本發(fā)明屬于涂料領(lǐng)域，具體涉及一種環(huán)氧改性聚硅氧烷涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
聚硅氧烷是以Si-O-Si鍵為主鏈的聚合物，通常也稱作有機硅樹脂。硅氧鍵的鍵能達460kJ/mol，高于太陽光中的紫外線能量(315～415kJ/mol)，因此，聚硅氧烷具有突出的耐紫外線分解能力。硅氧鍵還具有很好的熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)腐蝕性。聚硅氧烷的親水/疏水特性、軟硬度、熱穩(wěn)定性、化學(xué)反應(yīng)活性等性能還可通過改變側(cè)基基團來調(diào)節(jié)，從而大大拓展了其應(yīng)用場合。在涂料領(lǐng)域，聚硅氧烷主要有以下3方面應(yīng)用：第一，耐高溫有機硅涂料，已有較成熟的實際應(yīng)用；第二，聚硅氧烷改性丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂等傳統(tǒng)涂料用樹脂，以提高涂料的耐候性、耐沾污性、熱穩(wěn)定性等性能，相關(guān)研究在文獻中有大量報道；第三，以聚硅氧烷為主成膜物質(zhì)的改性聚硅氧烷涂料，該涂料具有與氟碳涂料相當?shù)哪秃蛐浴⒛望}霧性，在環(huán)保性、光澤、施工性方面又優(yōu)于氟碳涂料，是氟碳涂料的理想替代品，成為近年來高性能鋼結(jié)構(gòu)防腐面漆的新寵。
環(huán)氧改性聚硅氧烷樹脂作為基料，根據(jù)固化機理主要有以下兩大類型，一類是采用含雙鍵的或低聚物改性聚硅氧烷中間體，雙鍵可與固化劑組分中的氨基發(fā)生邁克爾加成反應(yīng)，固化劑又能與聚硅氧烷中間體發(fā)生水解縮合。另一類是采用含有官能性側(cè)基的相對分子質(zhì)量低的丙烯酸樹脂改性聚硅氧烷中間體，側(cè)基主要有羥基、縮水甘油酯基等，丙烯酸樹脂中官能性側(cè)基在催化劑作用下與烷氨基硅氧烷固化劑以及聚硅氧烷中間體發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)。
目前市場上的改性聚硅氧烷涂料主要缺點在于1：VOC過高違背了安全環(huán)保的市場發(fā)展需求，2：Si-O鍵含量低不符合國家的HG/T4755-2014的標準，3：耐堿性差，漆膜脫落嚴重，4：硬度不高，有機界面和無機界面之間沒有很好的結(jié)合。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中聚硅氧烷涂料VOC含量高，耐堿性差，硬度不高等不足，本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)氧改性聚硅氧烷涂料，該涂料在常溫下即可固化成膜，使用方便，無需加熱，降低能耗，同時具有較好的耐腐蝕性以及耐紫外線老化能力，大大延長使用壽命。
技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種環(huán)氧改性聚硅氧烷涂料，所述涂料包括甲組分和乙組分，甲組分和乙組分的重量比為4-5:1，其中
甲組分由63.5-70wt％環(huán)氧改性聚硅氧烷樹脂，25-30wt％鈦白粉，0.25-1wt％分散劑，0.25-1wt％消泡劑，1-2.5wt％流變助劑和1-2wt％氣相二氧化硅組成；
乙組分由固化劑組成，所述固化劑稀釋在二甲苯中；
所述環(huán)氧改性聚硅氧烷樹脂采用以下方法制得：采用聚硅氧烷中間體、環(huán)氧樹脂和二縮三丙二醇二丙烯酸酯在氮氣保護下反應(yīng)制得。該樹脂透明度好，性能優(yōu)越，適用范圍較廣。
作為優(yōu)選，所述分散劑優(yōu)選BYK110分散劑，所述消泡劑優(yōu)選BYK-A530消泡劑、所述流變助劑優(yōu)選德謙201P，所述氣相二氧化硅優(yōu)選R-972或R-706。
作為優(yōu)選，所述固化劑為氨基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一種或幾種，其中所述氨基硅烷選自ELNT-7010、ELNT-7011、KH-550、KH-970中的一種或幾種。
本發(fā)明還提供了一種上述環(huán)氧改性聚硅氧烷涂料的制備方法，包括以下步驟：
(1)環(huán)氧改性聚硅氧烷樹脂的制備：首先由道康寧DC-3074有機硅中間體與正硅酸乙酯混合均勻制成聚硅氧烷中間體；在所述聚硅氧烷中間體中加入環(huán)氧樹脂和二縮三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)，在氮氣的保護下，加熱反應(yīng)合成出所述環(huán)氧改性聚硅氧烷樹脂；
(2)甲組分的制備：按照權(quán)利要求1所述的配方量，先將步驟(1)制備的環(huán)氧改性聚硅氧烷樹脂加入研磨罐中，在低速攪拌下依次加入潤濕分散劑、流變助劑、消泡劑、鈦白粉和氣相二氧化硅，高速攪拌均勻后經(jīng)砂磨機研磨，靜置過濾即得甲組分；
(3)用二甲苯將固化劑稀釋，低速攪拌均勻即得乙組分。
