一种二聚酸及SiO₂纳米颗粒改性环氧树脂涂料的制备方法

一种二聚酸及SiO₂纳米颗粒改性环氧树脂涂料的制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种二聚酸及SiO2纳米颗粒改性环氧树脂涂料的制备方法，经过二聚酸和SiO2纳米颗粒改性后的环氧树脂的性能得到了改善；随着二聚酸含量的增加，改性后的环氧树脂的柔韧性越来越好；随着SiO2纳米颗粒含量的增加，改性后的环氧树脂的疏水性越来越好，强力越来越高。
【专利说明】
一种二聚酸及S i 02纳米颗粒改性环氧树脂涂料的制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及高分子复合材料领域，尤其涉及一种二聚酸及Si02纳米颗粒改性环氧 树脂涂料的制备方法。
【背景技术】
[0002] 环氧树脂是当今社会发展应用最为广泛的工程材料之一，应用于涂料、浸渍、层压 料、粘接剂等领域。其中最常用的是双酸A型环氧树脂，双酚A型环氧树脂分子结构中刚性苯 环密度大、固化物交联密度高，导致了它的耐冲击性差，质硬性脆，限制了它在某一些领域 的应用。因此，通过高柔性材料对环氧树脂改性提高其性能是一个亟需解决的问题，也是一 个主要的研究方向。
[0003] 环氧树脂涂料以双酚A型环氧树脂、线性酚醛树脂改性环氧树脂和脂肪族环氧树 脂等为主体，在一定的温度下混炼，冷却后粉碎而形成。它无污染，熔融黏度低，涂膜坚固， 流平性好，不需要底漆涂膜，力学性能好，有优异的反应活性和贮藏稳定性、耐腐蚀性，耐化 学药品性，涂料的配色好，固化剂选择范围宽、应用范围广。但市场上常见的环氧树脂涂料 强力不强，防水性较弱，影响了其在工业生产和生活中的应用。因此，如何提高其耐水渗透 性及增强其柔韧性是我们需要注意解决的问题。
[0004] 有鉴于此，有必要对现有技术中的环氧树脂予以改进，以解决上述问题。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的之一在于公开一种二聚酸及Si02纳米颗粒改性环氧树脂涂料的制 备方法，提供了一种具有较好柔韧性、吸水性和高强度的环氧树脂涂料。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种二聚酸及Si02纳米颗粒改性环氧树脂涂料的 制备方法，包括如下步骤：
[0007] 步骤（1):称取环氧树脂于容器中，加入二聚酸，搅拌，其中，环氧树脂的重量份数 为45份，二聚酸的重量份数为50份，由室温升至130°C ;加入重量份数为10份的催化剂，反应 时间5h;所述的二聚酸中二聚酸体为95wt%，三聚体为5wt%，所述二聚酸中的羟基含量为 0.35mol/100g
[0008] 步骤(2):每隔lh取样测酸值，当酸值小于5mgK0H/g时，停止取样，得到DAMPE;
[0009]步骤(3):称取DAMPE和环氧树脂于容器中，加入IPDA，放置在真空烘箱中脱气，然 后倒入模具中，反应温度60Γ，反应时间4h，至完全固化，其中DAMPE的重量份数为30份，环 氧树脂的重量份数为60份，IPDA的重量份数为20份；
[0010] 步骤(4):将Si〇2纳米颗粒加入娃烷偶联剂中，超声波处理30min，升温至90°C，超 声波处理6h，其中，Si0 2纳米颗粒的重量份数为5份，硅烷偶联剂的重量份数为20份；
[0011] 步骤(5):将步骤(4)中的反应物与步骤(3)中的反应物混合反应，反应温度70°C， 反应时间lh;
[0012] 步骤(6):在步骤(5)最终所获得反应物中加入固化剂，并将温度降至25°C，其中， 固化剂的质量份数为30份。
[0013]优选地，所述的环氧树脂为双酸A型环氧树脂E-51。
[0014]优选地，所述步骤(1)中的催化剂为四丁基溴化铵。
[0015] 优选地，所述IPDA中含有苯甲醇。
[0016]与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0017] (1)经过二聚酸和Si02纳米颗粒改性后的环氧树脂的性能得到了改善；
[0018] (2)随着二聚酸含量的增加，改性后的环氧树脂的柔韧性越来越好；
[0019] (3)随着Si02纳米颗粒含量的增加，改性后的环氧树脂的疏水性越来越好，强力越 来越高。
【附图说明】
[0020] 图1为Si〇2纳米颗粒对环氧树脂拉伸强度的影响；
[0021] 图2为Si02纳米颗粒对环氧树脂平衡吸水率的影响；
[0022]
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些 实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、 或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
[0024] 下面就二聚酸改性环氧树脂涂料的制备工艺过程及参数进行举例说明：
[0025] 实施例一:
[0026] 称取45g双酚A型环氧树脂E-51于三口烧瓶中，加入二聚酸50g，搅拌，由室温升温 至130°C，温度稳定后加入催化剂四丁基溴化铵10g，反应5h。
[0027] 每隔lh，取样测量酸值大小，当酸值小于5mgK0H/g时，得到预聚物DAMPE。
[0028] 称取30gDAMPE和60g环氧树脂混合，加入IPDA20g，置于真空烘箱中脱气，在60 °C下 反应4h，至完全固化，得到产物。
[0029] 取5gSi02纳米颗粒加入20g硅烷偶联剂中，超声波在50khz的频率下处理30min。然 后升温至90°C，再用超声波在50khz的频率下处理6h。将所得产物与二聚酸改性后的环氧树 脂进行混合反应，反应温度70°C，反应时间lh。往二聚酸及Si02纳米颗粒改性环氧树脂涂 料中加入30g固化剂，并将温度降至25°C。
[0030] 实施例二:
[0031] 称取50g双酚A型环氧树脂E-51于三口烧瓶中，加入二聚酸60g，搅拌，由室温升温 至135°C，温度稳定后加入催化剂四丁基溴化铵15g，反应6h。
[0032] 每隔lh，取样测量酸值大小，当酸值小于5mgK0H/g时，得到预聚物DAMPE。
