專利名稱：一種環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅耐高溫防腐涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及一種用于耐高溫防腐的環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅涂料。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的有機(jī)防腐涂料，在高溫下其分子鏈很快斷裂分解，從而導(dǎo)致涂膜的失效。而許多應(yīng)用于耐高溫防腐的涂料，如有機(jī)氟，聚苯硫醚，聚芳砜，聚酰亞胺等，或者成本過高，或者施工固化困難，難以獲得廣泛的應(yīng)用。其它無機(jī)耐高溫材料也存在著類似的問題。有機(jī)硅材料因?yàn)楣柩蹑I鍵能的穩(wěn)定，具有良好的耐候性、耐熱性、保光性、抗酸雨性等，適用于室內(nèi)和室外的多種應(yīng)用。又因側(cè)鏈中含有機(jī)基團(tuán)而具有高分子材料的柔韌性及易加工的特點(diǎn)。兩者結(jié)合使其兼具有機(jī)和無機(jī)材料的雙重優(yōu)點(diǎn)，如優(yōu)異的防潮、憎水、電氣絕緣、耐高低溫、化學(xué)穩(wěn)定及生理惰性等性能。但是純有機(jī)硅涂料附著力和耐有機(jī)溶劑性能差；而且固化溫度高、固化時(shí)間長(zhǎng)(如在225℃需固化1h左右)，不便于大面積施工，所以，直接用作涂料的成膜物質(zhì)受到限制。為充分發(fā)揮硅樹脂的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服它的缺點(diǎn)，可用有機(jī)樹脂對(duì)其進(jìn)行改性。
改性有機(jī)硅樹脂有下列幾種途徑1.物理法，也叫冷拼法，即以有機(jī)樹脂和與其相溶性好的有機(jī)硅樹脂(通常苯基含量較高)冷拼混合均勻而成，此法工藝簡(jiǎn)單，但改性效果不如化學(xué)方法改性好；2.過渡法，即加入有機(jī)硅高聚物和具有過渡相功能的第三組分高分子共聚物，如硅烷偶聯(lián)劑等，在混合過程中，同時(shí)有物理和化學(xué)兩方面的作用發(fā)生，效果好于物理法。
3.化學(xué)法，即以有機(jī)樹脂的活性基團(tuán)(羥基)在適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)條件下，與有機(jī)硅中間體低聚物中的羥基，烷氧基或不飽和烴基進(jìn)行縮聚或聚合反應(yīng)，制得改性有機(jī)硅。
本專利采用環(huán)氧樹脂與有機(jī)硅樹脂進(jìn)行化學(xué)改性，輔以耐高溫顏填料及助劑，涂膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，耐高溫，耐水，耐溶劑，耐酸堿，耐候性等性能均很優(yōu)異，適用于工業(yè)應(yīng)用，具有廣泛的應(yīng)用前景。
目前，有機(jī)硅及其各種改性涂料已經(jīng)廣泛應(yīng)用于耐高溫防腐領(lǐng)域。但已有的專利多是純有機(jī)硅，或用物理法和過渡法制得的改性有機(jī)硅，罕有化學(xué)法的環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅樹脂涂料的報(bào)道，也很少有涉及應(yīng)用于換熱器，高溫管道防腐等用途的耐高溫防腐涂料。美國(guó)專利US4121000描述了一種由聚硅氧烷樹脂型預(yù)聚物，氟碳聚合物，和環(huán)氧樹脂，及有機(jī)硅流體，一種無機(jī)硬化劑組成的涂料化合物，該涂料固化后的涂膜具有熱穩(wěn)定性，高光澤，硬度，抗磨損性，對(duì)未涂底漆，未處理過的金屬材料表面有優(yōu)異的附著力，適用于炊具。
1994年的美國(guó)專利US5317046，涉及一種水性聚酰胺-環(huán)氧-有機(jī)硅三元化合物涂料，該涂料具有良好的柔韌性和硬度，以及良好的耐化學(xué)藥品性，低VOC含量，可空氣固化，但不適合用于防腐蝕，也未見有相關(guān)應(yīng)用的報(bào)道。
