一種二聚酸及SiO₂納米顆粒改性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種二聚酸及SiO2納米顆粒改性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，經(jīng)過(guò)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(lái)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(lái)越好，強(qiáng)力越來(lái)越高。
【專利說(shuō)明】
一種二聚酸及S i 02納米顆粒改性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其涉及一種二聚酸及Si02納米顆粒改性環(huán)氧 樹脂涂料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 環(huán)氧樹脂是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展應(yīng)用最為廣泛的工程材料之一，應(yīng)用于涂料、浸漬、層壓 料、粘接劑等領(lǐng)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(jié)構(gòu)中剛性苯 環(huán)密度大、固化物交聯(lián)密度高，導(dǎo)致了它的耐沖擊性差，質(zhì)硬性脆，限制了它在某一些領(lǐng)域 的應(yīng)用。因此，通過(guò)高柔性材料對(duì)環(huán)氧樹脂改性提高其性能是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題，也是一 個(gè)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(wú)污染，熔融黏度低，涂膜堅(jiān)固， 流平性好，不需要底漆涂膜，力學(xué)性能好，有優(yōu)異的反應(yīng)活性和貯藏穩(wěn)定性、耐腐蝕性，耐化 學(xué)藥品性，涂料的配色好，固化劑選擇范圍寬、應(yīng)用范圍廣。但市場(chǎng)上常見(jiàn)的環(huán)氧樹脂涂料 強(qiáng)力不強(qiáng)，防水性較弱，影響了其在工業(yè)生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用。因此，如何提高其耐水滲透 性及增強(qiáng)其柔韌性是我們需要注意解決的問(wèn)題。
[0004] 有鑒于此，有必要對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的環(huán)氧樹脂予以改進(jìn)，以解決上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的之一在于公開(kāi)一種二聚酸及Si02納米顆粒改性環(huán)氧樹脂涂料的制 備方法，提供了一種具有較好柔韌性、吸水性和高強(qiáng)度的環(huán)氧樹脂涂料。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種二聚酸及Si02納米顆粒改性環(huán)氧樹脂涂料的 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45份，二聚酸的重量份數(shù)為50份，由室溫升至130°C ;加入重量份數(shù)為10份的催化劑，反應(yīng) 時(shí)間5h;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
[0008] 步驟(2):每隔lh取樣測(cè)酸值，當(dāng)酸值小于5mgK0H/g時(shí)，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(yīng)溫度60Γ，反應(yīng)時(shí)間4h，至完全固化，其中DAMPE的重量份數(shù)為30份，環(huán) 氧樹脂的重量份數(shù)為60份，IPDA的重量份數(shù)為20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，Si0 2納米顆粒的重量份數(shù)為5份，硅烷偶聯(lián)劑的重量份數(shù)為20份；
[0011] 步驟(5):將步驟(4)中的反應(yīng)物與步驟(3)中的反應(yīng)物混合反應(yīng)，反應(yīng)溫度70°C， 反應(yīng)時(shí)間lh;
[0012] 步驟(6):在步驟(5)最終所獲得反應(yīng)物中加入固化劑，并將溫度降至25°C，其中， 固化劑的質(zhì)量份數(shù)為30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，所述步驟(1)中的催化劑為四丁基溴化銨。
[0015] 優(yōu)選地，所述IPDA中含有苯甲醇。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
[0017] (1)經(jīng)過(guò)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；
[0018] (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(lái)越好；
[0019] (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(lái)越好，強(qiáng)力越 來(lái)越高。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為Si〇2納米顆粒對(duì)環(huán)氧樹脂拉伸強(qiáng)度的影響；
[0021] 圖2為Si02納米顆粒對(duì)環(huán)氧樹脂平衡吸水率的影響；
[0022]
【具體實(shí)施方式】
[0023] 下面結(jié)合附圖所示的各實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，這些 實(shí)施方式并非對(duì)本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員根據(jù)這些實(shí)施方式所作的功能、方法、 或者結(jié)構(gòu)上的等效變換或替代，均屬于本發(fā)明的保護(hù)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(guò)程及參數(shù)進(jìn)行舉例說(shuō)明：
[0025] 實(shí)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(yīng)5h。
[0027] 每隔lh，取樣測(cè)量酸值大小，當(dāng)酸值小于5mgK0H/g時(shí)，得到預(yù)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(yīng)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(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)溫度70°C，反應(yīng)時(shí)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(shí)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(yīng)6h。
[0032] 每隔lh，取樣測(cè)量酸值大小，當(dāng)酸值小于5mgK0H/g時(shí)，得到預(yù)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(yīng)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(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)溫度85°C，反應(yīng)時(shí)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(shí)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(yīng)7h。
[0037] 每隔lh，取樣測(cè)量酸值大小，當(dāng)酸值小于5mgK0H/g時(shí)，得到預(yù)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(yīng)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(jìn)行混合反應(yīng)，反應(yīng)溫度l〇〇°C，反應(yīng)時(shí)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(guò)相轉(zhuǎn)移催化劑使羧基與環(huán)氧樹 脂反應(yīng)，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(guò)調(diào)節(jié)二聚酸與環(huán)氧 樹脂反應(yīng)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(qiáng)力和耐水滲透 性，提高了其防護(hù)性能。用于改性的油脂酸來(lái)源于天然物質(zhì)，價(jià)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(jìn)行二聚 反應(yīng)得到的產(chǎn)物。二聚酸具有價(jià)格低廉、可再生以及潛在的生物降解性，其分子結(jié)構(gòu)中含有 羧基官能團(tuán)、長(zhǎng)烷烴鏈與脂環(huán)結(jié)構(gòu)。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(shí)，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(qiáng)力小的不足。
[0042] 表 1
[0043]
[0044] 上文所列出的一系列的詳細(xì)說(shuō)明僅僅是針對(duì)本發(fā)明的可行性實(shí)施方式的具體說(shuō) 明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實(shí)施方式 或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0045] 對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)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(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論 從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)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(quán) 利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)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(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0046] 此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包 含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng) 將說(shuō)明書作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員 可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種二聚酸及Si02納米顆粒改性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，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45 份，二聚酸的重量份數(shù)為50份，由室溫升至130°C ;加入重量份數(shù)為10份的催化劑，反應(yīng)時(shí)間 5h;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(cè)酸值，當(dāng)酸值小于5mgKOH/g時(shí)，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(yīng)溫度60°C，反應(yīng)時(shí)間4h，至完全固化，其中DAMPE的重量份數(shù)為30份，環(huán)氧樹 脂的重量份數(shù)為60份，IPDA的重量份數(shù)為20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5份，硅烷偶聯(lián)劑的重量份數(shù)為20份； 步驟(5):將步驟(4)中的反應(yīng)物與步驟(3)中的反應(yīng)物混合反應(yīng)，反應(yīng)溫度70 °C，反應(yīng) 時(shí)間lh; 步驟(6):在步驟(5)最終所獲得反應(yīng)物中加入固化劑，并將溫度降至25°C，其中，固化 劑的質(zhì)量份數(shù)為30份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二聚酸及Si02納米顆粒改性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，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(quán)利要求1所述的二聚酸及Si02納米顆粒改性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，其特征 在于，所述步驟(1)中的催化劑為四丁基溴化銨。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的二聚酸及Si02納米顆粒改性環(huán)氧樹脂涂料的制備方法，其特征 在于，所述IPDA中含有苯甲醇。
【文檔編號(hào)】C08G59/42GK106010103SQ201610444507
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年6月17日
【發(fā)明人】王文耕
【申請(qǐng)人】安慶市虹泰新材料有限責(zé)任公司