无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种底层涂料，尤其涉及一种无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料； 本发明还涉及这种底层涂料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 有些工程处于强腐蚀性环境中，与强腐蚀性介质接触一定时间后往往导致工程不 同程度的腐蚀。许多工程采用喷涂聚脲防护涂层来提高工程的使用寿命和防护质量，但 是，单一的聚脲防护涂层存在耐候性差，在混泥土表面附着力低，涂层厚度大，涂装成本高 等不足。为了屏蔽混凝土表面缺陷，提高聚脲防护涂层与混凝土表面的结合力，聚脲防护 涂层需要与底层涂料配套使用。目前，聚脲防护涂层较常使用的配套底层涂料仅为聚氨酯 I (PU I )类和聚氨酯II (PU II )类，几乎没有可选择性，且聚氨酯I类在干燥环境中的 附着力较低，聚氨酯II类在潮湿环境中的附着力较低，因此，无法满足不同环境下工程的需 要。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于提供一种有机硅改性环氧封闭底层涂料，以丰富底层涂料品 种，增强不同环境下的工程对底层涂料的可选择性，且该底层涂料与基材之间具有较高的 附着力。
[0004] 本发明的另一个目的在于提供上述无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料的制备 方法。
[0005] 本发明的目的是这样实现的，无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料，由有机硅 改性环氧树脂、固化剂和填料构成，其质量比为有机硅改性环氧树脂：固化剂：填料= 1:0. 3-0. 5:0. 5-1 ;所述有机硅改性环氧树脂由环氧树脂与乙氧基硅醇树脂反应制得，环氧 树脂与乙氧基硅醇树脂的质量比=I :0.5-1 ;所述环氧树脂包括E51环氧树脂和E44环氧 树脂，所述E51环氧树脂与E44环氧树脂的质量比为1:1-1. 5,所述乙氧基硅醇树脂由二甲 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，其质量比为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 ;所述固化剂为聚酰胺 类固化剂。
[0006] 由于环氧树脂具有优异的粘接性能，因此，选择环氧树脂作为主体树脂。用于混凝 土的封闭底层涂料，必须起到混凝土基体与外涂层的过渡作用，在外涂层形成后，不能存在 溶剂挥发和小分子量的物质释放，否则将影响封闭底层涂料与外涂层的粘接，因此，选用常 温下为液态的低分子无溶剂环氧树脂作为主体树脂。不同当量的环氧树脂在与酰胺基发生 交联反应时生成不同性能的分子结构，性能差异很大。试验发现，采用E51环氧树脂和E44 环氧树脂混合使用，制成的涂层成膜性好，致密性高，在水中的抗渗透性强。经实验，优选 E51环氧树脂和E44环氧树脂以I: I. 2的质量比混合使用，在2MPa水压下，涂层表面无渗透 现象。
[0007] 有机硅改性环氧树脂既能降低环氧树脂内应力，又能增加环氧树脂韧性和对混凝 土表面的渗透性及耐高温性，但由于有机硅聚合物的溶解度参数与环氧树脂的相差较大， 因此，两者的相容性比较差，两相界面张力大，呈多相分离结构，反应的均匀性和难度较大， 特别是在改性量为30-70%时，制备高性能和贮存稳定的均匀树脂较困难，另外，如何对改 性接枝率进行表征也是难点，为了解决这些问题，本发明采用环氧树脂与乙氧基硅醇树脂 反应来制备有机硅改性环氧树脂。
[0008] 乙氧基硅醇树脂的制备原理是乙氧基硅烷部分水解缩聚形成乙氧基硅醇树脂，反 应如下式所示：
[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] 在有机硅的乙氧基硅醇树脂制备的反应过程中，不断脱出副产物乙醇。
[0012] 乙氧基硅醇树脂与环氧树脂共缩聚形成环氧改性有机硅树脂，反应式如下：
[001
【主权项】
1. 无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料，其特征在于：由有机硅改性环氧树脂、固 化剂和填料构成，其质量比为有机硅改性环氧树脂：固化剂：填料=1:0. 3-0. 5:0. 5-1 ;所 述有机硅改性环氧树脂由环氧树脂与乙氧基硅醇树脂反应制得，所述环氧树脂与乙氧 基硅醇树脂的质量比=1 :〇. 5-1，所述环氧树脂为E51环氧树脂和E44环氧树脂两种，所 述E51环氧树脂与E44环氧树脂的质量比为1:1-1. 5,所述乙氧基硅醇树脂由二甲基二 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，其质量比为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 ;所述固化剂为聚酰胺 类固化剂。
