一種二聚酸/SiO₂/環(huán)氧樹脂復合涂料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種二聚酸/SiO2/環(huán)氧樹脂復合涂料的制備方法，經(jīng)過二聚酸和SiO2納米顆粒改性后的環(huán)氧樹脂的性能得到了改善；隨著二聚酸含量的增加，改性后的環(huán)氧樹脂的柔韌性越來越好；隨著SiO2納米顆粒含量的增加，改性后的環(huán)氧樹脂的疏水性越來越好，強力越來越高。
【專利說明】
一種二聚酸/S i 02/環(huán)氧樹脂復合涂料的制備方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明涉及高分子復合材料領域，尤其涉及一種二聚酸/Si02/環(huán)氧樹脂復合涂料 的制備方法。
【背景技術】
[0002] 環(huán)氧樹脂是當今社會發(fā)展應用最為廣泛的工程材料之一，應用于涂料、浸漬、層壓 料、粘接劑等領域。其中最常用的是雙酸A型環(huán)氧樹脂，雙酚A型環(huán)氧樹脂分子結構中剛性苯 環(huán)密度大、固化物交聯(lián)密度高，導致了它的耐沖擊性差，質硬性脆，限制了它在某一些領域 的應用。因此，通過高柔性材料對環(huán)氧樹脂改性提高其性能是一個亟需解決的問題，也是一 個主要的研究方向。
[0003] 環(huán)氧樹脂涂料以雙酚A型環(huán)氧樹脂、線性酚醛樹脂改性環(huán)氧樹脂和脂肪族環(huán)氧樹 脂等為主體，在一定的溫度下混煉，冷卻后粉碎而形成。它無污染，熔融黏度低，涂膜堅固， 流平性好，不需要底漆涂膜，力學性能好，有優(yōu)異的反應活性和貯藏穩(wěn)定性、耐腐蝕性，耐化 學藥品性，涂料的配色好，固化劑選擇范圍寬、應用范圍廣。但市場上常見的環(huán)氧樹脂涂料 強力不強，防水性較弱，影響了其在工業(yè)生產(chǎn)和生活中的應用。因此，如何提高其耐水滲透 性及增強其柔韌性是我們需要注意解決的問題。
[0004] 有鑒于此，有必要對現(xiàn)有技術中的環(huán)氧樹脂予以改進，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的之一在于公開一種二聚酸/Si02/環(huán)氧樹脂復合涂料的制備方法， 提供了一種具有較好柔韌性、吸水性和高強度的環(huán)氧樹脂涂料。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種二聚酸/Si02/環(huán)氧樹脂復合涂料的制備方 法，包括如下步驟：
[0007] 步驟（1):稱取環(huán)氧樹脂于容器中，加入二聚酸，攪拌，其中，環(huán)氧樹脂的重量份數(shù) 為65份，二聚酸的重量份數(shù)為70份，由室溫升至140°C;溫度穩(wěn)定后，加入四丁基溴化銨20 份，反應時間7h;所述的二聚酸中二聚酸體為95wt%，三聚體為5wt%，所述二聚酸中的羥基 含量為 〇.35mol/100g;
[0008] 步驟(2):每隔lh取樣測酸值，當酸值小于5mgK0H/g時，停止取樣，得到DAMPE;
[0009]步驟(3):稱取DAMPE和環(huán)氧樹脂于容器中，加入IPDA，放置在真空烘箱中脫氣，然 后倒入模具中，反應溫度80°C，反應時間6h，至完全固化，其中DAMPE的重量份數(shù)為40份，環(huán) 氧樹脂的重量份數(shù)為80份，IPDA的重量份數(shù)為50份；
[0010] 步驟(4):將Si〇2納米顆粒加入娃烷偶聯(lián)劑中，超聲波處理30min，升溫至90°C，超 聲波處理6h，其中，Si02納米顆粒的重量份數(shù)為15份，硅烷偶聯(lián)劑的重量份數(shù)為25份；
[0011] 步驟(5):將步驟(4)中的反應物與步驟(3)中的反應物混合反應，反應溫度100 °C， 反應時間2h;
[0012] 步驟(6):在步驟(5)最終所獲得反應物中加入固化劑，并將溫度降至30°C，其中， 固化劑的質量份數(shù)為45份。
[0013]優(yōu)選地，所述的環(huán)氧樹脂為雙酸A型環(huán)氧樹脂E-51。
[0014] 優(yōu)選地，所述IPDA中含有苯甲醇。
[0015] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0016] (1)經(jīng)過二聚酸和Si02納米顆粒改性后的環(huán)氧樹脂的性能得到了改善；
