专利名称：涂料用复合树脂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种复合树脂，特别是一种涂料用复合树脂及其制备方法涂料用树脂即粘接剂是涂料的核心组份，目前国内比较好的涂料粘接剂有聚胺脂类、环氧树脂类、丙烯酸树脂类、醇酸树脂类、氯化橡胶类、乙烯类、有机氟类、以及经有机改性的各类合成树脂。
以上各类树脂以有机成分为主，其耐磨和耐久性能不够突出，由其制成的涂料寿命一般在数年左右，最长不超过15年，上述树脂各有所长，但能同时满足耐磨耐久和耐高温、防水的要求的树脂还不多见。由上述树脂制成的涂料大多含有大量的有机溶剂挥发物质，其VOC指标严重超过国家环保标准要求，在生产、运输、储存，施工过程中对环境及人体造成较大的伤害，长期从事涂料生产，施工的人员都有不同程度的职业病，且生产、储运，施工过程中始终存在安全隐患。
本发明的技术方案为一种涂料用复合树脂，含有重量配比的硅酸盐溶液60-85份，有机树脂15-20份，水50-150份，引发剂5-10份。
较优的方案中，硅酸盐溶液通过下列方法获得，直径为5-30nm的纳米级超细粉SiO2加氢氧化钠和/或氢氧化钾进行水解、并控制重量配比硅∶钠和/或钾＝6-10∶1，按常规方法加温反应后制得无色透明溶液。
较优的方案中，还含有重量配比的有机硅溶液15-30份；有机硅溶液采用直径为10-50nm的纳米级甲基和/或苯基有机硅单体聚合物效果更好。
较优的方案中，引发剂选用单一或混合的草酸、碳酸、磷酸、柠檬酸、富马酸，对复合树脂的共聚有帮助，并缩短制备时间。
本发明所采用的有机树脂选用单一或复合的聚胺脂类、环氧树脂类、丙烯酸树脂类、醇酸树脂类、氯化橡胶类、乙烯类、有机氟类，在实践中显示了良好的性能。
涂料用复合树脂的制备方法，可按下述步骤进行按比例投料，加入反应釜中加温至70-80℃，反应一至二小时得到成品。
本发明的核心部分是有机树脂与无机硅酸盐活性分子团，在引发剂帮助下充分复合后产生良好的性能。无机硅酸盐成分含有耐磨性能极好的无机硅，故复合树脂显示了优越的耐磨耐久性。当复合树脂增加了有机硅成分，因有机硅有良好耐高温和防水性能，复合树脂也增加了耐高温和防水的功能。本发明所述的复合树脂有很好的粘接功能，当其与常规颜料、填料、助剂混配得到成品涂料，不需要苯、二甲苯等常规的有机溶剂，因而是符合环保要求的新型涂料。
普通硅酸盐溶液与有机树脂按一定比例复合，就能显示良好的性能，但储存时间长了有部分分层，造成一定的损耗；但纳米级SiO2超细粉经加碱水解、按常规方法加温反应后制得无色透明硅酸盐溶液，包含大量颗粒极细腻微小的无机活性分子团，再与有机树脂复合，复合树脂稳定性好，不易分层，可提高复合树脂的利用率，增加产品的附加值。
复合树脂具备多项高性能的原理还有硅酸盐溶液加入有机硅溶液经加温反应后形成硅氧键与甲基相接的化合物，经引发剂引发后能形成甲基硅氧高聚物，分子团表面含有大量的-OH基，当树脂涂覆在钢铁、水泥墙体等刚性表面脱水浓缩时，-OH基与钢铁或水泥墙表面形成化学键结合，这是本复合树脂具有超强粘接力的原因。若引发剂不采用本发明配比范围内的复合树脂，其粘接力与常规树脂的相仿，但并不影响复合树脂的其他性能。
聚胺脂树脂大分子结构中含有重复的氨基甲酸酯链节，故全称是聚氨基甲酸树脂、简称为聚氨脂，具有很强的粘接性能。
甲基硅氧高聚物与硅氧烷不一样，硅氧烷只有少量-OH基，易燃，甲基硅氧高聚物含有大量-OH基、是不燃烧材料，是一种网状分子结构的新型材料、适合于涂覆在刚性基面。
聚胺脂的分子结构为条形结构属震性材料。
根据互穿网络理论两种以上的聚合物可用化学方法互相贯穿形成网络互穿聚合物，是交织网络状的一类新型复相聚合物材料。
