichzeitig moderate Flexibilität bei der Mischung mit organischen Polymeren. In maritimen wasserdichten Beschichtungen und Anti-Fouling-Beschichtungen bietet Methyl-MQ:

Niedrigenergieoberfläche (geringe Adhäsion bei Fouling)

Starke Haftung an organische Bindemittel

Lange Haltbarkeit unter Lagerbedingungen in verschlossenen Behältern (kühl, lichtgeschützt, trocken belüftet)

Die Fähigkeit, sowohl bei niedrigen als auch hohen Temperaturen ohne Leistungsverlust zu funktionieren

Because the material is based on a unique siloxane and a  very unique siloxane backbone, it can withstand repeated thermal cycling and environmental stress, yet remain durable and maintain high mechanical strength. At low addition levels, it acts as a reinforcing agent in acrylic or polyester matrices; at higher levels, it can form the main binder of a low surface energy coating.

Ein weiterer wichtiger Vorteil ist die bessere Kompatibilität im Vergleich zu einfachen Silica-Füllstoffen: Die organische Hülle um die MQ-Partikel gewährleistet Kompatibilität mit vielen organischen Harzsystemen, Silikonkautschuk und flüssigem Silikonkautschuk, was die Formulierung und Herstellung einfacher und kostengünstiger macht als vollfluorierte Alternativen.

3. Wie funktioniert Methyl-MQ-Silikonharz in maritimen Beschichtungen?

 

In der referenzierten Studie synthetisierten die Autoren ein Acrylat–MQ-Copolymer durch Copolymerisation von Methyl-MQ-Silikon (ein Methylvinyl-MQ-Harz) mit Methylmethacrylat und Butylacrylat. Chemisch betrachtet besteht die Copolymerstruktur aus:

Einem starren MQ-Kern,

An die MQ-Moleküle kovalent gebundenen Acrylatesegmenten,

Und einer geringen Anzahl von Vinylgruppen, die zur Vernetzung der Kette beitragen.

Dieses Hybridsystem verhält sich anders als reine PDMS- oder reine Acrylmaterialien:

Der MQ-Kern bietet hervorragende Isolierleistung, niedrige Oberflächenenergie und Widerstandsfähigkeit gegen Fouling.

Die Acrylatsegmente tragen Härte, Zähigkeit und verbesserte Haftung auf Stahl und Epoxidgrundierungen bei.

Das Ergebnis ist eine Beschichtung mit niedriger Oberflächenenergie ähnlich wie PDMS, jedoch mit deutlich höherer mechanischer Festigkeit und besserer Kratzfestigkeit.

Da es sich bei dem Bindemittel um ein Acrylat handelt–MQ-Silikon-Hybrid, kann es auch in anderen Beschichtungen wie wasserdichten Beschichtungen, Antihaftfarben und industriellen Oberflächenbehandlungssystemen eingesetzt werden, bei denen Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit entscheidend sind.

4. Wie arbeiten Silikonöle und Additive zusammen mit MQ-Silikonharz?

Neben dem Acrylat–MQ-Bindemittel umfasst die Antifouling-Formulierung ein nicht reaktives Silikonöl (Phenylmethyl-Typ) als Antifouling-Wirkstoff. Dieses Konzept ähnelt der Verwendung von Dimethylsilikonöl als schmierender Trennmittel in Haftklebstoff- und Silikonhaftklebstoff-Formulierungen.

Nach der Aushärtung wandert das Silikonöl langsam zur Beschichtungsoberfläche und bildet eine dünne Gleitschicht. Das Vorhandensein von MQ-Silikonharz und Acrylsegmenten steuert die Migrationsrate: Ein höherer MQ-Gehalt bedeutet generell geringere Kompatibilität und damit effizientere Migration, was vorteilhaft für das Antifouling ist. Derselbe Mechanismus wird bei Trennmitteln für Formen, Silikonhaftklebebändern und Oberflächenbehandlungsmittelpaketen für verstärkten Silikonkautschuk und Flüssigsilikonkautschuk eingesetzt.

Die Beschichtung kann auch andere Additive wie Pigmente, Füllstoffe, Rheologiemodifikatoren und Schaumkontrollmittel enthalten. Einige Methyl-MQ-Produkte sind speziell für eine gute Schaumhemmleistung ausgelegt und helfen Formulierern, einen glatten Film ohne Fehler zu erhalten.

5. Wie verhalten sich die mechanischen Eigenschaften von Silikon-MQ-Harz?

Im Vergleich zu einer Referenz-PDMS-Antifouling-Beschichtung zeigt die Acrylat-–MQ-Beschichtung:

Deutlich höheren Zugmodul und Zugfestigkeit, was auf eine bessere Verstärkungswirkung durch das MQ-Netzwerk hinweist.

Höhere Shore-Härte und verbesserte Kratzfestigkeit, besonders wichtig bei Schiffskörpern und Offshore-Strukturen.