[0017] (2)隨著二聚酸含量的增加，改性后的環(huán)氧樹脂的柔韌性越來越好；
[0018] (3)隨著Si02納米顆粒含量的增加，改性后的環(huán)氧樹脂的疏水性越來越
[0019] 好，強力越來越高。
【附圖說明】
[0020] 圖1為Si〇2納米顆粒對環(huán)氧樹脂拉伸強度的影響；
[0021] 圖2為Si02納米顆粒對環(huán)氧樹脂平衡吸水率的影響；
[0022]
[0023] 下面結合附圖所示的各實施方式對本發(fā)明進行詳細說明，但應當說明的是，這些 實施方式并非對本發(fā)明的限制，本領域普通技術人員根據(jù)這些實施方式所作的功能、方法、 或者結構上的等效變換或替代，均屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0024] 下面就二聚酸改性環(huán)氧樹脂涂料的制備工藝過程及參數(shù)進行舉例說明：
[0025] 實施例一:
[0026] 稱取45g雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51于三口燒瓶中，加入二聚酸50g，攪拌，由室溫升溫 至130°C，溫度穩(wěn)定后加入催化劑四丁基溴化銨10g，反應5h。
[0027] 每隔lh，取樣測量酸值大小，當酸值小于5mgK0H/g時，得到預聚物DAMPE。
[0028] 稱取30gDAMPE和60g環(huán)氧樹脂混合，加入IPDA20g，置于真空烘箱中脫氣，在60 °C下 反應4h，至完全固化，得到產(chǎn)物。
[0029] 取5gSi02納米顆粒加入20g硅烷偶聯(lián)劑中，超聲波在50khz的頻率下處理30min。然 后升溫至90°C，再用超聲波在50khz的頻率下處理6h。將所得產(chǎn)物與二聚酸改性后的環(huán)氧樹 脂進行混合反應，反應溫度70°C，反應時間lh。往二聚酸及Si02納米顆粒改性環(huán)氧樹脂涂料 中加入30g固化劑，并將溫度降至25°C。
[0030] 實施例二:
[0031] 稱取50g雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51于三口燒瓶中，加入二聚酸60g，攪拌，由室溫升溫 至135°C，溫度穩(wěn)定后加入催化劑四丁基溴化銨15g，反應6h。
[0032] 每隔lh，取樣測量酸值大小，當酸值小于5mgK0H/g時，得到預聚物DAMPE。
[0033] 稱取35gDAMPE和70g環(huán)氧樹脂混合，加入35gIH)A，置于真空烘箱中脫氣，在70°C下 反應5h，至完全固化，得到產(chǎn)物。
[0034] 取10gSi02納米顆粒加入23g硅烷偶聯(lián)劑中，超聲波在50khz的頻率下處理30min。 然后升溫至90°C，再用超聲波在50khz的頻率下處理6h。將所得產(chǎn)物與二聚酸改性后的環(huán)氧 樹脂進行混合反應，反應溫度85°C，反應時間1.5h。往二聚酸及Si02納米顆粒改性環(huán)氧樹脂 涂料中加入40g固化劑，并將溫度降至28°C。
[0035] 實施例三:
[0036] 稱取65g雙酚A型環(huán)氧樹脂E-51于三口燒瓶中，加入二聚酸70g，攪拌，由室溫升溫 至140°C，溫度穩(wěn)定后，加入催化劑四丁基溴化銨20g，反應7h。
[0037] 每隔lh，取樣測量酸值大小，當酸值小于5mgK0H/g時，得到預聚物DAMPE。
[0038] 稱取40gDAMPE和80g環(huán)氧樹脂混合，加入50gIH)A，置于真空烘箱中脫氣，在80°C下 反應6h，至完全固化，得到產(chǎn)物。
[0039] 取15gSi02納米顆粒加入25g硅烷偶聯(lián)劑中，超聲波在50khz的頻率下處理30min。 然后升溫至90°C，再超聲波在50khz的頻率下處理6h。將所得產(chǎn)物與二聚酸改性后的環(huán)氧樹 脂進行混合反應，反應溫度l〇〇°C，反應時間2h。往二聚酸及Si0 2納米顆粒改性環(huán)氧樹脂涂 料中加入45g固化劑，并將溫度降至30 °C。
[0040] 本發(fā)明以二聚酸和雙酚A型環(huán)氧樹脂為原料，通過相轉移催化劑使羧基與環(huán)氧樹 脂反應，本發(fā)明制備的二聚酸改性環(huán)氧樹脂，將非極性的烷烴及脂環(huán)引入交聯(lián)體中，加入 Si02納米顆粒，增加改性環(huán)氧體系的韌性，提高涂料的耐腐蝕性能。通過調(diào)節(jié)二聚酸與環(huán)氧 樹脂反應制備的DAMPE含量以及Si0 2納米顆粒含量，從而調(diào)節(jié)樹脂涂料的強力和耐水滲透 性，提高了其防護性能。用于改性的油脂酸來源于天然物質，價格低廉，容易制備，環(huán)境友 好。