互穿网络聚合物(简称IPNO是聚合物共混改性技术发展的新领域，为制造特殊性能的聚合物材料开拓了崭新的途径，发展十分迅速，目前已形成聚合物共混与复合的一个独立的地位。
甲基硅氧聚合物与聚胺脂共混形成有机—无机互穿网络聚合物，在-OH基化学键结合不到的部位有聚胺脂有机地补充，故具有超强的粘接性。
由于本产品中有大量无机材料，故其具备超耐久的性能，即具超长的耐候性，根据检测结构推测，正常使用寿命应在30年以上。同时该产品还有目前市场上有机树脂无法比拟的性能即不燃烧，耐高温的超常性能。
由于同时引进了有机及有机硅材料，故该聚合物又具有良好的防水性。
本发明除可以引进聚胺脂外、还可以此加入环氧树脂类、丙烯酸树脂类、醇酸树脂类、氯化橡胶类、乙烯类、有机氟类，均可制得高性能的有机一无机互穿网络聚合物。
根据以上情况不难理解，以上有机—无机互穿网络聚合物具有目前市场上大量使用的涂料所无法比拟的多项性能，是真正符合环保要求的高性能涂料树脂。
本发明的复合树脂有以下优点耐久耐磨；良好的粘接性；由其配制的涂料耐高温、防水、无有机溶剂、符合环保要求；阻燃性好；良好的经济性，本发明产品综合生产成本1000元/吨左右，与其他合成树脂相比有良好的价格性能比。
例2.一种涂料用复合树脂，其硅酸盐溶液通过下列方法获得，直径为5-30nm的纳米级超细粉SiO2加氢氧化钠和/或氢氧化钾进行水解、并控制重量配比硅∶钠和/或钾＝6-10∶1，按常规方法加温反应后制得无色透明溶液。其余同实施例1。
例3.一种涂料用复合树脂，还含有重量配比的有机硅溶液15-30份；有机硅溶液采用直径为10-50nm的纳米级甲基和/或苯基有机硅单体聚合物效果更好。其余同实施例1。
例4.一种涂料用复合树脂，其引发剂选用单一或混合的草酸、碳酸、磷酸、柠檬酸、富马酸，其余同实施例1。
例5.一种涂料用复合树脂，其有机树脂选用单一或复合的聚胺脂类、环氧树脂类、丙烯酸树脂类、醇酸树脂类、氯化橡胶类、乙烯类、有机氟类，在实践中显示了良好的性能。其余同实施例1。
例6.一种涂料用复合树脂的制备方法，可按下述步骤进行分别按实施1、2、3、4、5提供的原料及比例投料，加入反应釜中加温至70-80℃，反应一至二小时得到成品。
例7.草酸、碳酸、磷酸、柠檬酸、富马酸直径为20nm的纳米级超细粉SiO2加氢氧化钠和氢氧化钾进行水解、并控制重量配比硅∶钠和/或钾＝8∶1，按常规方法加温反应后制得无色透明的硅酸盐溶液。
取硅酸盐溶液70份，聚胺脂水乳液20份，水80份，草酸引发剂7份，加入反应釜中加温至70-80℃，反应一小时即生成一种涂料用复合树脂。
例8.
直径为30nm的纳米级超细粉SiO2加氢氧化钠进行水解、并控制重量配比硅∶钠和/或钾＝6∶1，按常规方法加温反应后制得无色透明的硅酸盐溶液。
取硅酸盐溶液60份，环氧树脂15份，有机硅溶液15份，水50份，碳酸5份。加入反应釜中加温至70-80℃，反应一小时即生成一种涂料用复合树脂。
例9.
直径为25nm的纳米级超细粉SiO2加氢氧化钾进行水解、并控制重量配比硅∶钠和/或钾＝10∶1，按常规方法加温反应后制得无色透明的硅酸盐溶液。
硅酸盐溶液85份，丙烯酸树脂25份，有机硅溶液30份，水150份，柠檬酸10份。加入反应釜中加温至70-80℃，反应一小时即生成一种涂料用复合树脂。
例10.
直径为25nm的纳米级超细粉SiO2加氢氧化钠进行水解、并控制重量配比硅∶钠和/或钾＝10∶1，按常规方法加温反应后制得无色透明的硅酸盐溶液。
一种涂料用复合树脂，含有重量配比的硅酸盐溶液80份，醇酸树脂18份，直径为10nm的纳米级甲基有机硅单体聚合物溶液15份，水100份，草酸2份、碳酸3份、磷酸1份。加入反应釜中加温至70-80℃，反应一小时即生成一种涂料用复合树脂。
例11.
