CN101463223B - 一种环氧增强的韧性有机硅涂料 - Google Patents
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Abstract
一种环氧增强的韧性有机硅涂料，由聚硅氧烷预聚体100重量份、环氧树脂1～100重量份，胺类固化剂5～50重量份，挥发性有机液体如乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、丁酮、甲苯或二甲苯中的一种或多种1～100重量份组成。
Description
(一)技术领域
本发明制备了一种环氧增强的韧性有机硅涂料，可以作为防腐涂料的树脂基体，属于涂料技术领域。
(二)背景技术
目前，防腐涂料根据树脂基材，主要可以分为两类：一类是由有机粘合剂作为树脂基材，如环氧树脂类、聚氨酯类等防腐涂料；另一类是无机物树脂作为基材，包括采用正硅酸盐以及正硅酸酯富锌涂料。
有机防腐涂料与底材、各类面漆以及其他胶粘剂、密封胶等配套性好，但有机涂料耐热性和耐候性差，易粉化。无机涂料具有优秀耐腐蚀性能、耐热性等突出优点。但无机涂料水解后不含有机基团，只剩下硅、氧等元素，韧性不足、特别是施工工艺性欠缺、粘合性能不高，往往与底材及面漆配套性不好，附着力差，易于脱落，而且对底材处理要求高。无机富锌涂料的基料主要是正硅酸乙酯或硅酸盐，如采用水玻璃、硅酸钾、硅酸锂等，其中正硅酸乙酯型富锌漆是无机富锌漆中应用最广范的品种，其原理是硅酸乙酯水解成硅醇，水解液略成酸性，一旦加入锌粉，生成微量氯化锌，对聚硅酸乙酯促进缩合成膜。
专利(申请号02134264.4)公开了一种硅酸富锌耐油导静电涂料，它由以下办法生产：(1)将正硅酸乙酯、无水乙醇混合，搅拌，进行醇解反应；(2)滴加经纯水稀释后盐酸，使PH值为2～3，静置后室温，加入有机硅胺，搅拌混合均匀；(3)加入锌粉，搅拌混合均匀。该发明的硅酸富锌耐油导静电涂料，虽然具有导静电性能稳定、耐蚀性能稳定的特点，但由于该专利公开所涉及的产品与底材附着力差，涂层易开裂、易于脱落，无法在高附着力条件下使用。专利(申请号200510049506.2)公开了一种水性无机硅酸盐富锌底漆，采用超细锌粉和无机硅酸盐(包括硅酸钾、硅酸钠、硅酸锂等)为主要原料，同样存在与底材附着力差，涂层易开裂等缺点。
为提高附着力及脆性问题，专利(申请号200810156574.2)公开了一类有机硅烷的富锌涂料，其中硅烷化合物预先由两种硅烷偶联剂制备，如由γ-氨丙基三乙氧基硅烷与γ-缩水甘油醚基三甲氧基硅烷反应得到。由于在硅烷之间引入了有机组分，有效改善了涂料的脆性和附着力。
(三)发明内容
本发明主要针对无机树脂漆与底材附着力差，涂层易开裂等问题，通过对有机硅化学结构及配方的改变，提供一种既具有C-C有机结构又具有Si-O无机结构；硅醇缩合固化为主，兼有环氧基团扩链交联的环氧改性韧性有机硅涂料。
该涂料有大量的硅醇或硅烷氧结构，使涂料具有无机树脂漆的功能，同时环氧基团可以用胺类固化剂固化，具有有机树脂的性能，因此发明的涂料同时具有有机与无机涂料的性能。
本发明是一种环氧增强的韧性有机硅涂料，由聚硅氧烷预聚体100重量份、环氧树脂1～100重量份，胺类固化剂5～50重量份，挥发性有机液体如乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、丁酮、甲苯或二甲苯中的一种或多种1～100重量份组成。
发明的这种环氧增强的韧性有机硅涂料，与其他无机硅树脂相比，具有特殊的聚硅氧烷预聚体结构，其通式为：
式中：n＝1～20，m＝(1～8)n，x＝(0～1)n，y＝(0～2)n
其中，R为羟基、或甲氧基、或乙氧基。
聚硅氧烷预聚体结构特征在于：(1)含有环氧基团可供交联；(2)含有硅烷氧基或硅羟基可供缩合交联；(3)含有聚硅倍半氧烷的组份(SiO2无机物的成分)。
