本發(fā)明涉及建筑涂料技術(shù)領(lǐng)域，且特別涉及一種環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法。

背景技術(shù)：

環(huán)氧樹脂涂料具有良好的機(jī)械性能、電絕緣性能和較好的熱、化學(xué)穩(wěn)定性，且具有防腐、防水、防霉、收縮率低等優(yōu)勢(shì)。被廣泛用于汽車、造船、航空、機(jī)械、化工以及大型水利工程和土木建筑工業(yè)等方面。但因其特殊結(jié)構(gòu)為脆性材料，又具有韌性差、質(zhì)脆、易開裂、沖擊強(qiáng)度低等缺陷，這就在很大程度上限制了其在某些高科技領(lǐng)域的應(yīng)用。

為改善環(huán)氧樹脂涂料的諸多缺陷，拓寬環(huán)氧涂料的應(yīng)用范圍，前人己經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，大多采用塑性增韌機(jī)理以低分子量聚酰胺、聚醚、鄰苯二甲酸酯或聚砜為增韌劑，將環(huán)氧樹脂涂料進(jìn)行增韌改性。塑性增韌存在的問(wèn)題是當(dāng)環(huán)氧樹脂的韌性得到改進(jìn)的同時(shí)，材料的抗沖擊性和抗斷裂性等機(jī)械性能和耐熱性會(huì)變差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種環(huán)氧樹脂涂料，該環(huán)氧樹脂涂料增韌的同時(shí)具備了高強(qiáng)度以及良好的耐候性，且能夠降解環(huán)境中的有害物質(zhì)。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，該方法操作簡(jiǎn)單，制備的環(huán)氧樹脂涂料力學(xué)性能優(yōu)異。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明提出一種環(huán)氧樹脂涂料，包括按照6-14:1的重量比混合的第一組分和第二組分。第一組分包括粉料和由聚氨酯預(yù)聚體改性的環(huán)氧樹脂。粉料包括絹云母粉以及表面改性的無(wú)機(jī)粉末中的一種或多種，聚氨酯預(yù)聚體主要由聚醚多元醇和異氰酸酯反應(yīng)生成。第二組分包括固化劑。

本發(fā)明提出一種環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，包括將第一組分和第二組分按照6-14:1的質(zhì)量比混合反應(yīng)。

本發(fā)明實(shí)施例的環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法的有益效果是：

使用聚氨酯預(yù)聚體改性環(huán)氧樹脂，由于聚氨酯預(yù)聚體是由多異氰酸酯和低聚物多元醇制備而成，其結(jié)構(gòu)中，既有柔性的c-c鏈、c-o-c鏈，又有活性的聚酰胺基團(tuán)，與環(huán)氧樹脂的相容性很好，因此對(duì)環(huán)氧樹脂的改性效果很好。且環(huán)氧樹脂與聚氨酯預(yù)聚體間互穿改性，形成兩相互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物復(fù)合材料，對(duì)環(huán)氧樹脂起到增強(qiáng)增韌的效果。粉料的添加，改善了環(huán)氧樹脂涂料的抗沖擊及抗斷裂性能，提高耐磨性和耐候性，防止使用過(guò)程中出現(xiàn)粉化現(xiàn)象，從而提高使用壽命。其中，鈦白粉可吸收紫外線提高涂料的耐候性，同時(shí)利用其特有的光催化特性將有害物質(zhì)氧化、降解，達(dá)到凈化環(huán)境的目的。表面改性的無(wú)機(jī)粉末能夠更好的與環(huán)氧樹脂相容，且減少無(wú)機(jī)粉末在環(huán)氧樹脂中的團(tuán)聚現(xiàn)象，進(jìn)一步增強(qiáng)了環(huán)氧樹脂涂料的力學(xué)性能。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市售購(gòu)買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的環(huán)氧樹脂涂料及其制備方法進(jìn)行具體說(shuō)明。

一種環(huán)氧樹脂涂料主要包括：按照6-14:1的重量比混合的第一組分和第二組分。第一組分包括粉料和由聚氨酯預(yù)聚體改性的環(huán)氧樹脂。聚氨酯預(yù)聚體主要由聚醚多元醇和異氰酸酯反應(yīng)生成，粉料包括絹云母粉以及表面改性的無(wú)機(jī)粉末中的一種或多種。第二組分包括固化劑。

聚醚多元醇主要選用相對(duì)分子質(zhì)量為800-3000，官能度為2-5的聚醚多元醇。例如可以是環(huán)氧丙烷聚醚多元醇、環(huán)氧乙烷聚醚多元醇及其混合物。本發(fā)明實(shí)施例優(yōu)選對(duì)分子質(zhì)量為1000，官能度為2的聚醚多元醇。