作為優(yōu)選，在步驟(1)中，所述有機硅中間體與正硅酸乙酯的質(zhì)量比為5：1，所述聚硅氧烷中間體、環(huán)氧樹脂和二縮三丙二醇二丙烯酸酯的質(zhì)量比為8:1:1，所述環(huán)氧樹脂為氫化環(huán)氧樹脂。在該反應(yīng)體系中，TPGDA還起到了助熔的作用。
作為優(yōu)選，在步驟(1)中，所述加熱反應(yīng)在80℃反應(yīng)2h。
作為優(yōu)選，步驟(2)中，所述低速攪拌的攪拌速率是200rpm/min，所述高速攪拌的攪拌速率為800rpm/min，攪拌時間為30min，所述砂磨機研磨的粒徑小于等于20μm，所述靜置時間為15min。
作為優(yōu)選，步驟(3)中，所述的低速攪拌的速率為200rpm/min，攪拌時間為30min，所述固化劑在二甲苯中稀釋后的質(zhì)量體積分數(shù)為60w/v％。
有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：
(1)本發(fā)明利用環(huán)氧樹脂和氨基硅烷等固化劑的邁克爾加成反應(yīng)，以及聚硅氧烷和氨基硅烷等固化劑的水解縮聚反應(yīng)，研制出一種環(huán)氧改性聚硅氧烷涂料，所制備的環(huán)氧改性聚硅氧烷涂料綜合性能優(yōu)異，VOC含量極低，常溫下即可固化成膜，使用方便，無需加熱，降低能耗，同時具有較好的耐腐蝕性以及耐紫外線老化能力，大大延長使用壽命；
(2)本發(fā)明制備方法工藝簡單、能耗低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步解釋說明。
實施例1環(huán)氧改性聚硅氧烷樹脂的制備
將100kg道康寧DC-3074與20kg正硅酸乙酯混合均勻制成聚硅氧烷中間體；在上述聚硅氧烷中間體中加入15kg氫化環(huán)氧樹脂(ZD6040E)和15kg的TPGDA，在氮氣的保護下，80℃反應(yīng)2h合成得到環(huán)氧改性聚硅氧烷樹脂。
實施例2環(huán)氧改性聚硅氧烷涂料的制備
先稱取65kg制備的環(huán)氧改性聚硅氧烷樹脂(按照實施例1方法制備)加入研磨罐中，在低速攪拌下依次加入0.3kg潤濕分散劑BYK110、0.5kgBYK-A530消泡劑、2.2kg流變助劑201P(購自得謙)、30kg鈦白粉和2kg氣相二氧化硅，在800rpm/min攪拌30min后經(jīng)砂磨機研磨，研磨至粒徑小于等于20μm，靜置15min過濾即得甲組分；用二甲苯將胺類固化劑ELNT-7010稀釋成60w/v％，200rpm/min低速攪拌攪拌30min即得乙組分。
甲組分和乙組分按照重量配比4：1配合使用，可以利用噴涂，刷涂，滾涂的方式對所需涂敷的基材進行涂覆，使基材形成一層均勻的涂層。
實施例3
先稱取68kg制備的環(huán)氧改性聚硅氧烷樹脂(按照實施例1方法制備)加入研磨罐中，在低速攪拌下依次加入在低速攪拌下依次加入0.3kg潤濕分散劑BYK110、0.5kgBYK-A530消泡劑、2.2kg流變助劑201P(購自得謙)、28kg鈦白粉和1kg氣相二氧化硅，在800rpm/min攪拌30min后經(jīng)砂磨機研磨，研磨至粒徑小于等于20μm，靜置15min過濾即得甲組分；用二甲苯將丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷稀釋成60w/v％，200rpm/min低速攪拌攪拌30min即得乙組分。
甲組分和乙組分的重量配比為4：1，可以利用噴涂，刷涂，滾涂的方式對所需涂敷的基材進行涂覆，使基材形成一層均勻的涂層。
實施例4
先稱取70kg制備的環(huán)氧改性聚硅氧烷樹脂(按照實施例1方法制備)加入研磨罐中，在低速攪拌下依次加入0.5kg潤濕分散劑BYK110、2.5kg流變助劑201P、1kg BYK-A530消泡劑、25kg鈦白粉28.8％，1kg氣相二氧化硅，在800rpm/min攪拌30min后經(jīng)砂磨機研磨，研磨至粒徑小于等于20μm，靜置15min過濾即得甲組分；用二甲苯將固化劑KH-550稀釋成60w/v％，200rpm/min低速攪拌攪拌30min即得乙組分。
甲組分和乙組分的重量配比為5：1，可以利用噴涂，刷涂，滾涂的方式對所需涂敷的基材進行涂覆，使基材形成一層均勻的涂層。
用120#的線棒或噴涂方式分別將實施例2-4所制備的涂料直接涂覆在馬口鐵上。應(yīng)注意的是，在制備用于測試抗沖擊性和附著力的涂層試樣時，馬口鐵先用20#砂紙打磨，然后用丙酮擦拭。所有涂層在室溫下干燥1周后進行性能測試。實施例2-4所制備涂料的主要性能檢測結(jié)果見表1。
表1實施例2-4所制備涂料的主要性能
從表1可以看出以上實施例只是對本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思起到說明示例作用，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍內(nèi)，進行修改和等同替換，均應(yīng)落在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。