CN113278342A - 一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料及其制备方法，包括如下重量份原料：35‑50份氢化双酚A环氧树脂，30‑50份邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂，10‑30份抗紫外填料，10‑15份正丁醇，20‑30份二甲苯，1.5‑2.5份纳米氮化钛，1‑2份增稠剂，1.5‑3.5份固化剂，20‑30份去离子水；抗紫外填料为一种以纳米氧化锌为基体，表层包覆有二氧化硅和氧化铝的复合结构，通过在其表面包覆二氧化硅和氧化铝，能够明显提高表面的羟基含量，提高其在水中的分散性，解决了纳米粒子易团聚的特性，进而均匀分布在环氧树脂涂料中。

Description

一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料制备技术领域，具体为一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料及其制备方法。

背景技术

环氧树脂具有优异的防潮、耐化学试剂和耐腐蚀性，并有高模量及良好的尺寸稳定性等优点。环氧树脂在涂料中的应用占有非常大的比例，广泛用作防锈底漆、地坪漆、工业重防腐漆、饮用水箱漆、油罐漆等。现在涂料中环氧树脂充选择普通双酚A型环氧树脂，但普通双酚A型环氧树脂由于分子结构中含有苯环，因此其耐紫外线性能较差，耐候性能也非常不好，在紫外线与外界环境中的水汽的作用下容易发生降解，不能在户外产品上进行应用。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明提供一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料及其制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

本发明的有益效果：

一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料，包括如下重量份原料：35-50份氢化双酚A环氧树脂，30-50份邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂，10-30份抗紫外填料，10-15份正丁醇，20-30份二甲苯，1.5-2.5份纳米氮化钛，1-2份增稠剂，1.5-3.5份固化剂，20-30份去离子水；

该耐紫外线老化的环氧树脂涂料包括如下步骤制成：

第一步、将氢化双酚A环氧树脂、邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂、抗紫外填料、纳米氮化钛、正丁醇和二甲苯加入去离子水中，升温至100-110℃，匀速搅拌，制得混合液1；

第二步、将固化剂和增稠剂混合均匀，制得混合物2；

第三步、将混合物2加入混合液1中，在3000-5000r/min的转速下搅拌2h，制得耐紫外线老化的环氧树脂涂料。

进一步地，所述固化剂为聚酰胺650和酚醛改性胺按照1∶2的重量比混合而成，所述增稠剂为钠基膨润土和聚乙烯醇中的任意一种。

进一步地，所述抗紫外填料包括如下步骤制成：

步骤S1、将碳酸钠按照3.00-3.30g∶65mL的用量比分散在去离子水中，匀速搅拌直至溶解，制得溶液a；将硝酸锌按照7.25-7.5g∶50mL的用量比加入去离子水中，匀速搅拌直至溶解，制得溶液b；磁力搅拌下将溶液b滴加至溶液a中，控制滴加时间为5-10min，滴加结束后继续搅拌20-30min，制得悬浊液c，之后向悬浊液c中加入30-50mL无水乙醇，磁力搅拌5min，静置30min，除去上清液，再次加入30-50mL无水乙醇，震荡、静置，除去上清液，制得前驱物混合物，备用；

步骤S2、将制得的前驱物混合物烘干后置于管式炉中，在400-450℃下煅烧2h，制得填料基体，将填料基体按照10g∶100mL的重量比加入去离子水中分散，制成浆液d，之后边搅拌边滴加浓度为0.03mol/L的硅酸钠溶液，调节体系pH，直至pH＝9-9.5，升温至80-90℃，继续滴加硅酸钠溶液，滴加结束后边搅拌边滴加质量分数35％硫酸调节pH，直至pH＝8-8.5，陈化4h，制得初步包覆的纳米粒子，之后降温至70℃，加入硫酸铝和氢氧化钠，调节体系呈中性，陈化6h，用去离子水洗涤至无硫酸根离子，过滤，干燥，制得抗紫外填料。

