[發明專利]一種改性納米二氧化硅增韌環氧樹脂的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201310043119.2
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103113712A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 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;C08K9/06;C08K3/36;C09D163/00;C09D7/12;C09D5/08
• 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，具體是涉及一種改性納米二氧化硅化學增韌環氧樹脂及環保型防護涂料的制備方法，通過此方法制備生產的環保型涂料可廣泛應用于鋼結構的防腐涂裝。

背景技術

環氧樹脂具有優異的性能，例如粘結力強、加工性好和收縮率小等，是目前應用最多的熱固性樹脂之一。但環氧樹脂，特別是粘度低的低分子量環氧樹脂，分子中存在大量的環氧基團，固化時交聯密度很大，性很脆、疲勞強度和沖擊韌性更差，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，難以滿足現代工業技術的發展要求。因此，需要對環氧樹脂進行增韌改性來提高其優異的性能，但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，納米材料得到了廣泛的研究和應用，其在涂料中的應用也越來越多。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。納米顆粒作為增韌劑，是納米復合材料應用拓展的一種新方法。通過對納米材料功能化的改性來改善環氧樹脂體系內部結構，進而提升涂料整體性能的方法也得到了廣泛的認可。

中國專利?CN?102190858?A公開了一種由納米二氧化硅增韌的環氧樹脂材料及其制備方法。該方法是用樹枝狀大分子接枝改性納米二氧化硅，再以環氧樹脂為基料，將納米二氧化硅增韌劑和固化劑添加到其中，進而得到納米增韌改性的環氧樹脂材料。此發明所制備的環氧樹脂材料韌性得到了一定的提高。但發明中所述及的樹枝狀大分子（長春應化所生產）是特制的，不能從市場上買到。所以，本發明中，將采用帶氨基的硅烷偶聯劑改性納米二氧化硅，進而增韌改性環氧樹脂，加入活性稀釋劑、消泡劑和固化劑，制作環保型無溶劑環氧涂料，用于鋼結構的增韌防腐。利用本發明制作的無溶劑環保型環氧涂料，將大大改善涂料對環境的影響，達到VOC零排放，提高涂膜各方面的性能。

發明內容

為了克服現有技術的缺點與不足，本發明的目的是將納米材料技術與環氧樹脂增韌技術相結合，采用一種新型改性方法，首先改性納米二氧化硅，進而用改性的納米材料與低分子量的液體環氧樹脂進行化學鍵接。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。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案步驟如下：

（1）首先取1g～2g氨基硅烷偶聯劑加入到48g～50g無水乙醇，再加冰醋酸調節pH值至3～4之間，超聲波震蕩10min～20?min，使其完全溶解在無水乙醇中；

（2）稱取5g～6g納米SiO₂，放入三口燒瓶中，倒入20g～30g步驟（1）中已分散好的無水乙醇溶液，超聲分散30min，再放入恒溫水浴鍋中，在450r/min的攪拌速度下，恒溫75℃攪拌3～5小時，之后冷卻，離心分離，140℃干燥24h，得到改性納米二氧化硅粉體；

（3）將50g～150g液體環氧樹脂加入到反應容器中，裝上電動式高速攪拌機，加熱到60℃，在攪拌狀態下緩慢加入相當于液體環氧樹脂重量0.1%～1%的由步驟（2）制得的改性納米二氧化硅，待加完后，攪拌均勻，在高速剪切分散條件下，1小時內加熱到90℃，再恒溫反應3～5小時。后移去加熱設備，攪拌冷卻后，所得產物就是改性納米二氧化硅增韌的環氧樹脂產品。

作為本發明的進一步措施，制備無溶劑環保型環氧涂料，包括以下步驟：

按質量百分比，將制得的改性二氧化硅增韌環氧樹脂：聚丙二醇二縮水甘油醚活性稀釋劑：消泡劑=50～60%：15～20%：0.1～0.6%在中速攪拌條件下混合均勻，備用。在涂刷前在上述物料中加入質量百分比25～28%的環氧固化劑，快速混合熟化后，立即涂刷在經預處理的鋼結構表面，控制封閉底涂層厚度為（30±5）μm。

通過上述技術方案的實施，制得了無溶劑環保型環氧樹脂涂料，使得環氧樹脂的柔韌性得到很大提高，而環氧樹脂其他性能得到很好的保持。

與現有技術相比，本發明中，經過硅烷偶聯劑與納米二氧化硅的反應，使得硅烷偶聯劑通過化學鍵與納米二氧化硅接枝，得到改性納米二氧化硅。由于硅烷偶聯劑中含有端氨基，進而可以達到與環氧樹脂開環反應的目的，制備出改性納米二氧化硅增韌的環氧樹脂。此樹脂性能穩定，制備出的涂料性能得到極大改善。

具體實施方式