本發(fā)明實(shí)施例中主要選用4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯(mdi)作為異氰酸酯來(lái)源，其毒性相對(duì)現(xiàn)在使用較多的甲苯二異氰酸酯(tdi)小很多，因此使用mdi改性的環(huán)氧樹脂更環(huán)保。當(dāng)然4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯的異構(gòu)體例如：2,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,2'-二苯基甲烷二異氰酸酯等均可以作為本發(fā)明實(shí)施例的較優(yōu)選擇。

在添加表面改性的無(wú)機(jī)粉末、絹云母粉的基礎(chǔ)上，根據(jù)不同的使用需求，還可選地向第一組分添加增塑劑、消泡劑、二元酸酯中的一種或多種?？蛇x地向粉料中添加粉煤灰、鈦白粉中的一種或多種。絹云母粉能夠改善涂料的耐候性，防止涂料粉化變色，同時(shí)還能提高涂料的耐水性、防腐性、穩(wěn)定性等。鈦白粉能夠吸收紫外線，能夠在提高涂料耐候性的同時(shí)利用光催化特性，將有害物質(zhì)氧化分解，凈化環(huán)境。改性的無(wú)機(jī)粉末例如可以是表面改性鈣粉，可以改善環(huán)氧樹脂的韌性。普通的無(wú)機(jī)粉末由于本身是無(wú)機(jī)粒子，因此直接添加到作為有機(jī)粒子的環(huán)氧樹脂中不易分散，極易團(tuán)聚，且相容性差。經(jīng)過(guò)改性的無(wú)機(jī)粒子(例如改性劑可以是鈦酸酯偶聯(lián)劑、硬脂酸、硅烷偶聯(lián)劑等)，與環(huán)氧樹脂的相容性優(yōu)異，因此能夠大幅提高環(huán)氧樹脂的韌性。本發(fā)明中，無(wú)機(jī)粉末可以是層狀硅酸鹽、納米二氧化硅、納米碳酸鈣、二氧化鈦等等。

增塑劑、消泡劑、粉煤灰、二元酸酯選擇性的使用，有助于涂料進(jìn)一步提高其力學(xué)性能。例如，消泡劑(可選用二甲基硅油)可以防止涂料制備過(guò)程中出現(xiàn)大量泡沫，導(dǎo)致涂料固化后內(nèi)部孔隙過(guò)多，力學(xué)性能不達(dá)標(biāo)。例如，增塑劑(可選用鄰苯二甲酸二丁酯、鄰苯二甲酸二異壬酯等)可增加涂料制備過(guò)程中的加工性能，保證了涂料后期具有較優(yōu)的綜合力學(xué)性能。增塑劑、消泡劑可根據(jù)具體需要選擇不同類型，本發(fā)明不做具體限定。

第一組分主要由按重量份數(shù)計(jì)的以下原料制得：環(huán)氧樹脂15份-25份，聚氨酯預(yù)聚體5份-15份，增塑劑1.5份-3.5份，消泡劑0.1份-0.5份，二元酸酯1份-3份，粉煤灰、表面改性鈣粉、鈦白粉、絹云母粉共計(jì)10份-20份。環(huán)氧樹脂選自使用較多的雙酚a型，酚基丙烷類環(huán)氧樹脂中的一種或二種。上述原料的使用份數(shù)只是作為本發(fā)明實(shí)施例的較優(yōu)選擇，若有其他不同的需求，可自行調(diào)節(jié)各原料的比例，本發(fā)明不作具體限定。

為了制備更環(huán)保的環(huán)氧樹脂涂料，本發(fā)明實(shí)施例中的固化劑主要選用芳香二胺。優(yōu)選地，為了更好的將芳香二胺與環(huán)氧樹脂混合，選用二元酸酯將芳香二胺溶解后與環(huán)氧樹脂混合。選用按重量份數(shù)計(jì)的固化劑65份-75份、二元酸酯15份-25份可制得第二組分，當(dāng)然可根據(jù)具體要求適當(dāng)調(diào)整各原料的重量份數(shù)，本發(fā)明不作具體限定。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種環(huán)氧樹脂涂料的制備方法。將第一組分和第二組分按照質(zhì)量比為6-14:1混合反應(yīng)。其中第一組分包括聚氨酯預(yù)聚體改性的環(huán)氧樹脂與含有絹云母粉、鈦白粉的功能性助劑的混合料；第二組分包括固化劑。

