一种硅改性水性环氧树脂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及水性涂料领域，特别是涉及一种干性和耐候性良好的硅改性水性环氧 树脂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 环氧树脂具有附着力好，粘附力强，耐化学品性突出等优良特性，在涂料领域有着 广泛应用。传统环氧树脂大多数难溶于水，因此施工时需要用大量的有机溶剂进行稀释，有 机溶剂的挥发会给环境保护和人们的健康造成严重威胁，因此水性环氧树脂越来越受人们 的喜爱，但水性环氧树脂自身干性、耐候性差限制了其应用。国内外大部分研究人员制备的 硅改性环氧树脂涂料都是采用物理混合的方法，虽然方法简便易实施，但稳定性不好，容易 产生沉淀。
[0003] 通过硅溶胶对水性环氧树脂以化学键的方式进行改性，制得的硅改性水性环氧树 月旨，同时具备有机涂膜和无机涂膜的优良特性，使水性环氧树脂的干性、耐候性和耐冲击性 得到了有效地改善。因此，硅改性水性环氧树脂的研究对提高水性环氧树脂的应用性能，制 备新型工业涂料具有重要的指导意义。
【发明内容】
[0004]本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种硅改性水性环氧树脂的制备方法， 具备无机物和有机物的优良特性，其稳定性很好，而且涂膜干性好，硬度高，同时涂膜具有 优异的耐酸碱性和耐老化性。
[0005] 为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
[0006] -种硅改性水性环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：
[0007] (1)用硅烷偶联剂改性有机硅制备硅溶胶；
[0008] (2)将所述硅溶胶与水性化的环氧树脂在催化剂的作用下反应，然后加入中和剂， 制备硅改性水性环氧树脂。
[0009]进一步，所述硅溶胶以化学键的方式接枝到水性化的环氧树脂上。
[0010] 进一步，所述硅溶胶是由无定型的Si02微粒分散在水中后形成的，粒径在1~ 100nm之间，其中硅溶胶的质量占改性环氧树脂的2%~50%。
[0011] 进一步，所述硅烷偶联剂的化学通式为Rl-Si(0R)3，其中OR为水解的烷氧基，&为 氨丙基，乙烯基，甲基或环氧基。
[0012] 进一步，所述的有机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种或几种的混合，所述的中和剂为硅基磷 酸酯、碳酸氢钠、醋酸钠、焦磷酸钠、碳酸钠、氨水、三乙胺、二甲基乙醇胺的一种或多种。
[0013]进一步，所述水性化的环氧树脂是用脂肪酸和环氧树脂发生酯化反应，得到环氧 酯树脂，并加入溶剂稀释，然后加入丙烯酸及其酯类单体和乙烯基单体在引发剂的作用下 引发其进行自由基聚合，从而引入极性基团。
[0014] 进一步，所述的脂肪酸为油酸，所述的油酸是脱水蓖麻油、亚麻油、豆油或桐油，当 量值为200~300,所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂，分子量在800~3000之间，所述 双酚A型环氧树脂为环氧树脂E-06,环氧树脂E-20或环氧树脂E-12。
[0015] 进一步，所述的溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、乙二醇单丁醚、丙二醇醚、乙二醇二 乙醚的一种或几种的混合溶剂，所述的丙烯酸单体，如丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸乙酯、丙 烯酸、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或几种，所述的乙烯基 单体，可以是苯乙烯、醋酸乙烯酯的一种或几种。
[0016] 进一步，所述引发剂为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁晴，引发剂的用量是丙烯酸及 酯类单体和乙烯基单体重量的1 %~6%。
[0017] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0018] 本发明所述一种硅改性水性环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：（1)用硅烷偶 联剂改性有机硅制备硅溶胶；（2)将所述硅溶胶与水性化的环氧树脂在催化剂的作用下反 应，然后加入中和剂，制备硅改性水性环氧树脂。使二者以化学键的形式结合，得到性能优 异的硅改性水性环氧树脂。硅改性水性环氧树脂是一种同时具备有机聚合物和无机材料优 良特性的新型树脂涂料，它是有机高分子与无机相在纳米尺度上结合，使得两者之间存在 着较强的界面相互作用。本发明所制备的硅改性水性环氧树脂同时具备有机和无机的优良 性能，具有高强度、高韧性、附着力好、耐高温性好、耐老化性好等特性，克服了传统水性环 氧树脂性能上的缺陷。
【具体实施方式】
[0019] 以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用 于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0020] 实施例1
[0021] 称取甲基三乙氧基硅烷60份、无水乙醇64份、蒸馏水20份以及3-三乙氧基甲硅 烷基-1-丙胺20份，混合并调节至酸性体系，在50~75°C下反应8h，即得到改性硅溶胶。
[0022] 将环氧树脂E-06(环氧当量800~3000)70份，亚麻油酸50份和氧化锌1份在 220°C进行酯化反应，酯化完成后加入乙二醇丁醚稀释，降温后将丙烯酸正丁酯12份，苯乙 烯14份，丙烯酸8份和硅溶胶20份（本实验合成，固含20% )的混合溶液缓慢加入，在催 化剂过氧化苯甲酰的作用下进行反应，反应完成后即可得到硅改性水性环氧树脂。
[0023] 实施例2
[0024] 称取甲基三乙氧基硅烷60份、无水乙醇64份、蒸馏水20份以及3-三乙氧基甲硅 烷基-1-丙胺20份，混合并调节至酸性体系，在50~75°C下反应8h，即得到改性硅溶胶。
[0025] 将环氧树脂E-06(环氧当量800~3000)70份，亚麻油酸50份和氧化锌1份在 220°C进行酯化反应，酯化完成后加入乙二醇丁醚稀释，降温后将丙烯酸正丁酯12份，苯乙 烯14份，丙烯酸8份和硅溶胶30份（本实验合成，固含20% )的混合溶液缓慢加入，在催 化剂过氧化苯甲酰的作用下进行反应，反应完成后即可得到硅改性水性环氧