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一種環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法與流程

文檔序號:12815486閱讀:431來源:國知局

本發(fā)明涉及建筑涂料技術領域,且特別涉及一種環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法。



背景技術:

環(huán)氧樹脂涂料具有良好的機械性能、電絕緣性能和較好的熱、化學穩(wěn)定性,且具有防腐、防水、防霉、收縮率低等優(yōu)勢。被廣泛用于汽車、造船、航空、機械、化工以及大型水利工程和土木建筑工業(yè)等方面。但因其特殊結構為脆性材料,又具有韌性差、質脆、易開裂、沖擊強度低等缺陷,這就在很大程度上限制了其在某些高科技領域的應用。

為改善環(huán)氧樹脂涂料的諸多缺陷,拓寬環(huán)氧涂料的應用范圍,前人己經(jīng)進行了大量的研究,大多采用塑性增韌機理以低分子量聚酰胺、聚醚、鄰苯二甲酸酯或聚砜為增韌劑,將環(huán)氧樹脂涂料進行增韌改性。塑性增韌存在的問題是當環(huán)氧樹脂的韌性得到改進的同時,材料的抗沖擊性和抗斷裂性等機械性能和耐熱性會變差。



技術實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)氧樹脂涂料,該環(huán)氧樹脂涂料增韌的同時具備了高強度以及良好的耐候性,且能夠降解環(huán)境中的有害物質。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種環(huán)氧樹脂涂料的制備方法,該方法操作簡單,制備的環(huán)氧樹脂涂料力學性能優(yōu)異。

本發(fā)明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。

本發(fā)明提出一種環(huán)氧樹脂涂料,包括按照6-14:1的重量比混合的第一組分和第二組分。第一組分包括粉料和由聚氨酯預聚體改性的環(huán)氧樹脂。粉料包括絹云母粉以及表面改性的無機粉末中的一種或多種,聚氨酯預聚體主要由聚醚多元醇和異氰酸酯反應生成。第二組分包括固化劑。

本發(fā)明提出一種環(huán)氧樹脂涂料的制備方法,包括將第一組分和第二組分按照6-14:1的質量比混合反應。

本發(fā)明實施例的環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法的有益效果是:

使用聚氨酯預聚體改性環(huán)氧樹脂,由于聚氨酯預聚體是由多異氰酸酯和低聚物多元醇制備而成,其結構中,既有柔性的c-c鏈、c-o-c鏈,又有活性的聚酰胺基團,與環(huán)氧樹脂的相容性很好,因此對環(huán)氧樹脂的改性效果很好。且環(huán)氧樹脂與聚氨酯預聚體間互穿改性,形成兩相互穿網(wǎng)絡聚合物復合材料,對環(huán)氧樹脂起到增強增韌的效果。粉料的添加,改善了環(huán)氧樹脂涂料的抗沖擊及抗斷裂性能,提高耐磨性和耐候性,防止使用過程中出現(xiàn)粉化現(xiàn)象,從而提高使用壽命。其中,鈦白粉可吸收紫外線提高涂料的耐候性,同時利用其特有的光催化特性將有害物質氧化、降解,達到凈化環(huán)境的目的。表面改性的無機粉末能夠更好的與環(huán)氧樹脂相容,且減少無機粉末在環(huán)氧樹脂中的團聚現(xiàn)象,進一步增強了環(huán)氧樹脂涂料的力學性能。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚,下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者,按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者,均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對本發(fā)明實施例提供的環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法進行具體說明。

一種環(huán)氧樹脂涂料主要包括:按照6-14:1的重量比混合的第一組分和第二組分。第一組分包括粉料和由聚氨酯預聚體改性的環(huán)氧樹脂。聚氨酯預聚體主要由聚醚多元醇和異氰酸酯反應生成,粉料包括絹云母粉以及表面改性的無機粉末中的一種或多種。第二組分包括固化劑。

聚醚多元醇主要選用相對分子質量為800-3000,官能度為2-5的聚醚多元醇。例如可以是環(huán)氧丙烷聚醚多元醇、環(huán)氧乙烷聚醚多元醇及其混合物。本發(fā)明實施例優(yōu)選對分子質量為1000,官能度為2的聚醚多元醇。