[0033] 称取35gDAMPE和70g环氧树脂混合，加入35gIH)A，置于真空烘箱中脱气，在70°C下 反应5h，至完全固化，得到产物。
[0034] 取10gSi02纳米颗粒加入23g硅烷偶联剂中，超声波在50khz的频率下处理30min。 然后升温至90°C，再用超声波在50khz的频率下处理6h。将所得产物与二聚酸改性后的环氧 树脂进行混合反应，反应温度85°C，反应时间1.5h。往二聚酸及Si02纳米颗粒改性环氧树脂 涂料中加入40g固化剂，并将温度降至28°C。
[0035] 实施例三:
[0036] 称取65g双酚A型环氧树脂E-51于三口烧瓶中，加入二聚酸70g，搅拌，由室温升温 至140°C，温度稳定后加入催化剂四丁基溴化铵20g，反应7h。
[0037] 每隔lh，取样测量酸值大小，当酸值小于5mgK0H/g时，得到预聚物DAMPE。
[0038] 称取40gDAMPE和80g环氧树脂混合，加入50gIH)A，置于真空烘箱中脱气，在80°C下 反应6h，至完全固化，得到产物。
[0039] 取15gSi02纳米颗粒加入25g硅烷偶联剂中，超声波在50khz的频率下处理30min。 然后升温至90°C，再超声波在50khz的频率下处理6h。将所得产物与二聚酸改性后的环氧树 脂进行混合反应，反应温度l〇〇°C，反应时间2h。往二聚酸及Si0 2纳米颗粒改性环氧树脂涂 料中加入45g固化剂，并将温度降至30 °C。
[0040] 本发明以二聚酸和双酚A型环氧树脂为原料，通过相转移催化剂使羧基与环氧树 脂反应，本发明制备的二聚酸改性环氧树脂，将非极性的烷烃及脂环引入交联体中，加入 Si02纳米颗粒，增加改性环氧体系的韧性，提高涂料的耐腐蚀性能。通过调节二聚酸与环氧 树脂反应制备的DAMPE含量以及Si0 2纳米颗粒含量，从而调节树脂涂料的强力和耐水渗透 性，提高了其防护性能。用于改性的油脂酸来源于天然物质，价格低廉，容易制备，环境友 好。
[0041] 脂肪族二聚酸是将植物油水解、分离出的不饱和酸在特定催化剂作用下进行二聚 反应得到的产物。二聚酸具有价格低廉、可再生以及潜在的生物降解性，其分子结构中含有 羧基官能团、长烷烃链与脂环结构。用于环氧树脂的改性，可增加环氧体系的韧性、降低环 氧固化体系的极性。同时，Si〇2纳米颗粒具有较高的比表面积和较高的表面活性，在涂层中 加入纳米粒子不仅增加了其表面的粗糙度，而且也改善了其强力小的不足。
[0042] 表 1
[0043]
[0044] 上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说 明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式 或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
[0045] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在 不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论 从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权 利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有 变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0046] 此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包 含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当 将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员 可以理解的其他实施方式。
【主权项】
1. 一种二聚酸及Si02纳米颗粒改性环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步 骤： 步骤（1):称取环氧树脂于容器中，加入二聚酸，搅拌，其中，环氧树脂的重量份数为45 份，二聚酸的重量份数为50份，由室温升至130°C ;加入重量份数为10份的催化剂，反应时间 5h;所述的二聚酸中二聚酸体为95wt%，三聚体为5wt%，所述二聚酸中的羟基含量为 0.35mol/100g； 步骤⑵:每隔lh取样测酸值，当酸值小于5mgKOH/g时，停止取样，得到DAMPE; 步骤(3):称取DAMPE和环氧树脂于容器中，加入IPDA，放置在真空烘箱中脱气，然后倒 入模具中，反应温度60°C，反应时间4h，至完全固化，其中DAMPE的重量份数为30份，环氧树 脂的重量份数为60份，IPDA的重量份数为20份； 步骤(4):将Si02纳米颗粒加入硅烷偶联剂中，超声波处理30min，升温至90°C，超声波处 理6h，其中，Si02纳米颗粒的重量份数为5份，硅烷偶联剂的重量份数为20份； 步骤(5):将步骤(4)中的反应物与步骤(3)中的反应物混合反应，反应温度70 °C，反应 时间lh; 步骤(6):在步骤(5)最终所获得反应物中加入固化剂，并将温度降至25°C，其中，固化 剂的质量份数为30份。2. 根据权利要求1所述的二聚酸及Si02纳米颗粒改性环氧树脂涂料的制备方法，其特征 在于，所述的环氧树脂为双酸A型环氧树脂E-51。3. 根据权利要求1所述的二聚酸及Si02纳米颗粒改性环氧树脂涂料的制备方法，其特征 在于，所述步骤(1)中的催化剂为四丁基溴化铵。4. 根据权利要求1所述的二聚酸及Si02纳米颗粒改性环氧树脂涂料的制备方法，其特征 在于，所述IPDA中含有苯甲醇。
【文档编号】C08G59/42GK106010103SQ201610444507
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年6月17日
【发明人】王文耕
【申请人】安庆市虹泰新材料有限责任公司