Bleistifthärte verbessert sich von 5B auf 4H–5H, was einen deutlichen Unterschied in der Ritzbeständigkeit ergibt.

 

Die Maßbeständigkeit in Meerwasser ist ebenfalls hervorragend: Selbst nach 30 Tagen in künstlichem Meerwasser bleibt das Volumenquellverhältnis der Hoch-MQ-Probe unter 2–3 %. Dies liegt teilweise daran, dass die starren MQ-Partikel wie ein dreidimensionales Silicanetzwerk wirken, jedoch mit mäßiger Flexibilität und besserer Kompatibilität als reines Silica.

Solche Eigenschaften sind ebenso wertvoll in anderen Silikonkautschuksystemen. Wenn MQ-Silikonharz in verstärkten Silikonkautschuk oder Flüssigsilikonkautschuk eingearbeitet wird, kann es hohe mechanische Festigkeit, Reißfestigkeit und Tieftemperaturbeständigkeit verbessern, während die Materialien flexibel bleiben. In Halbleiterkomponenten wird beispielsweise MQ-modifizierter Silikonkautschuk als Vergussmasse mit exzellenter Isolierleistung und langer Lagerfähigkeit verwendet.

6. Wie unterscheidet sich Methyl-MQ-Silikonharz von anderen?

Traditionelle Silikonharze wirken oft als einfache Filmbildner oder Additive, während Methyl-MQ-Silikonharz als Verstärkungsmaterial und Komponente mit niedriger Oberflächenenergie in einem konzipiert ist. Der Unterschied liegt in der Struktur:

Klassische Silikonharze können ungeordnete Netzwerke ohne klar definiertes M/Q-Verhältnis aufweisen.

MQ-Typen haben eine definierte Struktur aus M-Einheiten außen und Q-Einheiten innen, die eine sehr einzigartige Siloxan- oder besondere Siloxanstruktur mit vorhersagbaren technischen Kennwerten ergibt.

Dadurch können MQ-Harze auf kontrollierte Weise Haftung, Glanz, Härte und Beständigkeit feinabstimmen. Sie können auch mit Silikonhaftklebstoffsystemen kombiniert werden, wobei MQ-Harz als harter Verstärker wirkt, um Kohäsion und Hochtemperaturscherung in Haftklebstoff und Haftklebeband zu erhöhen.

7. Lagerung und Handhabung?

Um Leistung und Haltbarkeit stabil zu halten, empfehlen Lieferanten normalerweise, MQ-Produkte in einem verschlossenen Behälter an einem kühlen, trockenen und gut belüfteten Ort aufzubewahren und Licht zu vermeiden. Abhängig von der Form (festes weißes Pulver oder transparente Lösung) können die Lagerbedingungen und die maximal empfohlene Zeit vor der Verwendung variieren.

Wenn sie in Beschichtungen, Klebstoffe oder Silikonkautschuk-Systeme eingearbeitet werden, hängt die tatsächliche Leistung von den Anwendungsanforderungen und der Gesamtformulierung ab: Lösungsmittelwahl, Pigmentvolumenkonzentration, Härtungskatalysator und andere Additive beeinflussen alle den Endfilm.

Da MQ-Produkte im Vergleich zu Fluoropolymeren relativ günstig sind, aber ein hohes Maß an Beständigkeit und dauerhafte Leistung bieten, werden sie zunehmend als wirtschaftliche Möglichkeit zur Aufrüstung bestehender organischer Lacksysteme und Klebstoffe gewählt.

8. Wie Sie Ihr Beschichtungsprodukt verbessern können?

Über marine Antifouling-Beschichtungen hinaus kann Methyl-MQ-Silikonharz verwendet werden in:

Wasserfester Beschichtung und schmutzabweisender Farbe für Gebäude und Infrastruktur,

Oberflächenbehandlungsmittel und Trennmittelformulierungen für Kunststoffe, Gummi und Metall,

Silikonkautschuk- und Flüssigsilikonkautschuk-Rezepturen als hybrides Verstärkungsmittel,

Hochleistungs-Silikon-Haftklebesystemen, wo MQ Kohäsion und Wärmebeständigkeit verbessert,

Elektrischen und Halbleiterkomponenten, die hohe Temperaturen und elektrischen Widerstand benötigen,

Verschiedenen Klebstoffen, bei denen niedrige Oberflächenenergie und starke Haftung ausgeglichen sein müssen.

XJY Silicones ist einer der führenden Hersteller von Silikon-MQ-Harzen und VMQ-Silikonen in China. Das Unternehmen verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung in Forschung, Entwicklung und Fertigung in der Silikonindustrie sowie über mehr als 15 relevante Patente und technische Unterstützung. Unsere Silikonrohstoffprodukte können den Anforderungen im Bereich der Silikonbeschichtung gerecht werden und unterstützen die Bereitstellung vielfältiger, kundenindividueller Lösungskonzepte.