本發(fā)明實施例中主要選用4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯(mdi)作為異氰酸酯來源,其毒性相對現(xiàn)在使用較多的甲苯二異氰酸酯(tdi)小很多,因此使用mdi改性的環(huán)氧樹脂更環(huán)保。當然4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯的異構體例如:2,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,2'-二苯基甲烷二異氰酸酯等均可以作為本發(fā)明實施例的較優(yōu)選擇。

在添加表面改性的無機粉末、絹云母粉的基礎上,根據(jù)不同的使用需求,還可選地向第一組分添加增塑劑、消泡劑、二元酸酯中的一種或多種。可選地向粉料中添加粉煤灰、鈦白粉中的一種或多種。絹云母粉能夠改善涂料的耐候性,防止涂料粉化變色,同時還能提高涂料的耐水性、防腐性、穩(wěn)定性等。鈦白粉能夠吸收紫外線,能夠在提高涂料耐候性的同時利用光催化特性,將有害物質氧化分解,凈化環(huán)境。改性的無機粉末例如可以是表面改性鈣粉,可以改善環(huán)氧樹脂的韌性。普通的無機粉末由于本身是無機粒子,因此直接添加到作為有機粒子的環(huán)氧樹脂中不易分散,極易團聚,且相容性差。經(jīng)過改性的無機粒子(例如改性劑可以是鈦酸酯偶聯(lián)劑、硬脂酸、硅烷偶聯(lián)劑等),與環(huán)氧樹脂的相容性優(yōu)異,因此能夠大幅提高環(huán)氧樹脂的韌性。本發(fā)明中,無機粉末可以是層狀硅酸鹽、納米二氧化硅、納米碳酸鈣、二氧化鈦等等。

增塑劑、消泡劑、粉煤灰、二元酸酯選擇性的使用,有助于涂料進一步提高其力學性能。例如,消泡劑(可選用二甲基硅油)可以防止涂料制備過程中出現(xiàn)大量泡沫,導致涂料固化后內部孔隙過多,力學性能不達標。例如,增塑劑(可選用鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異壬酯等)可增加涂料制備過程中的加工性能,保證了涂料后期具有較優(yōu)的綜合力學性能。增塑劑、消泡劑可根據(jù)具體需要選擇不同類型,本發(fā)明不做具體限定。

第一組分主要由按重量份數(shù)計的以下原料制得:環(huán)氧樹脂15份-25份,聚氨酯預聚體5份-15份,增塑劑1.5份-3.5份,消泡劑0.1份-0.5份,二元酸酯1份-3份,粉煤灰、表面改性鈣粉、鈦白粉、絹云母粉共計10份-20份。環(huán)氧樹脂選自使用較多的雙酚a型,酚基丙烷類環(huán)氧樹脂中的一種或二種。上述原料的使用份數(shù)只是作為本發(fā)明實施例的較優(yōu)選擇,若有其他不同的需求,可自行調節(jié)各原料的比例,本發(fā)明不作具體限定。

為了制備更環(huán)保的環(huán)氧樹脂涂料,本發(fā)明實施例中的固化劑主要選用芳香二胺。優(yōu)選地,為了更好的將芳香二胺與環(huán)氧樹脂混合,選用二元酸酯將芳香二胺溶解后與環(huán)氧樹脂混合。選用按重量份數(shù)計的固化劑65份-75份、二元酸酯15份-25份可制得第二組分,當然可根據(jù)具體要求適當調整各原料的重量份數(shù),本發(fā)明不作具體限定。

本發(fā)明實施例還提供一種環(huán)氧樹脂涂料的制備方法。將第一組分和第二組分按照質量比為6-14:1混合反應。其中第一組分包括聚氨酯預聚體改性的環(huán)氧樹脂與含有絹云母粉、鈦白粉的功能性助劑的混合料;第二組分包括固化劑。

