一种增韧改性的聚硅氧烷涂料及其使用方法
【专利摘要】本发明提供了一种增韧改性的聚硅氧烷涂料及其使用方法。按照质量百份数计，该涂料包括30～60份聚硅氧烷树脂、2～6份醛酮树脂液、1～4份碳纳米管分散液、0.1～0.5份有机锡类催化剂，5～15份二甲苯、醋酸丁酯、正丁醇或甲基异丁基酮等溶剂，余量为颜料、填料和其他助剂。使用时，将该涂料与固化剂按质量比6:1～10:1混合后均匀涂覆在基体表面，固化后形成涂层。实验证实，该涂层具有较高的附着力、柔韧性与抗静电性，不仅能够适用于建筑业、机械设备等领域，而且适用于石油化工等领域，例如用于石油储罐内外壁，石油钻井平台等场合。
【专利说明】一种增韧改性的聚硅氧烷涂料及其使用方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及聚硅氧烷涂料【技术领域】，尤其涉及一种可常温固化的增韧改性的聚硅氧烷涂料及其使用方法。
【背景技术】
[0002]聚硅氧烷是以S1-O-Si键为主链的聚合物。硅氧键的键能达460kJ/mol，高于太阳光中的紫外线能量(315~415kJ/mol)，因此，聚硅氧烷具有突出的耐紫外线分解能力。硅氧键还具有很好的热稳定性和耐化学腐蚀性。另外，聚硅氧烷的亲水/疏水特性、软硬度、热稳定性、化学反应活性等性能还可通过改变侧基基团来调节，从而大大拓展了其应用场
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[0003]近年来，聚硅氧烷涂料作为长效防护涂料，以其优异的性能广泛用于建筑、设备等的防护。目前，聚硅氧烷涂料存在着因后期水解导致涂层内应力增加，附着力下降的问题，因此如果不经过增韧改性，很容易造成涂层脱落。另外，在石油化工等领域，需要重视涂料的抗静电性能，但是目前国内在涂料的抗静电长效防护方面的相关研究并不多。
【发明内容】
[0004]本发明的技术目的是针对采用现有聚硅氧烷涂料而得到的防护涂层的附着力较低的问题提供一种增韧改性的聚硅氧烷涂料，采用该涂料得到的防护涂层与基体具有较高的附着力，同时其抗静电性能良好，不仅能够适用于建筑、设备等领域，而且适用于石油化工等领域。
[0005]本发明实现上述技术目的所采用的技术方案为:一种增韧改性的聚硅氧烷涂料，按照质量百份数计，即所述增韧改性的聚硅氧烷涂料的质量份数为100份，包括30~60份聚硅氧烷树脂、2~6份醛酮树脂液、I~4份碳纳米管分散液、0.1~0.5份有机锡类催化剂、5~10份溶剂，余量为颜料、填料和其他助剂；所述的醛酮树脂液是环己酮醛酮树脂均匀混合在醋酸丁酯液中而得到。
[0006]上述技术方案中，醛酮树脂具有增加体系附着力、增韧、提高光泽等作用；碳纳米管分散液是将市售的碳纳米管通过加入分散助剂经超声分散而成，按照一定的质量份数加入体系后能够提高体系的韧性、抗冲击强度和抗静电性。
[0007]所述的醛酮树脂液中环己酮醛酮树脂与醋酸丁酯液的质量比优选为1:2~2:1，最优选为2:1。
[0008]所述的溶剂包括但不限于二甲苯、醋酸丁酯、正丁醇、甲基异丁基酮中的一种或多种；
[0009]所述的填料的质量份数优选 为5~20份填料，填料包括但不限于滑石粉、云母粉、硅藻土、高岭土、重钙、轻钙等。填料具有增加涂料丰满度，增加抗裂性，降低成本等作用。
[0010]所述的颜料的质量份数优选为10~20份，颜料包括但不限于金红石钛白粉、非浮性铝银浆等。其中，金红石钛白粉具有良好的遮盖力，用于浅色面漆；非浮性铝银浆用于银粉漆。
[0011]所述的其他助剂包括防沉助剂，其质量份数优选为0.1~1份；防沉助剂包括但不
限于气相二氧化娃。
