[发明专利]硅氧烷改性环氧树脂合成及其水性防腐涂料的制备方法

说明书

本发明公开了硅氧烷改性环氧树脂合成及其水性防腐涂料的制备方法，其合成包括1)制备硅氧烷水解液；2)取低粘度的环氧树脂与硅氧烷水解液，按1∶1.1的摩尔比混合于反应釜内，在60℃恒温搅拌状态下反应2～3h，反应液完全澄清透明，反应完成，即得到硅氧烷改性环氧树脂。水解硅氧烷改性环氧树脂，突破了树脂水性化后漆膜不耐水、防腐蚀性能严重下降的缺陷。经硅氧烷改性的环氧树脂，是制备高性能防护涂层材料，用它制作的钢结构表面重防腐涂料，综合性能具有“叠加效应”，保光保色抗老化耐候防腐蚀性能更优于未改性的环氧树脂涂料性能，特别适合跨海大桥、海港码头、海上石油平台、海底管道、船舶与集装箱等钢结构建筑物的防腐蚀保护。

技术领域

本发明涉及新材料技术领域，尤其涉及一种硅氧烷改性环氧树脂合成及其水性防腐涂料的制备方法。

背景技术

常规的环氧树脂是一种用途广泛的基体材料，成膜性能良好，涂层防腐蚀性能也非常优秀，是制造溶剂型防腐涂料用量最大、用途最广的一类高分子聚合物成膜材料。但是，涂料界目前由于受环保形势的压力，迫使企业向绿色环保涂料产品的方向转型，对水性环氧防腐涂料的研究已成为涂料界的热点。然而，业界技术人员普遍遇到的一个共性难题，就是环氧树脂及其涂料水性化后，涂层耐水性较差，这就大大降低了环氧涂料的防腐蚀性能，无法达到溶剂型环氧涂料涂层的预期性能。众所周知，在高分子树脂材料中，疏水和拒水材料以硅和氟材料最为优秀。但后者售价太过于昂贵，前者比较适中。如何突破这一技术瓶颈，就成为涂料界科研工作者的一道研究课题。

用有机硅改性环氧树脂，行业里已经做了很多研究，如朱化雨等人采用三甲氧基硅氧烷和苯基甲基二甲氧基硅氧烷合成聚苯基甲基硅氧烷，改性E-20，提高了聚合物的热稳定性；S.Ahmad等人通过环氧树脂的环氧基与聚硅氧烷分子链上的羟基发生开环反应，制备了聚硅氧烷改性环氧树脂，其产物以聚酰胺为固化剂，通过分析对比其体系的热稳定性显著提高；他们都是通过对传统环氧树脂进行有机硅改性，提高热稳定性；还有严瑾等人采用丙烯酸酯改性环氧树脂得到水性环氧树脂，再用自制硅氧烷低聚物进行物理共混方式，制得硅氧烷低聚物改性水性环氧树脂；郭文录等采用环氧树脂和硅氧烷低聚物如KH-550等，再引入丙烯酸亲水基团，最后碱中和制得水性有机硅改性环氧树脂；刘文艳等也是采用类似的方法，制得水性有机硅改性环氧树脂，他们都是用硅氧烷对水性环氧树脂进行改性，共性的问题是制得的产品固含量不高，这样相比传统环氧树脂，固含量低，交联不够，综合性能仍然不够理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种硅氧烷改性环氧树脂合成及其水性防腐涂料的制备方法，以解决解水性环氧防腐涂料的耐水性难题，同时也提高了水性环氧涂料的耐腐蚀和耐候性能。

为解决上述技术问题，本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种硅氧烷改性环氧树脂合成，包括：

1)制备硅氧烷水解液；

2)取低粘度的环氧树脂与硅氧烷水解液，按1∶1.1的摩尔比混合于反应釜内，在60℃恒温搅拌状态下反应2～3h，反应液完全澄清透明，反应完成，即得到硅氧烷改性环氧树脂。

优选地：所述步骤1)具体包括：

①按质量份数配制醇-酸-水溶液：称取异丙醇80～85份、乙二酸5～10份、纯净水5～10份，混合溶解均匀备用；

②硅氧烷水解反应：称取65～70份甲基三乙氧基硅氧烷MTES、辛基三乙氧基硅氧烷THES或异辛基三乙氧基硅氧烷IYES，于反应釜内在搅拌状态下，滴加25～35份醇-酸-水溶液，在常温下缓慢反应3～5h，待溶液完全清澈透明，放置24h备用；

③置换转相：按GB/T 1725法测定硅氧烷水解液的固体份含量，余量为水分和醇溶液，加入用同量的活性环氧稀释剂，在120℃真空状态下，抽出醇和水分，相转换完成，即得到无水无醇的硅氧烷水解液。