較優(yōu)地，具體制備方法舉例如下。將聚醚多元醇脫水后與異氰酸酯于真空反應(yīng)釜中，在75℃-85℃下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)1-3小時(shí)，降溫即得聚氨酯預(yù)聚體。再將已脫水處理的環(huán)氧樹脂加入到聚氨酯預(yù)聚體中，攪拌20分鐘-60分鐘即可，再向其中加入粉料以及其他填料(如消泡劑、增塑劑等)經(jīng)高速分散即可得到第一組分。將固化劑和環(huán)保溶劑-二元酸酯按重量比為13/5-5的比例混合攪拌即得第二組分。按照6-14:1的重量比混合第一組分和第二組分可得環(huán)氧樹脂涂料，并在1-4小時(shí)內(nèi)可完全固化。

以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

第一組分所用原料及其具體用量如表1所示。

表1.第一組分原料用量

其中，e-44為工業(yè)通用的雙酚a型環(huán)氧樹脂。聚氨酯預(yù)聚體采用250gdl2000以及65gmdi合成。dl2000為環(huán)氧丙烷聚合的聚醚多元醇。

第一組分制備過(guò)程如下：聚醚多元醇dl-2000、環(huán)氧樹脂e-44分別于真空反應(yīng)釜中，溫度120℃，真空度-0.09mpa下真空、高溫脫水2h，降溫至40℃保存，備用。

將稱量好的mdi和脫水后的聚醚多元醇dl-2000于真空反應(yīng)釜中，在82℃下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)2.5小時(shí)，降溫至50℃，即得聚氨酯預(yù)聚體。

將已脫水并降溫至50℃左右的e-44加入到聚氨酯預(yù)聚體中，機(jī)械攪拌反應(yīng)30min，然后加入鄰苯二甲酸二丁酯、二元酸酯、粉煤灰、鈦白粉、表面改性精細(xì)鈣粉、絹云母粉、二甲基硅油，經(jīng)過(guò)高速分散均勻并過(guò)濾即可得到第一組分。

第二組分所用原料及其具體用量如下：芳香二胺15g、二元酸酯5g。將固化劑芳香二胺于分散罐中，加入環(huán)保溶劑二元酸酯，室溫下，攪拌混合均勻，得第二組分。

使用該環(huán)氧樹脂涂料時(shí)，需要現(xiàn)場(chǎng)混合第一組分和第二組分，本實(shí)施例中第一組分和第二組分按質(zhì)量比為6:1進(jìn)行混合，并在30分鐘內(nèi)使用完畢。

實(shí)施例2

本實(shí)施例中第一組分與第二組分的制備方法相同，所用各組分的原料不同，具體如下。

第一組分所用原料及其具體用量如表2所示。

表2.第一組分原料用量

其中，e-51為工業(yè)通用的雙酚a型環(huán)氧樹脂。聚氨酯預(yù)聚體采用250gdl1000以及50gmdi合成。dl1000為環(huán)氧丙烷聚合的聚醚多元醇。

第二組分所用原料及其具體用量如下：芳香二胺150g、環(huán)保溶劑-二元酸酯50g。

使用該環(huán)氧樹脂涂料時(shí)，需要現(xiàn)場(chǎng)混合第一組分和第二組分，本實(shí)施例中第一組分和第二組分按質(zhì)量比為14:1進(jìn)行混合，并在30分鐘內(nèi)使用完畢。

實(shí)施例3

本實(shí)施例與實(shí)施例2中制備第一組分和第二組份時(shí)使用的原料及其用量相同，具體制備過(guò)程如下。

第一組分制備過(guò)程如下：聚醚多元醇dl-1000、環(huán)氧樹脂e-51分別于真空反應(yīng)釜中，溫度130℃，真空度-0.08mpa下真空、高溫脫水2.5h，降溫至50℃保存，備用。

將稱量好的mdi和脫水后的聚醚多元醇dl-1000于真空反應(yīng)釜中，在85℃下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)2小時(shí)，降溫至40℃，即得聚氨酯預(yù)聚體。

將已脫水并降溫至40℃左右的e-51加入到聚氨酯預(yù)聚體中，機(jī)械攪拌反應(yīng)60分鐘，然后加入鄰苯二甲酸二異壬酯、二元酸酯、粉煤灰、表面改性二氧化硅、絹云母粉、乳化硅油，經(jīng)過(guò)高速分散均勻并過(guò)濾即可得到第一組分。

第二組分制備過(guò)程如下：將固化劑芳香二胺于分散罐中，加入環(huán)保溶劑二元酸酯，室溫下，攪拌混合均勻，得第二組分。

使用該環(huán)氧樹脂涂料時(shí)，需要現(xiàn)場(chǎng)混合第一組分和第二組分，本實(shí)施例中第一組分和第二組分按質(zhì)量比為14:1進(jìn)行混合，并在30分鐘內(nèi)使用完畢。