[0012]作为优选，所述的聚硅氧烷树脂是线性聚硅氧烷中间体和正硅酸乙酯水解低聚物混合而形成的聚硅氧烷中间体混合物。其中，线性聚硅氧烷中间体包括含有烷氧基或/和硅烷醇基官能团的聚硅氧烷树脂，包括但不限于:道康宁的DC-3074、DC-3037、DC-840等；瓦克的SY-550、SY-231、SY-300和SY-440等；正硅酸乙酯水解低聚物是正硅酸乙酯在溶剂中水解催化后的产物，其水解度优选为20%~40%。作为优选，所述的正硅酸乙酯水解低聚物是正硅酸乙酯在无水乙醇中以质量百分比浓度0.1%~0.5%的稀盐酸作为催化剂，催化水解后得到的产物。
[0013]作为优选，所述的线性聚硅氧烷中间体和正硅酸乙酯水解低聚物的质量比为3:1~6:1，最优选为4:1 ;进一步优选，在该聚硅氧烷中间体混合物中加入氢化环氧树脂，以提高涂层干性，其中氢化环氧树脂与该聚硅氧烷中间体混合物的质量比优选为1:4~1:2，进一步优选为1:3;更进一步优选，在该聚硅氧烷中间体混合物中加入丙烯酸低聚物，以提高涂层耐候性，其中丙烯酸低聚物与该聚硅氧烷中间体混合物的质量比优选为1:4~1:2，进一步优选为1:3，丙烯酸低聚物优选为乙酰乙酸酯官能化丙烯酸树脂TMPTA、乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯AAEM。
[0014]在基体表面使用本发明增韧改性的聚硅氧烷涂料时，首先将该增韧改性的聚硅氧烷涂料与固化剂按照质量比6:1~10:1混合，然后均匀涂覆在基体表面，固化后形成涂层。作为优选，所述的固化剂为双氨基硅烷偶联剂和端氨基聚醚的混合物，其中端氨基聚醚对体系具有增韧作用；进一 步优选，该双氨基硅烷偶联剂与端氨基聚醚的质量比为2:1~5:1,最优选为4:1。
[0015]综上所述，本发明通过在聚硅氧烷树脂溶液中增加醛酮树脂液与碳纳米管分散液，实验证实，在催化剂作用下，醛酮树脂增加了体系附着力、韧性，并且提高涂层光泽；碳纳米管分散液提高了体系的韧性、抗冲击强度和抗静电性，因此得到了增韧改性、并且具有抗静电性的聚硅氧烷涂料，不仅能够适用于建筑业、设备等领域，而且适用于石油化工等领域，例如用于石油储罐内外壁，石油钻井平台等场合。
【具体实施方式】
[0016]以下结合实施例对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
[0017]实施例1:
[0018]本实施例中，按照质量份数计，增韧改性的聚硅氧烷涂料包括60份聚硅氧烷树脂、3份醛酮树脂液、3份碳纳米管分散液、0.2份二月桂酸二丁基锡作为催化剂、20份金红石钛白粉作为颜料、4.7份滑石粉和4份高岭土作为填料、5份二甲苯作为溶剂、0.1份白炭黑作为防沉助剂。
[0019]其中，聚硅氧烷树脂是在线性聚硅氧烷中间体:道康宁的DC-3074和正硅酸乙酯水解低聚物按质量比4:1混合形成的聚硅氧烷中间体混合物中加入氢化环氧树脂4080E与乙酰乙酸酯官能化丙烯酸树脂TMPTA而得到，其中聚硅氧烷中间体混合物与氢化环氧树脂4080E及乙酰乙酸酯官能化丙烯酸树脂TMPTA的质量比为3:1:1。
[0020]上述增韧改性的聚硅氧烷涂料的制备过程如下:
[0021](I)将线性聚硅氧烷中间体:道康宁的DC-3074和正硅酸乙酯水解低聚物按质量比4:1混合均匀，制成聚硅氧烷中间体混合物；在60质量份聚硅氧烷中间体混合物中依次加入20质量份氢化环氧树脂4080E、20质量份乙酰乙酸酯官能化丙烯酸树脂TMPTA，在氮气保护下反应24小时，温度控制在60°C ±2°C，合成反应出聚硅氧烷树脂；
[0022]其中，正硅酸乙酯水解低聚物为现有产品，可以通过如下制备过程得到:将20~40质量份无水乙醇加入到容器中，搅拌条件下在其中加入30~60质量份正硅酸乙酯，并将体系升温至60±5°C,再加入3~10质量份0.1%~0.5%稀盐酸,保温一定时间后降温至室温，加入6~20质量份正丁醇，得到水解度为20%~40%的正硅酸乙酯水解低聚物。