步骤S1中将碳酸钠加入水中配制出溶液a，将硝酸锌加入水中配制出溶液b，将溶液b滴加至溶液a中，反应制备出一种悬浊液c，该悬浊液为以氢氧化锌为不溶物的混合液，之后将氢氧化锌沉淀洗涤，制得前驱物混合物，该前驱物混合物为氢氧化锌与乙醇的混合物；步骤S2中先将前驱物混合物烘干后煅烧，制得填料基体，该填料基体为纳米氧化锌，之后将填料基体分散成浆液d，之后加入硅酸钠溶液，调节pH，制备出初步包覆的纳米粒子，该纳米粒子表面包覆有非晶态的二氧化硅；之后加入硫酸铝和氢氧化钠，硫酸铝能够调节体系的pH为中性，制备出抗紫外填料，该抗紫外填料为一种以纳米氧化锌为基体，表层包覆有二氧化硅和氧化铝的复合结构。

进一步地，步骤S2中控制硅酸钠与的用量为前驱物混合物重量的1-1.5％，硫酸铝的用量为前驱物混合物重量的1-1.5％，氢氧化钠的重量为硫酸铝重量的1.5-2.5％。

一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料的制备方法，包括如下步骤：

第一步、将氢化双酚A环氧树脂、邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂、抗紫外填料、纳米氮化钛、正丁醇和二甲苯加入去离子水中，升温至100-110℃，匀速搅拌，制得混合液1；

第二步、将固化剂和增稠剂混合均匀，制得混合物2；

第三步、将混合物2加入混合液1中，在3000-5000r/min的转速下搅拌2h，制得耐紫外线老化的环氧树脂涂料。

有益效果：

本发明一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料，通过氢化双酚A环氧树脂、邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂以及抗紫外填料等原料制成，抗紫外填料能够赋予其优异的抗紫外老化的性能，而且在制备过程中步骤S1中将碳酸钠加入水中配制出溶液a，将硝酸锌加入水中配制出溶液b，将溶液b滴加至溶液a中，反应制备出一种悬浊液c，该悬浊液为以氢氧化锌为不溶物的混合液，之后将氢氧化锌沉淀洗涤，制得前驱物混合物，该前驱物混合物为氢氧化锌与乙醇的混合物；步骤S2中先将前驱物混合物烘干后煅烧，制得填料基体，该填料基体为纳米氧化锌，之后将填料基体分散成浆液d，之后加入硅酸钠溶液，调节pH，制备出初步包覆的纳米粒子，该纳米粒子表面包覆有非晶态的二氧化硅；之后加入硫酸铝和氢氧化钠，硫酸铝能够调节体系的pH为中性，制备出抗紫外填料，该抗紫外填料为一种以纳米氧化锌为基体，表层包覆有二氧化硅和氧化铝的复合结构，通过在其表面包覆二氧化硅和氧化铝，能够明显提高表面的羟基含量，提高其在水中的分散性，解决了纳米粒子易团聚的特性，进而均匀分布在环氧树脂涂料中。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料，包括如下重量份原料：35份氢化双酚A环氧树脂，30份邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂，10份抗紫外填料，10份正丁醇，20份二甲苯，1.5份纳米氮化钛，1份钠基膨润土，1.5份固化剂，20份去离子水；

该耐紫外线老化的环氧树脂涂料包括如下步骤制成：

第一步、将氢化双酚A环氧树脂、邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂、抗紫外填料、纳米氮化钛、正丁醇和二甲苯加入去离子水中，升温至100℃，匀速搅拌，制得混合液1；

第二步、将固化剂和钠基膨润土混合均匀，制得混合物2；

第三步、将混合物2加入混合液1中，在3000r/min的转速下搅拌2h，制得耐紫外线老化的环氧树脂涂料。

固化剂为聚酰胺650和酚醛改性胺按照1∶2的重量比混合而成。

抗紫外填料包括如下步骤制成：

步骤S1、将碳酸钠按照3.00g∶65mL的用量比分散在去离子水中，匀速搅拌直至溶解，制得溶液a；将硝酸锌按照7.25g∶50mL的用量比加入去离子水中，匀速搅拌直至溶解，制得溶液b；磁力搅拌下将溶液b滴加至溶液a中，控制滴加时间为5min，滴加结束后继续搅拌20min，制得悬浊液c，之后向悬浊液c中加入30mL无水乙醇，磁力搅拌5min，静置30min，除去上清液，再次加入30mL无水乙醇，震荡、静置，除去上清液，制得前驱物混合物，备用；