實(shí)施例4

本實(shí)施例與實(shí)施例3中制備第一組分和第二組分的方法相同，所用各組分原料不同，具體用量如下。

第一組分所用原料及其具體用量如表3所示。

表3.第一組分原料用量

其中，聚氨酯預(yù)聚體采用200g330n以及40gmdi合成。330n為環(huán)氧丙烷聚合環(huán)氧乙烷封端的聚醚多元醇。

第二組分所用原料及其具體用量如下：芳香二胺130g、二元酸酯30g。

使用該環(huán)氧樹脂涂料時(shí)，需要現(xiàn)場(chǎng)混合第一組分和第二組分，本實(shí)施例中第一組分和第二組分按質(zhì)量比為10:1進(jìn)行混合，并在40分鐘內(nèi)使用完畢。

實(shí)施例5

本實(shí)施例與實(shí)施例3中制備第一組分和第二組分的方法相同，所用各組分原料不同，具體用量如下。

第一組分所用原料及其具體用量如表4所示。

表4.第一組分原料用量

其中，聚氨酯預(yù)聚體采用25gdl1000、100g環(huán)氧丙烷聚醚二元醇以及90gmdi合成。

第二組分所用原料及其具體用量如下：芳香二胺170g、二元酸酯65g。

使用該環(huán)氧樹脂涂料時(shí)，需要現(xiàn)場(chǎng)混合第一組分和第二組分，本實(shí)施例中第一組分和第二組分按質(zhì)量比為8:1進(jìn)行混合，并在45分鐘內(nèi)使用完畢。

實(shí)施例6

本實(shí)施例與實(shí)施例5制備第一組分和第二組分時(shí)使用的原料相同，具體制備方法如下。

第一組分制備過(guò)程如下：聚醚多元醇dl-1000、環(huán)氧丙烷聚醚二元醇、環(huán)氧樹脂e-44分別于真空反應(yīng)釜中，溫度110℃，真空度-0.1mpa下真空、高溫脫水1h，降溫至45℃保存，備用。

將稱量好的mdi和脫水后的dl-1000、環(huán)氧丙烷聚醚二元醇于真空反應(yīng)釜中，在70℃下恒溫?cái)嚢璺磻?yīng)1小時(shí)，降溫至55℃，即得聚氨酯預(yù)聚體。

將已脫水并降溫至55℃左右的e-44加入到聚氨酯預(yù)聚體中，機(jī)械攪拌反應(yīng)40分鐘，然后加入鄰苯二甲酸二丁酯、二元酸酯、粉煤灰、表面改性碳酸鈣、絹云母粉、二甲基硅油、鈦白粉，經(jīng)過(guò)高速分散均勻并過(guò)濾即可得到第一組分。

第二組分制備過(guò)程如下：將固化劑芳香二胺于分散罐中，加入環(huán)保溶劑-二元酸酯，室溫下，攪拌混合均勻，得第二組分。

使用該環(huán)氧樹脂涂料時(shí)，需要現(xiàn)場(chǎng)混合第一組分和第二組分，本實(shí)施例中第一組分和第二組分按質(zhì)量比為8:1進(jìn)行混合，并在45分鐘內(nèi)使用完畢。

對(duì)比例

本對(duì)比例提供一種市面上購(gòu)買的環(huán)氧樹脂涂料，包括第一組分和第二組分。

第一組分由按重量份數(shù)計(jì)的以下原料制得：dl-2000聚醚多元醇200g、dl-1000聚醚多元醇140g、甲苯二異氰酸酯40g、鄰苯二甲酸二丁酯200g、二甲基硅油1g、丁晴橡膠5g、表面改性二氧化硅20g。

第二組分由按重量份數(shù)計(jì)的以下原料制得：乙二胺100g、二元酸酯50g。

該水工防護(hù)涂料使用時(shí)，按質(zhì)量比為3:1現(xiàn)場(chǎng)混合第一組分和第二組分，并在30分鐘內(nèi)使用完畢。

試驗(yàn)例

將實(shí)施例1-6以及對(duì)比例中所提供的環(huán)氧樹脂涂料在相同溫度、濕度的情況下在堤壩表面進(jìn)行涂刷，并在10天后對(duì)堤壩表面的水工防護(hù)涂料按照gb/t19250-2013進(jìn)行以下各項(xiàng)性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表5所示。其中，在0.3mpa，120℃下測(cè)試耐水性。

表5.性能測(cè)試結(jié)果

根據(jù)表5所示的數(shù)據(jù)可知：本發(fā)明實(shí)施例所提供的環(huán)氧樹脂涂料各方面的性能均高于市購(gòu)的環(huán)氧樹脂涂料。表明聚氨酯預(yù)聚體對(duì)于環(huán)氧樹脂涂料的改性能夠提高環(huán)氧樹脂涂料的綜合力學(xué)性能，其他粉料以及其他填料的添加，使得環(huán)氧樹脂涂料的耐熱性、耐候性等性能有所增強(qiáng)。

以上所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。