一种环氧树脂涂料的制备方法及其应用与流程

本发明涉及环氧树脂材料，尤其涉及一种环氧树脂涂料的制备方法及其应用。

背景技术：

1、环氧树脂涂料作为一种重要的工业涂料，因其优异的附着力、化学稳定性、耐磨性和电绝缘性能，被广泛应用于机械、电子、建筑、航空航天等领域。随着科技的不断进步和工业的快速发展，对环氧树脂涂料的性能要求也越来越高。为了满足不同领域的应用需求，研究者们一直致力于开发具有更高性能、更环保、更经济的环氧树脂涂料。

2、尽管环氧树脂涂料在多个领域得到了广泛应用，但现有技术中仍存在一些不足之处，亟待改进和优化。主要问题包括：

3、性能局限性：传统环氧树脂涂料的性能往往难以满足高端应用的需求。例如，在某些极端环境下(如高温、高湿、强腐蚀等)，涂料的附着力、耐磨性和耐腐蚀性可能会显著下降，从而影响其使用寿命和可靠性。

4、环保性问题：部分环氧树脂涂料在生产和使用过程中可能会释放有害物质，对环境和人体健康造成潜在危害。随着环保意识的日益增强，开发低污染、低毒性的环保型环氧树脂涂料已成为行业发展的重要趋势。

5、制备工艺复杂：现有的一些高性能环氧树脂涂料在制备过程中往往涉及复杂的工艺步骤和严格的条件控制，这不仅增加了生产成本，也限制了其大规模应用和推广。

6、针对以上问题，研究者们一直在努力寻求新的技术突破和创新解决方案。在本技术中，通过优化成分配比、引入纳米材料和功能性添加剂、改进制备工艺等手段，旨在克服现有技术的不足，进一步提升环氧树脂涂料的综合性能和应用范围

7、因此，我们提出了一种环氧树脂涂料的制备方法及其应用用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种环氧树脂涂料的制备方法及其应用。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种环氧树脂涂料，按重量份计包括以下成分：环氧树脂50～60份、离子交换树脂1～5份、纳米二氧化硅5～10份、多面体低聚倍半硅氧烷1～3份、离子液体1～3份、高分子量聚合物增稠剂2～5份、植物油5～10份、金属有机骨架0.5～2份、聚合物纳米胶囊1～3份、消泡剂0.5～1.5份。

4、优选的，一种环氧树脂涂料，按重量份计包括以下成分：环氧树脂55份、离子交换树脂3份、纳米二氧化硅7份、多面体低聚倍半硅氧烷2份、离子液体2份、高分子量聚合物增稠剂4份、植物油7份、金属有机骨架1.5份、聚合物纳米胶囊2份、消泡剂1.0份。

5、优选的，所述环氧树脂为双酚a型环氧树脂及双酚f型环氧树脂中的一种或多种，所述离子交换树脂包括强酸性阳离子交换树脂及强碱性阴离子交换树脂。

6、优选的，所述多面体低聚倍半硅氧烷的分子尺寸为1～3纳米，由硅和氧原子组成笼状结构，其中硅原子位于顶点，氧原子位于硅原子之间形成桥键。

7、优选的，所述离子液体具体为咪唑类离子液体，所述植物油为亚麻籽油或大豆油，所述金属有机骨架为铜基mofs或锌基mofs，所述聚合物纳米胶囊为聚脲或聚氨酯纳米胶囊，所述消泡剂采用硅酸盐消泡剂。

8、本发明的第二方面提出了一种环氧树脂涂料的制备方法，包括以下步骤：

9、s1：在一个干燥、清洁的混合容器中，温度控制在20～25℃，将环氧树脂与离子交换树脂混合，初始搅拌速度设为300～500rpm，搅拌均匀，以确保两者充分结合，随后，将纳米二氧化硅、多面体低聚倍半硅氧烷和金属有机骨架逐渐加入，提高搅拌速度至800～1200rpm，分散时间为30～50min，使用高速搅拌机进行分散，确保纳米粒子均匀分布在环氧树脂中，无团聚现象；

10、s2：在持续搅拌下，缓慢加入离子液体和高分子量聚合物增稠剂，持续搅拌5～10min后，在加入高分子量聚合物增稠剂过程中，记录前后的粘度变化，通过分析粘度变化的数据，判断增稠剂是否已经充分发挥作用，以及涂料的粘度是否达到了预期的要求，加入植物油，维持搅拌速度在500～800rpm；

