無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種底層涂料，尤其涉及一種無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料； 本發明還涉及這種底層涂料的制備方法。
【背景技術】
[0002] 有些工程處于強腐蝕性環境中，與強腐蝕性介質接觸一定時間后往往導致工程不 同程度的腐蝕。許多工程采用噴涂聚脲防護涂層來提高工程的使用壽命和防護質量，但 是，單一的聚脲防護涂層存在耐候性差，在混泥土表面附著力低，涂層厚度大，涂裝成本高 等不足。為了屏蔽混凝土表面缺陷，提高聚脲防護涂層與混凝土表面的結合力，聚脲防護 涂層需要與底層涂料配套使用。目前，聚脲防護涂層較常使用的配套底層涂料僅為聚氨酯 I (PU I )類和聚氨酯II (PU II )類，幾乎沒有可選擇性，且聚氨酯I類在干燥環境中的 附著力較低，聚氨酯II類在潮濕環境中的附著力較低，因此，無法滿足不同環境下工程的需 要。
【發明內容】
[0003] 本發明的目的在于提供一種有機硅改性環氧封閉底層涂料，以豐富底層涂料品 種，增強不同環境下的工程對底層涂料的可選擇性，且該底層涂料與基材之間具有較高的 附著力。
[0004] 本發明的另一個目的在于提供上述無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料的制備 方法。
[0005] 本發明的目的是這樣實現的，無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料，由有機硅 改性環氧樹脂、固化劑和填料構成，其質量比為有機硅改性環氧樹脂：固化劑：填料= 1:0. 3-0. 5:0. 5-1 ;所述有機硅改性環氧樹脂由環氧樹脂與乙氧基硅醇樹脂反應制得，環氧 樹脂與乙氧基硅醇樹脂的質量比=I :0.5-1 ;所述環氧樹脂包括E51環氧樹脂和E44環氧 樹脂，所述E51環氧樹脂與E44環氧樹脂的質量比為1:1-1. 5,所述乙氧基硅醇樹脂由二甲 基二乙氧基硅烷、一甲基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、一苯基三乙氧基硅烷、乙酸 丁酯、丁醇、一苯基三氯硅烷和水制成，其質量比為二甲基二乙氧基硅烷：一甲基三乙氧基 硅烷：二苯基二乙氧基硅烷：一苯基三乙氧基硅烷：乙酸丁酯：丁醇：一苯基三氯硅烷：水 =1:0. 3-0. 5:0. 5-1:0. 2-0. 5:0. 1-0. 3:0. 2-0. 3:0. 2-0. 5:0. 1-0. 2 ;所述固化劑為聚酰胺 類固化劑。
[0006] 由于環氧樹脂具有優異的粘接性能，因此，選擇環氧樹脂作為主體樹脂。用于混凝 土的封閉底層涂料，必須起到混凝土基體與外涂層的過渡作用，在外涂層形成后，不能存在 溶劑揮發和小分子量的物質釋放，否則將影響封閉底層涂料與外涂層的粘接，因此，選用常 溫下為液態的低分子無溶劑環氧樹脂作為主體樹脂。不同當量的環氧樹脂在與酰胺基發生 交聯反應時生成不同性能的分子結構，性能差異很大。試驗發現，采用E51環氧樹脂和E44 環氧樹脂混合使用，制成的涂層成膜性好，致密性高，在水中的抗滲透性強。經實驗，優選 E51環氧樹脂和E44環氧樹脂以I: I. 2的質量比混合使用，在2MPa水壓下，涂層表面無滲透 現象。
[0007] 有機硅改性環氧樹脂既能降低環氧樹脂內應力，又能增加環氧樹脂韌性和對混凝 土表面的滲透性及耐高溫性，但由于有機硅聚合物的溶解度參數與環氧樹脂的相差較大， 因此，兩者的相容性比較差，兩相界面張力大，呈多相分離結構，反應的均勻性和難度較大， 特別是在改性量為30-70%時，制備高性能和貯存穩定的均勻樹脂較困難，另外，如何對改 性接枝率進行表征也是難點，為了解決這些問題，本發明采用環氧樹脂與乙氧基硅醇樹脂 反應來制備有機硅改性環氧樹脂。
[0008] 乙氧基硅醇樹脂的制備原理是乙氧基硅烷部分水解縮聚形成乙氧基硅醇樹脂，反 應如下式所示：
[0009] RnSi (OEt) 4_n+mH20 ^ Rn(OH)mSi (OEt) 4_m_n+mEtOH
[0010] 其中 0〈N 彡 4，M+N 彡 4。
[0011] 在有機硅的乙氧基硅醇樹脂制備的反應過程中，不斷脫出副產物乙醇。
[0012] 乙氧基硅醇樹脂與環氧樹脂共縮聚形成環氧改性有機硅樹脂，反應式如下：
[001
【主權項】
1. 無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料，其特征在于：由有機硅改性環氧樹脂、固 化劑和填料構成，其質量比為有機硅改性環氧樹脂：固化劑：填料=1:0. 3-0. 5:0. 5-1 ;所 述有機硅改性環氧樹脂由環氧樹脂與乙氧基硅醇樹脂反應制得，所述環氧樹脂與乙氧 基硅醇樹脂的質量比=1 :〇. 5-1，所述環氧樹脂為E51環氧樹脂和E44環氧樹脂兩種，所 述E51環氧樹脂與E44環氧樹脂的質量比為1:1-1. 5,所述乙氧基硅醇樹脂由二甲基二 乙氧基硅烷、一甲基三乙氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、一苯基三乙氧基硅烷、乙酸丁 酯、丁醇、一苯基三氯硅烷和水制成，其質量比為二甲基二乙氧基硅烷：一甲基三乙氧基 硅烷：二苯基二乙氧基硅烷：一苯基三乙氧基硅烷：乙酸丁酯：丁醇：一苯基三氯硅烷：水 =1:0. 3-0. 5:0. 5-1:0. 2-0. 5: 0? 1-0. 3:0. 2-0. 3:0. 2-0. 5:0. 1 -0? 2 ;所述固化劑為聚酰胺 類固化劑。