步骤S2、将制得的前驱物混合物烘干后置于管式炉中，在400℃下煅烧2h，制得填料基体，将填料基体按照10g∶100mL的重量比加入去离子水中分散，制成浆液d，之后边搅拌边滴加浓度为0.03mol/L的硅酸钠溶液，调节体系pH，直至pH＝9，升温至80℃，继续滴加硅酸钠溶液，滴加结束后边搅拌边滴加质量分数35％硫酸调节pH，直至pH＝8，陈化4h，制得初步包覆的纳米粒子，之后降温至70℃，加入硫酸铝和氢氧化钠，调节体系呈中性，陈化6h，用去离子水洗涤至无硫酸根离子，过滤，干燥，制得抗紫外填料，控制硅酸钠与的用量为前驱物混合物重量的1％，硫酸铝的用量为前驱物混合物重量的1％，氢氧化钠的重量为硫酸铝重量的1.5％。

实施例2

一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料，包括如下重量份原料：40份氢化双酚A环氧树脂，35份邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂，15份抗紫外填料，12份正丁醇，25份二甲苯，2.0份纳米氮化钛，1份钠基膨润土，2.0份固化剂，25份去离子水；

该耐紫外线老化的环氧树脂涂料包括如下步骤制成：

第一步、将氢化双酚A环氧树脂、邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂、抗紫外填料、纳米氮化钛、正丁醇和二甲苯加入去离子水中，升温至100℃，匀速搅拌，制得混合液1；

第二步、将固化剂和钠基膨润土混合均匀，制得混合物2；

第三步、将混合物2加入混合液1中，在3000r/min的转速下搅拌2h，制得耐紫外线老化的环氧树脂涂料。

固化剂为聚酰胺650和酚醛改性胺按照1∶2的重量比混合而成。

抗紫外填料包括如下步骤制成：

步骤S1、将碳酸钠按照3.00g∶65mL的用量比分散在去离子水中，匀速搅拌直至溶解，制得溶液a；将硝酸锌按照7.25g∶50mL的用量比加入去离子水中，匀速搅拌直至溶解，制得溶液b；磁力搅拌下将溶液b滴加至溶液a中，控制滴加时间为5min，滴加结束后继续搅拌20min，制得悬浊液c，之后向悬浊液c中加入30mL无水乙醇，磁力搅拌5min，静置30min，除去上清液，再次加入30mL无水乙醇，震荡、静置，除去上清液，制得前驱物混合物，备用；

步骤S2、将制得的前驱物混合物烘干后置于管式炉中，在400℃下煅烧2h，制得填料基体，将填料基体按照10g∶100mL的重量比加入去离子水中分散，制成浆液d，之后边搅拌边滴加浓度为0.03mol/L的硅酸钠溶液，调节体系pH，直至pH＝9，升温至80℃，继续滴加硅酸钠溶液，滴加结束后边搅拌边滴加质量分数35％硫酸调节pH，直至pH＝8，陈化4h，制得初步包覆的纳米粒子，之后降温至70℃，加入硫酸铝和氢氧化钠，调节体系呈中性，陈化6h，用去离子水洗涤至无硫酸根离子，过滤，干燥，制得抗紫外填料，控制硅酸钠与的用量为前驱物混合物重量的1％，硫酸铝的用量为前驱物混合物重量的1％，氢氧化钠的重量为硫酸铝重量的1.5％。

实施例3

一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料，包括如下重量份原料：45份氢化双酚A环氧树脂，45份邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂，25份抗紫外填料，14份正丁醇，28份二甲苯，2.2份纳米氮化钛，2份钠基膨润土，3份固化剂，28份去离子水；

该耐紫外线老化的环氧树脂涂料包括如下步骤制成：

第一步、将氢化双酚A环氧树脂、邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂、抗紫外填料、纳米氮化钛、正丁醇和二甲苯加入去离子水中，升温至110℃，匀速搅拌，制得混合液1；