合成聚硅氧烷预聚体的配比及步骤如下：γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(100 摩尔份数)、甲基(γ-环氧丙氧基)二乙氧基硅烷(0～100摩尔份数)、二甲基二乙氧基硅烷(100～800摩尔份数)、二甲基二甲氧基硅烷(0～800摩尔份数)、正硅酸乙酯(0～200摩尔份数)。合成时按比例加入上述硅氧烷、加入硅氧烷总摩尔份数30-90％的水。而后加入乙醇，乙醇加入量以使硅氧烷和水配成透明的溶液为适宜。在搅拌情况下滴入占硅氧烷总重量1％的浓盐酸，室温搅拌1小时后，50℃下搅拌水解4～8小时，而后水泵减压(80℃)旋转蒸出大部分溶剂与水，80～100℃下真空(720～760mmHg)搅拌聚合2小时，蒸去残留的水和乙醇等溶剂，制得聚硅氧烷预聚体。
(四)本发明的具体实施例
实施例1：
聚硅氧烷预聚体、环氧树脂、间苯二甲胺(MXDA)按表1比例混合，溶剂为丁醇，配成固含量70％的环氧增强的韧性有机硅涂料，固化后主要性能见表1。
表1环氧增强的韧性有机硅涂料的合成比例及主要性能
其中聚硅氧烷预聚体的合成如下：γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(100摩尔份数)、甲基(γ-环氧丙氧基)二乙氧基硅烷(2摩尔份数)、二甲基二乙氧基硅(300摩尔份数)、二甲基二甲氧基硅烷(5摩尔份数)、正硅酸乙酯(10摩尔份数)。合成时按比例加入各种硅氧烷、加入硅氧烷总摩尔份数80％的水。而后加入乙醇，乙醇加入量以使硅氧烷和水配成透明的溶液为适宜。在搅拌情况下滴入占硅氧烷总重量1％的浓盐酸，室温搅拌1小时后，50℃下搅拌水解8小时，而后水泵减压(80℃)旋转蒸大部分溶剂与水，80～100℃下真空(740～760mmHg)搅拌聚合2小时，蒸去残留的水和乙醇等溶剂，制得聚硅氧烷预聚体。
实施例2：
硅氧烷预聚体、环氧树脂、间苯二甲胺按表2比例混合，溶剂为甲苯，配成固含量50％的环氧增强韧性有机硅涂料，固化后主要性能见表2。
表2环氧增强的韧性有机硅涂料的合成比例及主要性能
其中硅氧烷预聚体的合成：γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷(100摩尔份数)、甲基(γ-环氧丙氧基)二乙氧基硅烷(10摩尔份数)、二甲基二乙氧基硅(100摩尔份数)、二甲基二甲氧基硅烷(100摩尔份数)、正硅酸乙酯(30摩尔份数)。合成时按比例称取各种硅氧烷、加入硅氧烷总摩尔份数60％的水。而后加入乙醇，乙醇加入量以使硅氧烷和水配成透明的溶液为适宜。在搅拌情况下滴入占硅氧烷总重量1％的浓盐酸，室温搅拌1小时后，50℃下搅拌水解6小时，而后水泵减压(80℃)旋转蒸出大部分溶剂与水，80～100℃下真空(740～760mmHg)搅拌聚合2小时，蒸去残留的水和乙醇等溶剂，制得聚硅氧烷预聚体。
Claims (2)
1.一种环氧增强的韧性有机硅涂料，由聚硅氧烷预聚体100重量份,环氧树脂1～100重量份，胺类固化剂5～50重量份，挥发性有机液体乙醇、丙醇、丁醇、丙酮、丁酮、甲苯或二甲苯中的一种或多种1～100重量份组成；聚硅氧烷预聚体结构含有环氧基团可供交联、含有硅烷氧基或硅羟基可供缩合交联、含有聚硅倍半氧烷的组份，聚硅氧烷预聚体结构通式为：
式中：n＝1～20，m＝(1～8)n，x＝(0～1)n，y＝(0～2)n
其中，R为羟基、或甲氧基、或乙氧基。
2.根据权利要求1所述的环氧增强的韧性有机硅涂料，其特征在于聚硅氧烷预聚体由γ-环氧丙氧基三甲氧基硅烷100摩尔份数、甲基(γ-环氧丙氧基)二乙氧基硅烷0～100摩尔份数、二甲基二乙氧基硅烷100～800摩尔份数、二甲基二甲氧基硅烷0～800摩尔份数、正硅酸乙酯0～200摩尔份数水解、脱水聚合所得。
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