[0041] 脂肪族二聚酸是將植物油水解、分離出的不飽和酸在特定催化劑作用下進行二聚 反應得到的產(chǎn)物。二聚酸具有價格低廉、可再生以及潛在的生物降解性，其分子結構中含有 羧基官能團、長烷烴鏈與脂環(huán)結構。用于環(huán)氧樹脂的改性，可增加環(huán)氧體系的韌性、降低環(huán) 氧固化體系的極性。同時，Si〇2納米顆粒具有較高的比表面積和較高的表面活性，在涂層中 加入納米粒子不僅增加了其表面的粗糙度，而且也改善了其強力小的不足。
[0042] 表 1
[0044] 上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說 明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式 或變更均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
[0045] 對于本領域技術人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細節(jié)，而且在 不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論 從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權 利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有 變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。
[0046] 此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包 含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當 將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經(jīng)適當組合，形成本領域技術人員 可以理解的其他實施方式。
【主權項】
1. 一種二聚酸/Si02/環(huán)氧樹脂復合涂料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟： 步驟（1):稱取環(huán)氧樹脂于容器中，加入二聚酸，攪拌，其中，環(huán)氧樹脂的重量份數(shù)為65 份，二聚酸的重量份數(shù)為70份，由室溫升至140°C;溫度穩(wěn)定后，加入四丁基溴化銨20份，反 應時間7h;所述的二聚酸中二聚酸體為95wt%，三聚體為5wt%，所述二聚酸中的羥基含量 為0.35mol/100g; 步驟⑵:每隔lh取樣測酸值，當酸值小于5mgKOH/g時，停止取樣，得到DAMPE; 步驟(3):稱取DAMPE和環(huán)氧樹脂于容器中，加入IPDA，放置在真空烘箱中脫氣，然后倒 入模具中，反應溫度80°C，反應時間6h，至完全固化，其中DAMPE的重量份數(shù)為40份，環(huán)氧樹 脂的重量份數(shù)為80份，IPDA的重量份數(shù)為50份； 步驟(4):將Si02納米顆粒加入硅烷偶聯(lián)劑中，超聲波處理30min，升溫至90°C，超聲波處 理6h，其中，Si02納米顆粒的重量份數(shù)為15份，硅烷偶聯(lián)劑的重量份數(shù)為25份； 步驟(5):將步驟(4)中的反應物與步驟(3)中的反應物混合反應，反應溫度100 °C，反應 時間2h; 步驟(6):在步驟(5)最終所獲得反應物中加入固化劑，并將溫度降至30°C，其中，固化 劑的質量份數(shù)為45份。2. 根據(jù)權利要求1所述的二聚酸/Si02/環(huán)氧樹脂復合涂料的制備方法，其特征在于，所 述的環(huán)氧樹脂為雙酸A型環(huán)氧樹脂E-51。3. 根據(jù)權利要求1所述的二聚酸/Si02/環(huán)氧樹脂復合涂料的制備方法，其特征在于，所 述IPDA中含有苯甲醇。
【文檔編號】C09D163/00GK105969061SQ201610436741
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月17日
【發(fā)明人】王文耕
【申請人】安慶市虹泰新材料有限責任公司