第二步、将固化剂和钠基膨润土混合均匀，制得混合物2；

第三步、将混合物2加入混合液1中，在5000r/min的转速下搅拌2h，制得耐紫外线老化的环氧树脂涂料。

固化剂为聚酰胺650和酚醛改性胺按照1∶2的重量比混合而成。

抗紫外填料包括如下步骤制成：

步骤S1、将碳酸钠按照3.30g∶65mL的用量比分散在去离子水中，匀速搅拌直至溶解，制得溶液a；将硝酸锌按照7.45g∶50mL的用量比加入去离子水中，匀速搅拌直至溶解，制得溶液b；磁力搅拌下将溶液b滴加至溶液a中，控制滴加时间为10min，滴加结束后继续搅拌20-30min，制得悬浊液c，之后向悬浊液c中加入50mL无水乙醇，磁力搅拌5min，静置30min，除去上清液，再次加入50mL无水乙醇，震荡、静置，除去上清液，制得前驱物混合物，备用；

步骤S2、将制得的前驱物混合物烘干后置于管式炉中，在450℃下煅烧2h，制得填料基体，将填料基体按照10g∶100mL的重量比加入去离子水中分散，制成浆液d，之后边搅拌边滴加浓度为0.03mol/L的硅酸钠溶液，调节体系pH，直至pH＝9.5，升温至90℃，继续滴加硅酸钠溶液，滴加结束后边搅拌边滴加质量分数35％硫酸调节pH，直至pH＝8.5，陈化4h，制得初步包覆的纳米粒子，之后降温至70℃，加入硫酸铝和氢氧化钠，调节体系呈中性，陈化6h，用去离子水洗涤至无硫酸根离子，过滤，干燥，制得抗紫外填料，控制硅酸钠与的用量为前驱物混合物重量的1.5％，硫酸铝的用量为前驱物混合物重量的1.5％，氢氧化钠的重量为硫酸铝重量的2.5％。

实施例4

一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料，包括如下重量份原料：50份氢化双酚A环氧树脂，50份邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂，30份抗紫外填料，15份正丁醇，30份二甲苯，2.5份纳米氮化钛，2份钠基膨润土，3.5份固化剂，30份去离子水；

该耐紫外线老化的环氧树脂涂料包括如下步骤制成：

第一步、将氢化双酚A环氧树脂、邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂、抗紫外填料、纳米氮化钛、正丁醇和二甲苯加入去离子水中，升温至110℃，匀速搅拌，制得混合液1；

第二步、将固化剂和钠基膨润土混合均匀，制得混合物2；

第三步、将混合物2加入混合液1中，在5000r/min的转速下搅拌2h，制得耐紫外线老化的环氧树脂涂料。

固化剂为聚酰胺650和酚醛改性胺按照1∶2的重量比混合而成。

抗紫外填料包括如下步骤制成：

步骤S1、将碳酸钠按照3.30g∶65mL的用量比分散在去离子水中，匀速搅拌直至溶解，制得溶液a；将硝酸锌按照7.5g∶50mL的用量比加入去离子水中，匀速搅拌直至溶解，制得溶液b；磁力搅拌下将溶液b滴加至溶液a中，控制滴加时间为10min，滴加结束后继续搅拌30min，制得悬浊液c，之后向悬浊液c中加入50mL无水乙醇，磁力搅拌5min，静置30min，除去上清液，再次加入50mL无水乙醇，震荡、静置，除去上清液，制得前驱物混合物，备用；

步骤S2、将制得的前驱物混合物烘干后置于管式炉中，在450℃下煅烧2h，制得填料基体，将填料基体按照10g∶100mL的重量比加入去离子水中分散，制成浆液d，之后边搅拌边滴加浓度为0.03mol/L的硅酸钠溶液，调节体系pH，直至pH＝9.5，升温至90℃，继续滴加硅酸钠溶液，滴加结束后边搅拌边滴加质量分数35％硫酸调节pH，直至pH＝8.5，陈化4h，制得初步包覆的纳米粒子，之后降温至70℃，加入硫酸铝和氢氧化钠，调节体系呈中性，陈化6h，用去离子水洗涤至无硫酸根离子，过滤，干燥，制得抗紫外填料，控制硅酸钠与的用量为前驱物混合物重量的1.5％，硫酸铝的用量为前驱物混合物重量的1.5％，氢氧化钠的重量为硫酸铝重量的2.5％。