CN1560156A描述了一種純有機(jī)硅涂料，應(yīng)用于耐高溫，其所用的有機(jī)硅樹脂是苯基氯硅烷，甲基氯硅烷的水解產(chǎn)物，添加了一定的氟有機(jī)硅化合物，具有常溫快干，漆膜堅(jiān)韌及價(jià)格低廉的優(yōu)點(diǎn)。但也未見有該涂料應(yīng)用于防腐領(lǐng)域的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種耐高溫，且能耐熱水、油、酸、堿等化工常見介質(zhì)的防護(hù)涂料，該涂料具有機(jī)械性能優(yōu)異，成本低等優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明一種環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅耐高溫防腐涂料，由組分A、組分B構(gòu)成，組分A環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅，其組分的質(zhì)量百分比如下(1)基體樹脂環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅30％～40％；(2)顏填料和助劑20％～35％；(3)溶劑25％～50％；組分B聚酰胺液體樹脂，其用量為組分A的7％～20％；本發(fā)明的涂料，環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅溶液由有機(jī)硅中間體預(yù)聚物經(jīng)過環(huán)氧樹脂改性制得，其操作方法如下(1)有機(jī)硅中間體預(yù)聚物制備將一甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧級(jí)硅烷、一苯基三乙氧基硅烷單體和二甲苯溶劑加入反應(yīng)器中，一甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、一苯基三乙氧基硅烷單體的質(zhì)量比為6∶5∶8，反應(yīng)器加熱到60～70℃，再加入鹽酸作為催化劑，在攪拌條件下緩慢加入完全水解量的70％～100％的水，反應(yīng)3～5小時(shí)，然后加入堿中和反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)過濾、蒸餾除去副產(chǎn)物及部分溶劑制得有機(jī)硅中間體預(yù)聚物溶液；(2)環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅溶液的制備有機(jī)硅中間體預(yù)聚物溶液與環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比1∶1.5到1∶0.42混合，在130～170℃下，加入環(huán)烷酸鹽作為改性促進(jìn)劑，進(jìn)行反應(yīng)3～5小時(shí)，得到環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅；加入惰性溶劑稀釋，獲得固含量50％的環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅溶液。
本發(fā)明采用的有機(jī)硅中間體預(yù)聚物，以二甲苯為溶劑，固含量60％，在25攝氏度下粘度為30-50厘泊，比重為1.03-1.2，折射率為1.45-1.57。
本發(fā)明采用的環(huán)氧樹脂是環(huán)氧值為0.18-0.22，軟化點(diǎn)64-78℃的雙酚A環(huán)氧樹脂，可選用E-20或相近牌號(hào)的環(huán)氧樹脂。
本發(fā)明的涂料中，組分B聚酰胺液體樹脂是固化劑，其胺值180～220，40℃下粘度為1500～25000厘泊，比重約0.99，活潑氫當(dāng)量210左右。
本發(fā)明的涂料中采用的顏填料為滑石粉、云母粉、碳黑、石墨、二硫化鉬、磷酸鋅或鋁粉。助劑為流平劑和偶聯(lián)劑。
本發(fā)明提供了一種環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅耐高溫防腐涂料，該涂料的樹脂基體由甲基苯基硅氧烷水解得到的有機(jī)硅中間體與環(huán)氧樹脂催化反應(yīng)制得。該涂料包括樹脂基體、顏填料和助劑以及惰性溶劑稀釋劑，使用時(shí)用低分子量聚酰胺樹脂作為固化劑。
本方法制得的有機(jī)硅中間體預(yù)聚物可穩(wěn)定在室溫存放超過3個(gè)月。
本涂料可以采用二甲基聚硅氧烷作為流平劑，二甲基聚硅氧烷的用量取決于基體樹脂的總重量，其用量是基體樹脂用量的0.2％～10％，最適宜的用量是0.5～3％。
本涂料可以采用KH-560作為偶聯(lián)劑，其用量是基體樹脂用量的0.5％～1.0％，其作用可提高涂料對(duì)底材的附著力，并促進(jìn)顏填料在樹脂基體中的分散，降低體系粘度。
本涂料可以采用一種低分子量聚酰胺樹脂作為改性有機(jī)硅涂料的固化劑，該固化劑應(yīng)在涂料涂裝前加入涂料中，并充分混合均勻。