2. 如權利要求1所述的無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料，其特征在于：還包括稀 釋劑，所述稀釋劑為雙環氧基活性劑，其用量為所述有機硅改性環氧樹脂質量的15%_25%。
3. 如權利要求2所述的無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料，其特征在于：所述雙環 氧基活性劑為聚丙二醇二縮水甘油醚或新戊二縮水甘油醚。
4. 如權利要求1-3任一項所述的無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料，其特征在于： 還包括柔性樹脂，所述柔性樹脂為端氨基聚氧化醚樹脂，其用量為所述有機硅改性環氧樹 脂質量的1〇%_35%。
5. 如權利要求1-4任一項所述的無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料，其特征在于： 所述填料為云母氧化鐵、氧化鐵紅、三聚磷酸鋁和超細滑石粉中的一種或多種。
6. 如權利要求5所述的無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料，其特征在于：所述云母 氧化鐵、氧化鐵紅、三聚磷酸鋁和超細滑石粉的粒徑為30 ym以下，顏基比為1以下。
7. 如權利要求1-6任一項所述的無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料的制備方法，其 特征在于：包括有機硅改性環氧樹脂的制備，具體操作過程如下： 步驟一，準備帶有攪拌和回流裝置的反應器； 步驟二，準備E51環氧樹脂、E44環氧樹脂和乙氧基硅醇樹脂，同時準備適量的溶劑， 溶劑有環己酮、乙酸乙酯、二甲苯和乙酸丁酯； 步驟三，將E51環氧樹脂、E44環氧樹脂、乙氧基硅醇樹脂、環己酮、乙酸乙酯依次投入 反應器中，攪拌，升溫，通N2氣體并開冷卻水； 步驟四，升溫至160°C，保溫，蒸出低沸物，收集低沸物； 步驟五，保溫6小時后取樣測定膠化時間；250°C膠化時間小于2min時，降溫； 步驟六，降溫至l〇〇°C以下，加入二甲苯、乙酸丁酯，攪拌均勻，停止通N2氣體，降溫； 步驟七，降溫至60°C以下，出料。
8. 如權利要求7所述的無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料的制備方法，其特征在 于：所述乙氧基硅醇樹脂是通過以下方法制得，具體操作過程如下： 步驟一，準備帶有攪拌和回流裝置的反應器； 步驟^，將^甲基^乙氧基硅烷、一甲基二乙氧基硅烷、^苯基^乙氧基硅烷、一苯基 三乙氧基硅烷、一苯基三氯硅烷混合，制成混合液； 步驟三，將乙酸丁酯、丁醇、水加入反應器中，攪拌，攪拌狀態下將步驟二中的混合液加 入反應器； 步驟四，升溫至80°C，蒸出反應中生成的乙醇； 步驟五，升溫至120-130°C，接減壓系統； 步驟六，真空下脫出殘留乙醇，保持0. 5-lh ; 步驟七，降溫到60°C以下出料，得到乙氧基硅醇樹脂。
9. 如權利要求8所述的無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料的制備方法，其特征在 于：所述步驟三中混合液的加入是在20-40°C之間用1-1. 5h滴加完。
10. 如權利要求8或9所述的無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料的制備方法，其特征 在于：所述步驟六中的真空度為600mmHg以下。
【專利摘要】無溶劑有機硅改性環氧封閉底層涂料，由有機硅改性環氧樹脂、固化劑和填料構成，其質量比為有機硅改性環氧樹脂：固化劑：填料=1:0.3-0.5:0.5-1；有機硅改性環氧樹脂由環氧樹脂與乙氧基硅醇樹脂反應制得，環氧樹脂與乙氧基硅醇樹脂的質量比=1：0.5-1，環氧樹脂為E51環氧樹脂和E44環氧樹脂，其質量比為1:1-1.5，固化劑為聚酰胺類固化劑。本發明有機硅改性環氧封閉底層涂料適用于鋼板基材和混凝土基材，其涂層在鋼板基材上的附著力可達16.04Mpa，在混凝土基材上的附著力可達3.95Mpa，遠遠高于普通涂料在相應基材上的附著力。
【IPC分類】C09D7-12, C09D163-00
【公開號】CN104877523
【申請號】CN201510357956
【發明人】劉朝輝, 班國東, 葉圣天, 王飛, 賈亦凡, 林銳, 丁逸棟
【申請人】劉朝輝
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月25日