11、s3：在持续搅拌下缓慢加入聚合物纳米胶囊，加入有机硅消泡剂，搅拌速度降至200～300rpm，搅拌时间为2～5min；

12、s4：将混合物料通过球磨机进行细化处理，减小粒子尺寸，随后，使用均质机对涂料进行均质化处理，确保各组分均匀分布，无分离现象；

13、s5：将均质化后的涂料置于真空脱泡机中，进行脱泡处理，以去除在混合和细化过程中可能残留的气泡；

14、s6：使用100～200目的过滤网对涂料进行过滤，去除杂质和不溶性粒子，最后，将制备好的环氧树脂涂料分装至密封容器中，确保在储存和使用过程中不受外界污染。

15、优选的，所述s1中包括：

16、t1环境准备：选择一个干燥、清洁的混合容器，确保容器内部无水分、无杂质，以免影响后续的材料混合过程；

17、t2温度控制：使用温度传感器将容器内的温度稳定在20～25°c；

18、t3材料准备：准备好所需的环氧树脂、离子交换树脂、纳米二氧化硅、多面体低聚倍半硅氧烷和金属有机骨架；

19、t4环氧树脂与离子交换树脂的混合：将环氧树脂和离子交换树脂按照预定的比例加入混合容器中，设定初始搅拌速度为300～500rpm，启动搅拌机进行混合，搅拌过程中，密切观察混合物的状态，确保其均匀性，搅拌至环氧树脂与离子交换树脂充分结合，形成均匀的混合物；

20、t5纳米材料的添加与分散：将纳米二氧化硅、多面体低聚倍半硅氧烷和金属有机骨架逐渐加入混合物中，提高搅拌速度至800～1200rpm，使用高速搅拌机进行分散，分散时间为30～50min，确保纳米粒子在环氧树脂中均匀分布，无团聚现象，在分散过程中，定期检查混合物的状态；

21、t6混合物的检验：在混合完成后，对混合物进行质量检验，确保其符合预期的性能指标。

22、优选的，所述s2中，设定粘度为p，则：

23、p＝a\cdot\exp\l eft(\frac{e_a}{rt}\r ight)

24、其中，(a)：指前因子；(\exp)：自然指数函数，表示以e(约等于2.71828)为底的指数；(e_a)：活化能，单位是j/mo l(焦耳/摩尔)；(r)：气体常数，单位是j/(mo l·k)；(t)：绝对温度，单位是k(开尔文)；(\frac)：表示分数；(\frac{e_a}{rt})：表示活化能(e_a)除以(r)(气体常数)和(t)(绝对温度)的乘积；(\cdot)：代表点乘运算。

25、优选的，所述s4中，将混合物料通过球磨机进行细化处理，减小粒子尺寸，随后，使用均质机对涂料进行均质化处理，均质压力设为10～20mpa，均质次数2～3次，确保各组分均匀分布，无分离现象。

26、优选的，所述s5中，将均质化后的涂料置于真空脱泡机中，真空度控制在-0.09～-0.1mpa之间，脱泡时间为20～30min，进行脱泡处理，以去除在混合和细化过程中可能残留的气泡。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

28、成分选择与优化：通过选择特定的环氧树脂(如双酚a型和双酚f型)、离子交换树脂、纳米二氧化硅等成分，并优化它们的配比，可以获得具有优异性能的环氧树脂涂料，具有更好的附着力、耐化学腐蚀性、耐磨性和耐久性；

29、纳米技术的应用：纳米二氧化硅、多面体低聚倍半硅氧烷和金属有机骨架等纳米材料的加入，可以显著提高涂料的力学性能和热稳定性，纳米粒子的小尺寸和高比表面积使其能够有效填充环氧树脂的空隙，增强涂料的密实性和硬度；

30、离子液体与聚合物纳米胶囊的引入：离子液体和聚合物纳米胶囊的加入为涂料提供了独特的性能。离子液体有助于提高涂料的导电性和热稳定性，而聚合物纳米胶囊则可以增强涂料的韧性和抗冲击性能；

31、制备方法的精细化：通过控制温度、搅拌速度和分散时间等参数，以及使用球磨机和均质机进行细化处理和均质化处理，可以确保各组分在涂料中的均匀分布和无分离现象。这有助于提高涂料的一致性和稳定性；

32、真空脱泡与过滤处理：真空脱泡处理可以去除在混合和细化过程中可能残留的气泡，避免涂层中出现缺陷。过滤处理则可以去除杂质和不溶性粒子，确保涂料的纯净度和高质量；

33、综上所述，这种环氧树脂涂料及其制备方法具有多种有益效果和好处，包括成分的优化选择、纳米技术的应用、特定添加剂的引入、制备方法的精细化和后处理的完善等。这些特点使得该涂料在性能和质量上都具有显著优势，有望在多个领域得到广泛应用。