具體的涂裝工藝為底材須經(jīng)一定的預(yù)處理，可采用打磨，化學(xué)除銹等手段，如有磷化處理等工序則更佳。涂裝可一次涂裝，也可分多次涂裝以獲得較厚的漆膜。漆膜厚度不應(yīng)小于50μm，通常應(yīng)介于50～150μm之間。涂膜的固化工藝為150～200℃，固化時(shí)間30min即得到固化的涂膜。該涂膜耐熱性好，能長(zhǎng)期經(jīng)受300℃以下的高溫，耐腐蝕性優(yōu)異，沸水蒸煮長(zhǎng)期無銹蝕，能耐酸、堿及油類的高溫腐蝕。漆膜機(jī)械性能良好，可滿足各種用途。本發(fā)明涂料可應(yīng)用于耐熱防腐領(lǐng)域，尤其是熱水、油、酸、堿等環(huán)境的腐蝕防護(hù)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1(1)有機(jī)硅中間體預(yù)聚物的制備方法將質(zhì)量比為6∶5∶8的一甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧級(jí)硅烷、一苯基三乙氧基硅烷單體混合，加入相同質(zhì)量的二甲苯作為溶劑，使用0.1％的HCl作為催化劑，在70℃條件下加入完全水解量的70％的水，攪拌，反應(yīng)5小時(shí)，然后中和反應(yīng)產(chǎn)物，過濾，蒸餾除去副產(chǎn)物及部分溶劑，得到在室溫下存放穩(wěn)定的中間體預(yù)聚物。
(2)使用上述(1)中制得的中間體預(yù)聚物與固含量50％的，環(huán)氧值為0.18-0.22，軟化點(diǎn)64-78℃的環(huán)氧樹脂(E-20環(huán)氧樹脂)反應(yīng)，質(zhì)量比1∶1，溫度140℃，添加0.5％鋅值8％-9％的環(huán)烷酸鋅作為改性樹脂的固化促進(jìn)劑，測(cè)凝膠化時(shí)間決定終止時(shí)間。最終產(chǎn)物即為環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅樹脂，加入適量二甲苯稀釋產(chǎn)物，使固含量為50％。
(3)用上述(2)得到的改性有機(jī)硅樹脂及顏填料按以下配方混合(質(zhì)量比)改性有機(jī)硅樹脂溶液60g滑石粉10g高嶺土10g云母粉5g二硫化鉬5g石墨粉5g碳黑5g流平劑801A1g偶聯(lián)劑KH-5600.5g；在使用前加入10g的聚酰胺液體樹脂(650#或類似產(chǎn)品)，采用高速分散機(jī)充分分散。
采用上述的涂料對(duì)樣板進(jìn)行三次涂裝，得到漆膜厚度120μm。經(jīng)150℃30min固化，得到光滑且堅(jiān)硬的涂膜，測(cè)試涂膜的物理機(jī)械性能如下

實(shí)施例2(1)有機(jī)硅中間體預(yù)聚物的制備方法同實(shí)施例1。
(2)改性有機(jī)硅樹脂的合成方法同實(shí)施例1，將改性促進(jìn)劑改為0.5％的環(huán)烷酸鈷，其他條件不變(3)采用以下配方混合改性有機(jī)硅樹脂溶液60g滑石粉5g高嶺土10g云母粉5g磷酸鋅10g鈦白粉10g流平劑801A1g偶聯(lián)劑KH-5600.5g；在使用前加入10g的聚酰胺液體樹脂(650#)，采用高速分散機(jī)充分分散。
采用上述的涂料對(duì)樣板進(jìn)行三次涂裝，得到漆膜厚度120μm。經(jīng)150℃30min固化，得到光滑且堅(jiān)硬的涂膜，測(cè)試涂膜的物理機(jī)械性能如下

實(shí)施例3(1)有機(jī)硅中間體預(yù)聚物的制備方法同實(shí)施例1。
(2)改性有機(jī)硅樹脂的合成方法同實(shí)施例1，(3)采用以下配方混合改性有機(jī)硅樹脂溶液50g高嶺土10g云母粉10g二硫化鉬10g磷酸鋅18g流平劑801A1g偶聯(lián)劑KH-5600.5g；在使用前加入10g的聚酰胺液體樹脂(650#或類似產(chǎn)品)，采用高速分散機(jī)充分分散。
采用上述的涂料對(duì)樣板進(jìn)行三次涂裝，得到漆膜厚度120μm。經(jīng)150℃30min固化，得到光滑且堅(jiān)硬的涂膜，測(cè)試涂膜的物理機(jī)械性能如下


實(shí)施例4(1)有機(jī)硅中間體預(yù)聚物的制備方法同實(shí)施例1。
(2)改性有機(jī)硅樹脂的合成方法同實(shí)施例1，(3)采用以下配方改性有機(jī)硅樹脂溶液50g滑石粉10g碳酸鈣10g高嶺土10g云母粉10g鋁粉5g流平劑801A1g偶聯(lián)劑KH-5600.5g；在使用前加入10g的聚酰胺液體樹脂(650#)，采用高速分散機(jī)充分分散。
采用上述的涂料對(duì)樣板進(jìn)行三次涂裝，得到漆膜厚度120μm。經(jīng)150℃30min固化，得到光滑且堅(jiān)硬的涂膜，測(cè)試涂膜的物理機(jī)械性能如下


權(quán)利要求