2. 如权利要求1所述的无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料，其特征在于：还包括稀 释剂，所述稀释剂为双环氧基活性剂，其用量为所述有机硅改性环氧树脂质量的15%_25%。
3. 如权利要求2所述的无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料，其特征在于：所述双环 氧基活性剂为聚丙二醇二缩水甘油醚或新戊二缩水甘油醚。
4. 如权利要求1-3任一项所述的无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料，其特征在于： 还包括柔性树脂，所述柔性树脂为端氨基聚氧化醚树脂，其用量为所述有机硅改性环氧树 脂质量的1〇%_35%。
5. 如权利要求1-4任一项所述的无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料，其特征在于： 所述填料为云母氧化铁、氧化铁红、三聚磷酸铝和超细滑石粉中的一种或多种。
6. 如权利要求5所述的无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料，其特征在于：所述云母 氧化铁、氧化铁红、三聚磷酸铝和超细滑石粉的粒径为30 ym以下，颜基比为1以下。
7. 如权利要求1-6任一项所述的无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料的制备方法，其 特征在于：包括有机硅改性环氧树脂的制备，具体操作过程如下： 步骤一，准备带有搅拌和回流装置的反应器； 步骤二，准备E51环氧树脂、E44环氧树脂和乙氧基硅醇树脂，同时准备适量的溶剂， 溶剂有环己酮、乙酸乙酯、二甲苯和乙酸丁酯； 步骤三，将E51环氧树脂、E44环氧树脂、乙氧基硅醇树脂、环己酮、乙酸乙酯依次投入 反应器中，搅拌，升温，通N2气体并开冷却水； 步骤四，升温至160°C，保温，蒸出低沸物，收集低沸物； 步骤五，保温6小时后取样测定胶化时间；250°C胶化时间小于2min时，降温； 步骤六，降温至l〇〇°C以下，加入二甲苯、乙酸丁酯，搅拌均匀，停止通N2气体，降温； 步骤七，降温至60°C以下，出料。
8. 如权利要求7所述的无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料的制备方法，其特征在 于：所述乙氧基硅醇树脂是通过以下方法制得，具体操作过程如下： 步骤一，准备带有搅拌和回流装置的反应器； 步骤^，将^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； 步骤三，将乙酸丁酯、丁醇、水加入反应器中，搅拌，搅拌状态下将步骤二中的混合液加 入反应器； 步骤四，升温至80°C，蒸出反应中生成的乙醇； 步骤五，升温至120-130°C，接减压系统； 步骤六，真空下脱出残留乙醇，保持0. 5-lh ; 步骤七，降温到60°C以下出料，得到乙氧基硅醇树脂。
9. 如权利要求8所述的无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料的制备方法，其特征在 于：所述步骤三中混合液的加入是在20-40°C之间用1-1. 5h滴加完。
10. 如权利要求8或9所述的无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料的制备方法，其特征 在于：所述步骤六中的真空度为600mmHg以下。
【专利摘要】无溶剂有机硅改性环氧封闭底层涂料，由有机硅改性环氧树脂、固化剂和填料构成，其质量比为有机硅改性环氧树脂：固化剂：填料=1:0.3-0.5:0.5-1；有机硅改性环氧树脂由环氧树脂与乙氧基硅醇树脂反应制得，环氧树脂与乙氧基硅醇树脂的质量比=1：0.5-1，环氧树脂为E51环氧树脂和E44环氧树脂，其质量比为1:1-1.5，固化剂为聚酰胺类固化剂。本发明有机硅改性环氧封闭底层涂料适用于钢板基材和混凝土基材，其涂层在钢板基材上的附着力可达16.04Mpa，在混凝土基材上的附着力可达3.95Mpa，远远高于普通涂料在相应基材上的附着力。
【IPC分类】C09D7-12, C09D163-00
【公开号】CN104877523
【申请号】CN201510357956
【发明人】刘朝辉, 班国东, 叶圣天, 王飞, 贾亦凡, 林锐, 丁逸栋
【申请人】刘朝辉
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年6月25日