[發明專利]一種納米改性陽離子環氧樹脂的制備方法及其應用

無效

• 申請號: 201210329380.4
• 申請日: 2012-09-08
• 公開（公告）號: CN102875971A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 鐘萍;渠美麗;袁興
• 申請（專利權）人: 佛山市科富科技有限公司
• 主分類號: C08L63/00
• 分類號: C08L63/00;C08G59/50;C08K3/36;C09D163/00;C09D5/44
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 羅曉聰

技術領域

本發明涉及一種環氧樹脂的制備方法，具體是涉及一種納米二氧化硅化學增韌改性陽離子環氧樹脂及環保型陰極電泳涂料的制備方法，通過此方法制備生產的環保型陰極電泳涂料可廣泛應用于汽車車身和汽車零部件、工程機械、摩托車、家電、輕工五金等產品的防腐涂裝。?

背景技術

行內習知，適用于陰極電泳涂料的水性樹脂，是一種在其主鏈上帶有一定數量可供陽離子化的含氨基團，即帶有伯胺、仲胺、叔胺等胺基基團，并可以在水溶液中成鹽，在直流電場中進行陰極電沉積。而環氧樹脂由于其自身的特性，常被用來作為陰極電泳涂料的主體樹脂。?

環氧樹脂是一類重要的熱固性樹脂，具有優異的粘接性能、耐磨性能、機械性能、電絕緣性能和防腐性能。由于其收縮率低、易加工成型和成本低廉等優點，在膠粘劑、涂料、電子電氣絕緣材料、增強材料及先進復合材料等領域得到廣泛應用。但環氧樹脂作為交聯密度比較高的熱固性材料，其裂紋擴展屬于典型的脆性擴展，固化后存在韌性不足、耐沖擊性較差和容易開裂等缺點。特別是粘度低的低分子量環氧樹脂，樹脂分子中存在大量的環氧基團，固化時交聯密度很大，性很脆、沖擊韌性更差，且耐熱性、剝離強度尤其差，影響到環氧涂層的附著力和防腐性能。因此，在制備陰極電泳涂料的主體樹脂時，常用胺和聚酰胺來制備改性陽離子環氧樹脂以改善其韌性等各種性能。?

目前，陰極電泳涂料主體樹脂改善韌性中使用的聚酰胺依賴于進口，價格昂貴，貨源不穩定。國外公司一般將樹脂改性制備好改性陽離子樹脂后，再運輸到我國制備成品。國產此類聚酰胺顏色很深，性能不穩定。而且用此方法改性環氧樹脂時，在提高環氧樹脂韌性的同時，往往會降低固化物的機械模量和耐熱性等。?

隨著納米技術的發展，納米材料在涂料中的應用越來越多，納米材料以其獨特的物理、化學性能及常規材料不具備的小尺寸效應、表面界面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應與它的特殊光電特性、高磁阻現象、非線形電阻現象及其在高溫下仍具有高強、高韌、優良穩定性等特性，大幅度提高了涂料產品的涂層表面韌性與硬度、耐水洗性、附著力、光潔度、抗老化性，還具有耐磨性和優異的耐化學腐蝕性能。其高比表面積和高活性表面使納米粒子在界面上與環氧基團形成遠大于范德華力的作用力，構成非常理想的界面。目前納米材料增韌改性環氧樹脂涂料主要分為物理改性與化學改性兩大類。?

物理改性主要是采用物理分散法、電化學分散法以及化學分散法。其中物理分散法主要是通過作用于納米顆粒的外界力，使之遠離原來的平衡位置，而達到新的平衡，并維持穩定的狀態。常用高速分散機、高速攪拌機、高能研磨機和超聲分散設備等；電化學分散法是利用納米粒子表面存在等電點，通過調節pH值使之與等電點時的pH值相差最大時，來分散納米粒子；化學分散主要是利用硅烷偶聯劑、表面活性劑等對納米粒子進行表面改性，使其具有表面疏水性或表面兩親性。但以上物理改性方法中，都存在納米粒子因比表面積大、活性大而發生吸附團聚、分散穩定性較差等問題，影響納米顆粒增韌改性樹脂的效果。?

由于物理改性中存在團聚的問題，必須對環氧樹脂進行有針對性的納米改性，即化學改性。化學改性是一種新型的改性工藝，利用納米SiO₂表面具有的活性硅醇基（Si-OH）與低分子環氧樹脂產生化學鍵接，界面作用力很強，易引發微裂紋，吸收大量沖擊能，還增加了基體的剛性，可以達到增韌改性環氧樹脂的效果。?

中國專利?CN?102424738?A?公開了一種高彈性無溶劑納米改性環氧樹脂及其制備方法與應用。該方法是將具有高度耐蝕性和耐溫性的無機結構的納米氣相二氧化硅與低分子量的液體環氧樹脂進行化學反應，引入柔性和鍵能大的硅氧鍵鏈段，從而克服現有環氧樹脂增韌改性中韌性增強而環氧樹脂本身優異性能降低的技術難題，該專利所制備材料是采用涂刷的方法將涂料涂覆于被涂工件表面以達到防腐增韌的效果。將此方法制備合成的納米改性環氧樹脂進行陽離子化，制作環保型陰極電泳涂料，用于工件的增韌防腐將大大改善涂料對環境的影響，減少涂料的使用量，降低VOC排放，提高涂膜各方面的性能，但目前還未見報道。?

發明內容