1.一種環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅耐高溫防腐涂料，由組分A、組分B構(gòu)成，其特征在于組分A環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅，其組分的質(zhì)量百分比如下(1)基體樹脂環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅30％～40％；(2)顏填料和助劑20％～35％；(3)溶劑25％～50％；組分B聚酰胺液體樹脂，其用量為組分A的7％～20％；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其特征在于環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅溶液由有機(jī)硅中間體預(yù)聚物經(jīng)過環(huán)氧樹脂改性制得，其操作方法如下(1)有機(jī)硅中間體預(yù)聚物制備將一甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧級(jí)硅烷、一苯基三乙氧基硅烷單體和二甲苯溶劑加入反應(yīng)器中，一甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、一苯基三乙氧基硅烷單體的質(zhì)量比為6∶5∶8，反應(yīng)器加熱到60～70℃，再加入鹽酸作為催化劑，在攪拌條件下緩慢加入完全水解量的70％～100％的水，反應(yīng)3～5小時(shí)，然后加入堿中和反應(yīng)產(chǎn)物，經(jīng)過濾、蒸餾除去副產(chǎn)物及部分溶劑制得有機(jī)硅中間體預(yù)聚物溶液；(2)環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅溶液的制備有機(jī)硅中間體預(yù)聚物溶液與環(huán)氧樹脂按質(zhì)量比1∶1.5到1∶0.42混合，在130～170℃下，加入環(huán)烷酸鹽作為改性促進(jìn)劑，進(jìn)行反應(yīng)3～5小時(shí)，得到環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅；加入惰性溶劑稀釋，獲得固含量50％的環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機(jī)硅中間體預(yù)聚物，其特征在于以二甲苯為溶劑，固含量60％，在25攝氏度下粘度為30-50厘泊，比重為1.03-1.2，折射率為1.45-1.57。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的環(huán)氧樹脂，其特征在于該環(huán)氧樹脂是環(huán)氧值為0.18-0.22，軟化點(diǎn)64-78℃的雙酚A環(huán)氧樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其特征在于組分B聚酰胺液體樹脂為固化劑，其胺值180～220，40℃下粘度為1500～25000厘泊，比重約0.99，活潑氫當(dāng)量210。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料，其特征在于顏填料和助劑中顏填料為滑石粉、云母粉、碳黑、石墨、二硫化鉬、磷酸鋅或鋁粉；助劑為流平劑和偶聯(lián)劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅耐高溫防腐涂料。該涂料由組分A和組分B構(gòu)成，其中組分A為環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅，其組分的質(zhì)量百分比如下基體樹脂環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅30％～40％，顏填料和助劑20％～35％，溶劑25％～50％；組分B聚酰胺液體樹脂，其用量為組分A的7％～20％。本發(fā)明的涂料組成中環(huán)氧樹脂改性有機(jī)硅溶液由有機(jī)硅中間體預(yù)聚物經(jīng)過環(huán)氧樹脂改性制得。由該涂料涂裝的涂膜經(jīng)加熱固化，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、耐高溫、耐水、耐有機(jī)溶劑、酸、堿以及耐候性等性能均很優(yōu)異，適用于工業(yè)應(yīng)用。
文檔編號(hào)C09D5/08GK101081962SQ20061008156
公開日2007年12月5日 申請(qǐng)日期2006年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月29日
發(fā)明者熊蓉春, 施彥斌, 魏剛 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué), 施彥斌