对比例1

本对比例与实施例1相比，用纳米氧化锌作为抗紫外填料。

对比例2

本对比例为市场中一种双酚A型环氧树脂涂料。

按照GB/T6739-96对实施例1-4和对比例1-2用蒸馏水调节粘度，之后对马口铁进行喷涂，自然干燥6天后测试其性能，结果如下所示：

将实施例1-4和对比例1-2用蒸馏水调节粘度，之后对马口铁进行喷涂，自然干燥6天后进行耐紫外老化测试，步骤如下所示：

将涂层的试样放入LUV-2紫外加速老化箱内，用波长为310nm紫外灯照射72h，使用Dataflash110型色差仪测定其色差，同时测试涂层的柔韧度和硬度，结果如下表所示：

	色差△E	铅笔硬度/H	柔韧性/mm
				实施例1	10	5	2
实施例2	11	5	2
				实施例3	9	5	2
实施例4	10	6	3
				对比例1	18	3	4
对比例2	23	2	5

从上表中能够看出在经过紫外老化后对比例1-4的硬度和柔韧性均未发生变化，对比例1-2的性能均下降，所以本发明具有优异的耐紫外老化的性能。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料，其特征在于，包括如下重量份原料：35-50份氢化双酚A环氧树脂，30-50份邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂，10-30份抗紫外填料，10-15份正丁醇，20-30份二甲苯，1.5-2.5份纳米氮化钛，1-2份增稠剂，1.5-3.5份固化剂，20-30份去离子水；

该耐紫外线老化的环氧树脂涂料包括如下步骤制成：

第一步、将氢化双酚A环氧树脂、邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂、抗紫外填料、纳米氮化钛、正丁醇和二甲苯加入去离子水中，升温至100-110℃，匀速搅拌，制得混合液1；

第二步、将固化剂和增稠剂混合均匀，制得混合物2；

第三步、将混合物2加入混合液1中，在3000-5000r/min的转速下搅拌2h，制得耐紫外线老化的环氧树脂涂料。

2.根据权利要求1所述的一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料，其特征在于，所述固化剂为聚酰胺650和酚醛改性胺按照1∶2的重量比混合而成，所述增稠剂为钠基膨润土和聚乙烯醇中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料，其特征在于，所述抗紫外填料包括如下步骤制成：

步骤S1、将碳酸钠按照3.00-3.30g∶65mL的用量比分散在去离子水中，匀速搅拌直至溶解，制得溶液a；将硝酸锌按照7.25-7.5g∶50mL的用量比加入去离子水中，匀速搅拌直至溶解，制得溶液b；磁力搅拌下将溶液b滴加至溶液a中，控制滴加时间为5-10min，滴加结束后继续搅拌20-30min，制得悬浊液c，之后向悬浊液c中加入30-50mL无水乙醇，磁力搅拌5min，静置30min，除去上清液，再次加入30-50mL无水乙醇，震荡、静置，除去上清液，制得前驱物混合物，备用；

步骤S2、将制得的前驱物混合物烘干后置于管式炉中，在400-450℃下煅烧2h，制得填料基体，将填料基体按照10g∶100mL的重量比加入去离子水中分散，制成浆液d，之后边搅拌边滴加浓度为0.03mol/L的硅酸钠溶液，调节体系pH，直至pH＝9-9.5，升温至80-90℃，继续滴加硅酸钠溶液，滴加结束后边搅拌边滴加质量分数35％硫酸调节pH，直至pH＝8-8.5，陈化4h，制得初步包覆的纳米粒子，之后降温至70℃，加入硫酸铝和氢氧化钠，调节体系呈中性，陈化6h，用去离子水洗涤至无硫酸根离子，过滤，干燥，制得抗紫外填料。

4.根据权利要求1所述的一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料，其特征在于，步骤S2中控制硅酸钠与的用量为前驱物混合物重量的1-1.5％，硫酸铝的用量为前驱物混合物重量的1-1.5％，氢氧化钠的重量为硫酸铝重量的1.5-2.5％。

5.根据权利要求1所述的一种耐紫外线老化的环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步、将氢化双酚A环氧树脂、邻苯二甲酸二缩水甘油酯型环氧树脂、抗紫外填料、纳米氮化钛、正丁醇和二甲苯加入去离子水中，升温至100-110℃，匀速搅拌，制得混合液1；

第二步、将固化剂和增稠剂混合均匀，制得混合物2；

第三步、将混合物2加入混合液1中，在3000-5000r/min的转速下搅拌2h，制得耐紫外线老化的环氧树脂涂料。