較優(yōu)地,具體制備方法舉例如下。將聚醚多元醇脫水后與異氰酸酯于真空反應釜中,在75℃-85℃下恒溫攪拌反應1-3小時,降溫即得聚氨酯預聚體。再將已脫水處理的環(huán)氧樹脂加入到聚氨酯預聚體中,攪拌20分鐘-60分鐘即可,再向其中加入粉料以及其他填料(如消泡劑、增塑劑等)經(jīng)高速分散即可得到第一組分。將固化劑和環(huán)保溶劑-二元酸酯按重量比為13/5-5的比例混合攪拌即得第二組分。按照6-14:1的重量比混合第一組分和第二組分可得環(huán)氧樹脂涂料,并在1-4小時內可完全固化。

以下結合實施例對本發(fā)明的特征和性能作進一步的詳細描述。

實施例1

第一組分所用原料及其具體用量如表1所示。

表1.第一組分原料用量

其中,e-44為工業(yè)通用的雙酚a型環(huán)氧樹脂。聚氨酯預聚體采用250gdl2000以及65gmdi合成。dl2000為環(huán)氧丙烷聚合的聚醚多元醇。

第一組分制備過程如下:聚醚多元醇dl-2000、環(huán)氧樹脂e-44分別于真空反應釜中,溫度120℃,真空度-0.09mpa下真空、高溫脫水2h,降溫至40℃保存,備用。

將稱量好的mdi和脫水后的聚醚多元醇dl-2000于真空反應釜中,在82℃下恒溫攪拌反應2.5小時,降溫至50℃,即得聚氨酯預聚體。

將已脫水并降溫至50℃左右的e-44加入到聚氨酯預聚體中,機械攪拌反應30min,然后加入鄰苯二甲酸二丁酯、二元酸酯、粉煤灰、鈦白粉、表面改性精細鈣粉、絹云母粉、二甲基硅油,經(jīng)過高速分散均勻并過濾即可得到第一組分。

第二組分所用原料及其具體用量如下:芳香二胺15g、二元酸酯5g。將固化劑芳香二胺于分散罐中,加入環(huán)保溶劑二元酸酯,室溫下,攪拌混合均勻,得第二組分。

使用該環(huán)氧樹脂涂料時,需要現(xiàn)場混合第一組分和第二組分,本實施例中第一組分和第二組分按質量比為6:1進行混合,并在30分鐘內使用完畢。

實施例2

本實施例中第一組分與第二組分的制備方法相同,所用各組分的原料不同,具體如下。

第一組分所用原料及其具體用量如表2所示。

表2.第一組分原料用量

其中,e-51為工業(yè)通用的雙酚a型環(huán)氧樹脂。聚氨酯預聚體采用250gdl1000以及50gmdi合成。dl1000為環(huán)氧丙烷聚合的聚醚多元醇。

第二組分所用原料及其具體用量如下:芳香二胺150g、環(huán)保溶劑-二元酸酯50g。

使用該環(huán)氧樹脂涂料時,需要現(xiàn)場混合第一組分和第二組分,本實施例中第一組分和第二組分按質量比為14:1進行混合,并在30分鐘內使用完畢。

實施例3

本實施例與實施例2中制備第一組分和第二組份時使用的原料及其用量相同,具體制備過程如下。

第一組分制備過程如下:聚醚多元醇dl-1000、環(huán)氧樹脂e-51分別于真空反應釜中,溫度130℃,真空度-0.08mpa下真空、高溫脫水2.5h,降溫至50℃保存,備用。

將稱量好的mdi和脫水后的聚醚多元醇dl-1000于真空反應釜中,在85℃下恒溫攪拌反應2小時,降溫至40℃,即得聚氨酯預聚體。

將已脫水并降溫至40℃左右的e-51加入到聚氨酯預聚體中,機械攪拌反應60分鐘,然后加入鄰苯二甲酸二異壬酯、二元酸酯、粉煤灰、表面改性二氧化硅、絹云母粉、乳化硅油,經(jīng)過高速分散均勻并過濾即可得到第一組分。

