一種硅改性水性環氧樹脂的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及水性涂料領域，特別是涉及一種干性和耐候性良好的硅改性水性環氧 樹脂的制備方法。
【背景技術】
[0002] 環氧樹脂具有附著力好，粘附力強，耐化學品性突出等優良特性，在涂料領域有著 廣泛應用。傳統環氧樹脂大多數難溶于水，因此施工時需要用大量的有機溶劑進行稀釋，有 機溶劑的揮發會給環境保護和人們的健康造成嚴重威脅，因此水性環氧樹脂越來越受人們 的喜愛，但水性環氧樹脂自身干性、耐候性差限制了其應用。國內外大部分研究人員制備的 硅改性環氧樹脂涂料都是采用物理混合的方法，雖然方法簡便易實施，但穩定性不好，容易 產生沉淀。
[0003] 通過硅溶膠對水性環氧樹脂以化學鍵的方式進行改性，制得的硅改性水性環氧樹 月旨，同時具備有機涂膜和無機涂膜的優良特性，使水性環氧樹脂的干性、耐候性和耐沖擊性 得到了有效地改善。因此，硅改性水性環氧樹脂的研究對提高水性環氧樹脂的應用性能，制 備新型工業涂料具有重要的指導意義。
【發明內容】
[0004]本發明克服了現有技術中的缺點，提供了一種硅改性水性環氧樹脂的制備方法， 具備無機物和有機物的優良特性，其穩定性很好，而且涂膜干性好，硬度高，同時涂膜具有 優異的耐酸堿性和耐老化性。
[0005] 為了解決上述技術問題，本發明是通過以下技術方案實現的：
[0006] -種硅改性水性環氧樹脂的制備方法，包括以下步驟：
[0007] (1)用硅烷偶聯劑改性有機硅制備硅溶膠；
[0008] (2)將所述硅溶膠與水性化的環氧樹脂在催化劑的作用下反應，然后加入中和劑， 制備硅改性水性環氧樹脂。
[0009]進一步，所述硅溶膠以化學鍵的方式接枝到水性化的環氧樹脂上。
[0010] 進一步，所述硅溶膠是由無定型的Si02微粒分散在水中后形成的，粒徑在1~ 100nm之間，其中硅溶膠的質量占改性環氧樹脂的2%~50%。
[0011] 進一步，所述硅烷偶聯劑的化學通式為Rl-Si(0R)3，其中OR為水解的烷氧基，&為 氨丙基，乙烯基，甲基或環氧基。
[0012] 進一步，所述的有機硅是甲基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧 基硅烷、正硅酸乙酯和二甲基二乙氧基硅烷的一種或幾種的混合，所述的中和劑為硅基磷 酸酯、碳酸氫鈉、醋酸鈉、焦磷酸鈉、碳酸鈉、氨水、三乙胺、二甲基乙醇胺的一種或多種。
[0013]進一步，所述水性化的環氧樹脂是用脂肪酸和環氧樹脂發生酯化反應，得到環氧 酯樹脂，并加入溶劑稀釋，然后加入丙烯酸及其酯類單體和乙烯基單體在引發劑的作用下 引發其進行自由基聚合，從而引入極性基團。
[0014] 進一步，所述的脂肪酸為油酸，所述的油酸是脫水蓖麻油、亞麻油、豆油或桐油，當 量值為200~300,所述的環氧樹脂為雙酚A型環氧樹脂，分子量在800~3000之間，所述 雙酚A型環氧樹脂為環氧樹脂E-06,環氧樹脂E-20或環氧樹脂E-12。
[0015] 進一步，所述的溶劑為乙醇、異丙醇、正丁醇、乙二醇單丁醚、丙二醇醚、乙二醇二 乙醚的一種或幾種的混合溶劑，所述的丙烯酸單體，如丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸乙酯、丙 烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯中的一種或幾種，所述的乙烯基 單體，可以是苯乙烯、醋酸乙烯酯的一種或幾種。
[0016] 進一步，所述引發劑為過氧化苯甲酰或偶氮二異丁晴，引發劑的用量是丙烯酸及 酯類單體和乙烯基單體重量的1 %~6%。
[0017] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0018] 本發明所述一種硅改性水性環氧樹脂的制備方法，包括以下步驟：（1)用硅烷偶 聯劑改性有機硅制備硅溶膠；（2)將所述硅溶膠與水性化的環氧樹脂在催化劑的作用下反 應，然后加入中和劑，制備硅改性水性環氧樹脂。使二者以化學鍵的形式結合，得到性能優 異的硅改性水性環氧樹脂。硅改性水性環氧樹脂是一種同時具備有機聚合物和無機材料優 良特性的新型樹脂涂料，它是有機高分子與無機相在納米尺度上結合，使得兩者之間存在 著較強的界面相互作用。本發明所制備的硅改性水性環氧樹脂同時具備有機和無機的優良 性能，具有高強度、高韌性、附著力好、耐高溫性好、耐老化性好等特性，克服了傳統水性環 氧樹脂性能上的缺陷。
【具體實施方式】
[0019] 以下對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實施例僅用 于說明和解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0020] 實施例1
[0021] 稱取甲基三乙氧基硅烷60份、無水乙醇64份、蒸餾水20份以及3-三乙氧基甲硅 烷基-1-丙胺20份，混合并調節至酸性體系，在50~75°C下反應8h，即得到改性硅溶膠。
[0022] 將環氧樹脂E-06(環氧當量800~3000)70份，亞麻油酸50份和氧化鋅1份在 220°C進行酯化反應，酯化完成后加入乙二醇丁醚稀釋，降溫后將丙烯酸正丁酯12份，苯乙 烯14份，丙烯酸8份和硅溶膠20份（本實驗合成，固含20% )的混合溶液緩慢加入，在催 化劑過氧化苯甲酰的作用下進行反應，反應完成后即可得到硅改性水性環氧樹脂。
[0023] 實施例2
[0024] 稱取甲基三乙氧基硅烷60份、無水乙醇64份、蒸餾水20份以及3-三乙氧基甲硅 烷基-1-丙胺20份，混合并調節至酸性體系，在50~75°C下反應8h，即得到改性硅溶膠。
[0025] 將環氧樹脂E-06(環氧當量800~3000)70份，亞麻油酸50份和氧化鋅1份在 220°C進行酯化反應，酯化完成后加入乙二醇丁醚稀釋，降溫后將丙烯酸正丁酯12份，苯乙 烯14份，丙烯酸8份和硅溶膠30份（本實驗合成，固含20% )的混合溶液緩慢加入，在催 化劑過氧化苯甲酰的作用下進行反應，反應完成后即可得到硅改性水性環氧