直径为25nm的纳米级超细粉SiO2加氢氧化钠进行水解、并控制重量配比硅∶钠和/或钾＝7∶1，按常规方法加温反应后制得无色透明的硅酸盐溶液。
一种涂料用复合树脂，含有重量配比的硅酸盐溶液80份，醇酸树脂18份，直径为50nm的纳米级苯基有机硅单体聚合物溶液25份，水100份，草酸2份、碳酸3份、酒石酸1份。加入反应釜中加温至70-80℃，反应一小时即生成一种涂料用复合树脂。
例12.
直径为25nm的纳米级超细粉SiO2加氢氧化钠进行水解、并控制重量配比硅∶钠和/或钾＝6∶1，按常规方法加温反应后制得无色透明的硅酸盐溶液。
一种涂料用复合树脂，含有重量配比的硅酸盐溶液80份，聚胺脂18份，直径为30nm的纳米级甲基和苯基有机硅单体聚合物溶液各10份，水100份，草酸2份、碳酸3份、磷酸1份。加入反应釜中加温至70-80℃，反应一小时即生成一种涂料用复合树脂。放制二年不分层。使用复合树脂涂抹钢板后反复高强度暴晒，水冲刷，复合树脂二年内不脱落，显示良好的粘接能力。
例13.对比实验取直径为100nm的SiO2加氢氧化钠进行水解，其余同实施例12，所得涂料用复合树脂放制半年有17％的物质沉淀。但其他性能基本不受影响。
取直径为70nm的甲基和苯基有机硅单体聚合物溶液各5份，其余同实施例12，放制半年有12％的物质沉淀。所得涂料用复合树脂涂抹钢板后反复高强度暴晒，水冲刷，复合树脂在五个月脱落，粘接能力较差，证明当有机硅单体聚合物用量和颗粒要求超出本发明范围，证对复合树脂粘接力有影响。
取硫酸3份，磷酸1份为引发剂，其余同实施例12，所得涂料用复合树脂需共聚5小时。且涂抹钢板后反复高强度暴晒，水冲刷，复合树脂在三个月脱落，粘接能力较差，证明引发剂的种类和用量对复合树脂的共聚稳定和粘接力有影响。
权利要求
1.一种涂料用复合树脂，含有重量配比的硅酸盐溶液60-85份，有机树脂15-20份，水50-150份，引发剂5-10份。
2.根据权利要求1所述的一种涂料用复合树脂，其特征在于硅酸盐溶液通过下列方法获得，直径为5-30nm的纳米级超细粉SiO2加氢氧化钠和/或氢氧化钾进行水解、并控制重量配比硅∶钠和/或钾＝6-10∶1，按常规方法加温反应后制得无色透明溶液。
3.根据权利要求1所述的一种涂料用复合树脂，其特征在于还含有重量配比的有机硅溶液15-30份。
4.根据权利要求3所述的一种涂料用复合树脂，其特征在于有机硅溶液为直径为10-50nm的纳米级甲基和/或苯基有机硅单体聚合物。
5.根据权利要求1所述的一种涂料用复合树脂，其特征在于有机树脂为单一或复合的聚胺脂类、环氧树脂类、丙烯酸树脂类、醇酸树脂类、氯化橡胶类、乙烯类、有机氟类。
6.根据权利要求1所述的一种涂料用复合树脂，其特征在于引发剂为单一或混合的草酸、碳酸、磷酸、柠檬酸、富马酸。
7.根据权利要求1至5项所述的任意一种涂料用复合树脂的制备方法，按比例投料，加入反应釜中加温至70-80℃，反应一至二小时得到成品。
全文摘要
本发明涉及一种复合树脂，特别是一种涂料用复合树脂及其制备方法。复合树脂含有硅酸盐溶液、有机硅溶液、有机树脂、引发剂。本发明的核心部分是有机树脂与无机硅酸盐活性分子团，在引发剂帮助下充分复合后产生良好的性能。本发明所述的复合树脂有很好的耐磨耐久，耐高温，防水和粘接功能，当其与常规颜料、填料、助剂混配得到成品涂料，不需要苯、二甲苯等常规的有机溶剂，因而又是符合环保要求的新型涂料。
文档编号C09D7/12GK1403509SQ0213874
公开日2003年3月19日 申请日期2002年7月2日 优先权日2002年7月2日
发明者马黎明, 田桂英 申请人:田桂英, 马黎明