第二組分制備過程如下:將固化劑芳香二胺于分散罐中,加入環(huán)保溶劑二元酸酯,室溫下,攪拌混合均勻,得第二組分。

使用該環(huán)氧樹脂涂料時,需要現(xiàn)場混合第一組分和第二組分,本實施例中第一組分和第二組分按質量比為14:1進行混合,并在30分鐘內使用完畢。

實施例4

本實施例與實施例3中制備第一組分和第二組分的方法相同,所用各組分原料不同,具體用量如下。

第一組分所用原料及其具體用量如表3所示。

表3.第一組分原料用量

其中,聚氨酯預聚體采用200g330n以及40gmdi合成。330n為環(huán)氧丙烷聚合環(huán)氧乙烷封端的聚醚多元醇。

第二組分所用原料及其具體用量如下:芳香二胺130g、二元酸酯30g。

使用該環(huán)氧樹脂涂料時,需要現(xiàn)場混合第一組分和第二組分,本實施例中第一組分和第二組分按質量比為10:1進行混合,并在40分鐘內使用完畢。

實施例5

本實施例與實施例3中制備第一組分和第二組分的方法相同,所用各組分原料不同,具體用量如下。

第一組分所用原料及其具體用量如表4所示。

表4.第一組分原料用量

其中,聚氨酯預聚體采用25gdl1000、100g環(huán)氧丙烷聚醚二元醇以及90gmdi合成。

第二組分所用原料及其具體用量如下:芳香二胺170g、二元酸酯65g。

使用該環(huán)氧樹脂涂料時,需要現(xiàn)場混合第一組分和第二組分,本實施例中第一組分和第二組分按質量比為8:1進行混合,并在45分鐘內使用完畢。

實施例6

本實施例與實施例5制備第一組分和第二組分時使用的原料相同,具體制備方法如下。

第一組分制備過程如下:聚醚多元醇dl-1000、環(huán)氧丙烷聚醚二元醇、環(huán)氧樹脂e-44分別于真空反應釜中,溫度110℃,真空度-0.1mpa下真空、高溫脫水1h,降溫至45℃保存,備用。

將稱量好的mdi和脫水后的dl-1000、環(huán)氧丙烷聚醚二元醇于真空反應釜中,在70℃下恒溫攪拌反應1小時,降溫至55℃,即得聚氨酯預聚體。

將已脫水并降溫至55℃左右的e-44加入到聚氨酯預聚體中,機械攪拌反應40分鐘,然后加入鄰苯二甲酸二丁酯、二元酸酯、粉煤灰、表面改性碳酸鈣、絹云母粉、二甲基硅油、鈦白粉,經(jīng)過高速分散均勻并過濾即可得到第一組分。

第二組分制備過程如下:將固化劑芳香二胺于分散罐中,加入環(huán)保溶劑-二元酸酯,室溫下,攪拌混合均勻,得第二組分。

使用該環(huán)氧樹脂涂料時,需要現(xiàn)場混合第一組分和第二組分,本實施例中第一組分和第二組分按質量比為8:1進行混合,并在45分鐘內使用完畢。

對比例

本對比例提供一種市面上購買的環(huán)氧樹脂涂料,包括第一組分和第二組分。

第一組分由按重量份數(shù)計的以下原料制得:dl-2000聚醚多元醇200g、dl-1000聚醚多元醇140g、甲苯二異氰酸酯40g、鄰苯二甲酸二丁酯200g、二甲基硅油1g、丁晴橡膠5g、表面改性二氧化硅20g。

第二組分由按重量份數(shù)計的以下原料制得:乙二胺100g、二元酸酯50g。

該水工防護涂料使用時,按質量比為3:1現(xiàn)場混合第一組分和第二組分,并在30分鐘內使用完畢。

試驗例

將實施例1-6以及對比例中所提供的環(huán)氧樹脂涂料在相同溫度、濕度的情況下在堤壩表面進行涂刷,并在10天后對堤壩表面的水工防護涂料按照gb/t19250-2013進行以下各項性能測試,測試結果如表5所示。其中,在0.3mpa,120℃下測試耐水性。

表5.性能測試結果

根據(jù)表5所示的數(shù)據(jù)可知:本發(fā)明實施例所提供的環(huán)氧樹脂涂料各方面的性能均高于市購的環(huán)氧樹脂涂料。表明聚氨酯預聚體對于環(huán)氧樹脂涂料的改性能夠提高環(huán)氧樹脂涂料的綜合力學性能,其他粉料以及其他填料的添加,使得環(huán)氧樹脂涂料的耐熱性、耐候性等性能有所增強。

以上所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例。本發(fā)明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發(fā)明的范圍,而是僅僅表示本發(fā)明的選定實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。

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