一種硅改性水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及水性涂料領(lǐng)域，特別是涉及一種干性和耐候性良好的硅改性水性環(huán)氧 樹(shù)脂的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧樹(shù)脂具有附著力好，粘附力強(qiáng)，耐化學(xué)品性突出等優(yōu)良特性，在涂料領(lǐng)域有著 廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)環(huán)氧樹(shù)脂大多數(shù)難溶于水，因此施工時(shí)需要用大量的有機(jī)溶劑進(jìn)行稀釋?zhuān)?機(jī)溶劑的揮發(fā)會(huì)給環(huán)境保護(hù)和人們的健康造成嚴(yán)重威脅，因此水性環(huán)氧樹(shù)脂越來(lái)越受人們 的喜愛(ài)，但水性環(huán)氧樹(shù)脂自身干性、耐候性差限制了其應(yīng)用。國(guó)內(nèi)外大部分研究人員制備的 硅改性環(huán)氧樹(shù)脂涂料都是采用物理混合的方法，雖然方法簡(jiǎn)便易實(shí)施，但穩(wěn)定性不好，容易 產(chǎn)生沉淀。
[0003] 通過(guò)硅溶膠對(duì)水性環(huán)氧樹(shù)脂以化學(xué)鍵的方式進(jìn)行改性，制得的硅改性水性環(huán)氧樹(shù) 月旨，同時(shí)具備有機(jī)涂膜和無(wú)機(jī)涂膜的優(yōu)良特性，使水性環(huán)氧樹(shù)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(huán)氧樹(shù)脂的研究對(duì)提高水性環(huán)氧樹(shù)脂的應(yīng)用性能，制 備新型工業(yè)涂料具有重要的指導(dǎo)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供了一種硅改性水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法， 具備無(wú)機(jī)物和有機(jī)物的優(yōu)良特性，其穩(wěn)定性很好，而且涂膜干性好，硬度高，同時(shí)涂膜具有 優(yōu)異的耐酸堿性和耐老化性。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0006] -種硅改性水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，包括以下步驟：
[0007] (1)用硅烷偶聯(lián)劑改性有機(jī)硅制備硅溶膠；
[0008] (2)將所述硅溶膠與水性化的環(huán)氧樹(shù)脂在催化劑的作用下反應(yīng)，然后加入中和劑， 制備硅改性水性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0009]進(jìn)一步，所述硅溶膠以化學(xué)鍵的方式接枝到水性化的環(huán)氧樹(shù)脂上。
[0010] 進(jìn)一步，所述硅溶膠是由無(wú)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(zhì)量占改性環(huán)氧樹(shù)脂的2%~50%。
[0011] 進(jìn)一步，所述硅烷偶聯(lián)劑的化學(xué)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(huán)氧基。
[0012] 進(jìn)一步，所述的有機(jī)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(jìn)一步，所述水性化的環(huán)氧樹(shù)脂是用脂肪酸和環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生酯化反應(yīng)，得到環(huán)氧 酯樹(shù)脂，并加入溶劑稀釋?zhuān)缓蠹尤氡┧峒捌漉ヮ?lèi)單體和乙烯基單體在引發(fā)劑的作用下 引發(fā)其進(jìn)行自由基聚合，從而引入極性基團(tuán)。
[0014] 進(jìn)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(dāng) 量值為200~300,所述的環(huán)氧樹(shù)脂為雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，分子量在800~3000之間，所述 雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂為環(huán)氧樹(shù)脂E-06,環(huán)氧樹(shù)脂E-20或環(huán)氧樹(shù)脂E-12。
[0015] 進(jìn)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(jìn)一步，所述引發(fā)劑為過(guò)氧化苯甲?；蚺嫉惗∏纾l(fā)劑的用量是丙烯酸及 酯類(lèi)單體和乙烯基單體重量的1 %~6%。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0018] 本發(fā)明所述一種硅改性水性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法，包括以下步驟：（1)用硅烷偶 聯(lián)劑改性有機(jī)硅制備硅溶膠；（2)將所述硅溶膠與水性化的環(huán)氧樹(shù)脂在催化劑的作用下反 應(yīng)，然后加入中和劑，制備硅改性水性環(huán)氧樹(shù)脂。使二者以化學(xué)鍵的形式結(jié)合，得到性能優(yōu) 異的硅改性水性環(huán)氧樹(shù)脂。硅改性水性環(huán)氧樹(shù)脂是一種同時(shí)具備有機(jī)聚合物和無(wú)機(jī)材料優(yōu) 良特性的新型樹(shù)脂涂料，它是有機(jī)高分子與無(wú)機(jī)相在納米尺度上結(jié)合，使得兩者之間存在 著較強(qiáng)的界面相互作用。本發(fā)明所制備的硅改性水性環(huán)氧樹(shù)脂同時(shí)具備有機(jī)和無(wú)機(jī)的優(yōu)良 性能，具有高強(qiáng)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(tǒng)水性環(huán) 氧樹(shù)脂性能上的缺陷。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 以下對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的優(yōu)選實(shí)施例僅用 于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 稱(chēng)取甲基三乙氧基硅烷60份、無(wú)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(diào)節(jié)至酸性體系，在50~75°C下反應(yīng)8h，即得到改性硅溶膠。
[0022] 將環(huán)氧樹(shù)脂E-06(環(huán)氧當(dāng)量800~3000)70份，亞麻油酸50份和氧化鋅1份在 220°C進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化完成后加入乙二醇丁醚稀釋?zhuān)禍睾髮⒈┧嵴□?2份，苯乙 烯14份，丙烯酸8份和硅溶膠20份（本實(shí)驗(yàn)合成，固含20% )的混合溶液緩慢加入，在催 化劑過(guò)氧化苯甲酰的作用下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后即可得到硅改性水性環(huán)氧樹(shù)脂。
[0023] 實(shí)施例2
[0024] 稱(chēng)取甲基三乙氧基硅烷60份、無(wú)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(diào)節(jié)至酸性體系，在50~75°C下反應(yīng)8h，即得到改性硅溶膠。
[0025] 將環(huán)氧樹(shù)脂E-06(環(huán)氧當(dāng)量800~3000)70份，亞麻油酸50份和氧化鋅1份在 220°C進(jìn)行酯化反應(yīng)，酯化完成后加入乙二醇丁醚稀釋?zhuān)禍睾髮⒈┧嵴□?2份，苯乙 烯14份，丙烯酸8份和硅溶膠30份（本實(shí)驗(yàn)合成，固含20% )的混合溶液緩慢加入，在催 化劑過(guò)氧化苯甲酰的作用下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完成后即可得到硅改性水性環(huán)氧