[0023](2)在600g步骤(1)制得的聚硅氧烷树脂中，依次加入30g酮醛树脂液，30g碳纳米管分散液，2g 二月桂酸二丁基锡作为催化剂，200g金红石钛白粉，47g滑石粉和40g高岭土作为填料，50g 二甲苯作为溶剂，Ig的白炭黑作为防沉助剂，经分散研磨后得到增韧改性的聚硅氧烷涂料；
[0024](3)将80g双氨基硅烷偶联剂602与20g端氨基聚醚D-230混合成复合固化剂；在基体表面使用步骤(2)中得到的增韧改性的聚硅氧烷涂料时，将该增韧改性的聚硅氧烷涂料与该复合固化剂按质量比6:1混合，然后均匀涂覆在基体表面，固化后形成涂层。
[0025]实施例2:
[0026]本实施例中，按照质量份数计，增韧改性的聚硅氧烷涂料包括50份聚硅氧烷树脂、2份醛酮树脂液、2份碳纳米管分散液、0.2份二月桂酸二丁基锡作为催化剂、20份金红石钛白粉作为颜料、8.7份滑石粉和7`份高岭土作为填料、10份二甲苯作为溶剂、0.1份白炭黑作为防沉助剂。
[0027]其中，聚硅氧烷树脂是在线性聚硅氧烷中间体:道康宁的DC-3037和正硅酸乙酯水解低聚物按质量比3:1混合形成的聚硅氧烷中间体混合物中加入氢化环氧树脂4080E与乙酰乙酸酯官能化丙烯酸树脂TMPTA而得到，其中聚硅氧烷中间体混合物与氢化环氧树脂4080E及乙酰乙酸酯官能化丙烯酸树脂TMPTA的质量比为4:1:1。
[0028]上述增韧改性的聚硅氧烷涂料的制备过程如下:
[0029](I)将线性聚硅氧烷中间体:道康宁的DC-3074和正硅酸乙酯水解低聚物按质量比3:1混合均匀，制成聚硅氧烷中间体混合物；在80质量份聚硅氧烷中间体混合物中依次加入20质量份氢化环氧树脂4080E、20质量份乙酰乙酸酯官能化丙烯酸树脂TMPTA，在氮气保护下反应24小时，温度控制在60°C ±2°C，合成反应出聚硅氧烷树脂；其中，正硅酸乙酯水解低聚物为现有产品，也可以通过实施例1中的制备过程得到。
[0030](2)在500g步骤(1)制得的聚硅氧烷树脂中，依次加入20g酮醛树脂液，20g碳纳米管分散液，2g 二月桂酸二丁基锡作为催化剂，200g金红石钛白粉，87g滑石粉和70g高岭土作为填料，100g 二甲苯作为溶剂，Ig的白炭黑作为防沉助剂，经分散研磨后得到增韧改性的聚硅氧烷涂料；
[0031](3)将80g双氨基硅烷偶联剂602与20g端氨基聚醚D-230混合成复合固化剂；在基体表面使用步骤(2)中得到的增韧改性的聚硅氧烷涂料时，将该增韧改性的聚硅氧烷涂料与该复合固化剂按质量比8:1混合，然后均匀涂覆在基体表面，固化后形成涂层。[0032]实施例3:
[0033]本实施例中，按照质量份数计，增韧改性的聚硅氧烷涂料包括40份聚硅氧烷树脂、4份醛酮树脂液、4份碳纳米管分散液、0.1份二月桂酸二丁基锡作为催化剂、20份金红石钛白粉作为颜料、9.8份滑石粉和7份高岭土作为填料、15份二甲苯作为溶剂、0.1份白炭黑作为防沉助剂。
[0034]其中，聚硅氧烷树脂是在线性聚硅氧烷中间体:道康宁的DC-3074和正硅酸乙酯水解低聚物按质量比6:1混合形成的聚硅氧烷中间体混合物中加入氢化环氧树脂4080E与乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯AAEM而得到，其中聚硅氧烷中间体混合物与氢化环氧树脂4080E及乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯AAEM的质量比为2:1:1。 [0035]上述增韧改性的聚硅氧烷涂料的制备过程如下:
[0036](I)将线性聚硅氧烷中间体:道康宁的DC-3074和正硅酸乙酯水解低聚物按质量比6:1混合均匀，制成聚硅氧烷中间体混合物；在40质量份聚硅氧烷中间体混合物中依次加入20质量份氢化环氧树脂4080E、20质量份乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯AAEM，在氮气保护下反应24小时，温度控制在60°C ±2°C，合成反应出聚硅氧烷树脂；其中，正硅酸乙酯水解低聚物为现有产品，也可以通过实施例1中的制备过程得到。
[0037](2)在400g步骤(1)制得的聚硅氧烷树脂中，依次加入40g酮醛树脂液，40g碳纳米管分散液，Ig 二月桂酸二丁基锡作为催化剂，200g金红石钛白粉，98g滑石粉和70g高岭土作为填料，150g 二甲苯作为溶剂，Ig的白炭黑作为防沉助剂，经分散研磨后得到增韧改性的聚硅氧烷涂料；
[0038](3)将80g双氨基硅烷偶联剂602与20g端氨基聚醚D-230混合成复合固化剂；在基体表面使用步骤(2)中得到的增韧改性的聚硅氧烷涂料时，将该增韧改性的聚硅氧烷涂料与该复合固化剂按质量比10:1混合，然后均匀涂覆在基体表面，固化后形成涂层。
[0039]对上述实施例1、2与3得到的涂层进行性能测试:干燥时间、光泽、附着力、柔韧
性、耐冲击性、表面电阻率等，测试方法均按相关国家标准进行检测，测试结果如下表所示。
[0040]
【权利要求】
1.一种增韧改性的聚硅氧烷涂料，其特征是:按照质量百份数计，包括30~60份聚硅氧烷树脂、2~6份醛酮树脂液、I~4份碳纳米管分散液、0.1~0.5份有机锡类催化剂与5~15份溶剂，余量为颜料、填料和其他助剂； 所述的醛酮树脂液是环己酮醛酮树脂均匀混合在醋酸丁酯液中而得到。
2.如权利要求1所述的增韧改性的聚硅氧烷涂料，其特征是:所述的聚硅氧烷树脂是线性聚硅氧烷中间体和正硅酸乙酯水解低聚物混合而形成的聚硅氧烷中间体混合物，其中线性聚硅氧烷中间体和正硅酸乙酯水解低聚物的质量比为3:1~6:1。
3.如权利要求2所述的增韧改性的聚硅氧烷涂料，其特征是:所述的线性聚硅氧烷中间体和正硅酸乙酯水解低聚物的质量比为4:1。
4.如权利要求2所述的增韧改性的聚硅氧烷涂料，其特征是:所述的聚硅氧烷中间体混合物中加入氢化环氧树脂，所述的氢化环氧树脂与聚硅氧烷中间体混合物的质量比为1:4 ~1:2。
5.如权利要求2所述的增韧改性的聚硅氧烷涂料，其特征是:所述的聚硅氧烷中间体混合物中加入丙烯酸低聚物，所述的丙烯酸低聚物与聚硅氧烷中间体混合物的质量比为1:4 ~1:2。
6.如权利要求1所述的增韧改性的聚硅氧烷涂料，其特征是:所述的醛酮树脂液中环己酮醛酮树脂与醋酸丁酯液的质量比为1:2~2:1。
7.如权利要求1所述的增韧改性的聚硅氧烷涂料，其特征是:所述的溶剂为二甲苯、醋酸丁酯、正丁醇、甲基异丁基酮中的一种或多种。
8.如权利要求1至7中任一权利要求所述的增韧改性的聚硅氧烷涂料的使用方法，其特征是:首先将所述的增韧改性的聚硅氧烷涂料与固化剂按照质量比6:1~10:1混合，然后均匀涂覆在基体表面，固化后`形成涂层。
9.如权利要求8所述的增韧改性的聚硅氧烷涂料的使用方法，其特征是:所述的固化剂为双氨基硅烷偶联剂和端氨基聚醚的混合物。
10.如权利要求9所述的增韧改性的聚硅氧烷涂料的使用方法，其特征是:所述的双氨基硅烷偶联剂与端氨基聚醚的质量比为2:1~5:1。
【文档编号】C09D183/04GK103788865SQ201210434465
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年11月2日 优先权日:2012年11月2日
【发明者】王炜, 邓宽, 于钦萍, 赵希娟, 严岳荣, 崔梓杰 申请人:中冶建筑研究总院有限公司, 中冶工程材料有限公司, 中冶建研工程技术有限公司