CN106928807A - 一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料及其制备 - Google Patents

一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料及其制备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料，所述超双疏防腐涂料由下列重量份的原料构成：表面异氰酸酯化的纳米微球50～100份、氟代环氧烷基化物10～20份、聚二甲基硅氧烷50～100份、环氧树脂60～120份、催化剂0.1～5份、稀释剂10～30份、固化剂0.5～10份。本发明通过以化学反应方式使表面异氰酸酯化的纳米微球与氟硅改性环氧树脂连接，进而使纳米微球能够稳定的固定在涂层表面，增强涂层的耐超声性。

Description

一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料及其制备
技术领域
本发明涉及一种超双疏防腐涂料，特别是一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料。
背景技术
超双疏涂料因其具有自清洁功能、防水、防油等功能在节水、节能、环保等领域具有广泛的优势，越来越受到人们的广泛关注，是目前材料学科研究的热点之一。
申请号为CN201310629124的专利公开了一种两亲性含氟环氧树脂及其制备方法与其制备的超双疏表面，先通过将环氧树脂溶于溶剂B中，在反应温度为60～120℃，搅拌速度为100～800rpm的条件下，以0.1～100g/min的速度加入亲水化合物、含氟化合物和催化剂，反应4～10h，浓缩到固体质量含量为50％时，再沉淀到溶剂F中，最后干燥去除溶剂F即可得到所述两亲性含氟环氧树脂，将两亲性含氟环氧树脂与纳米微粒混合交联制得超双疏涂层。该超双疏涂层具有较好的疏水性和疏油性，但是在耐超声方面表现较差，易损失微球，导致涂料失去超双疏功能。
发明内容
本发明提供了一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料及其制备方法，以至少解决现有技术中纳米微球连接不牢固，易掉落的问题。
本发明提供了一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料，所述超双疏防腐涂料由下列重量份的原料构成：表面异氰酸酯化的纳米微球50～100份、氟代环氧烷基化物10～20份、聚二甲基硅氧烷50～100份、环氧树脂60～120份、催化剂0.1～5份、稀释剂10～30份、固化剂0.5～10份。
优选的，所述氟代环氧烷基化物选自全氟-2,3-环氧-2-甲基戊烷、全氟环氧丙烷、1,4-二(2',3'-环氧丙基)全氟丁烷、3-(全氟己烷)-1,2-环氧丙烷、3-(全氟正辛基)-1,2-环氧丙烷中的一种或多种。
优选的，所述环氧树脂选自双酚F环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、羟甲基双酚A型环氧树脂、溴改性二酚基丙烷环氧树脂中的一种或多种。
优选的，所述催化剂选自辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡中的一种或多种。
优选的，所述稀释剂选自四氢呋喃、环己酮、丁酮、氯仿、丙酮、对二甲苯、甲苯、三氟甲苯、二甲基甲酰胺、二氧六环、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二苯醚或苯甲醚中的一种或多种。
优选的，所述固化剂选自顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺中的一种或多种。
本发明另一目的在于提供一种上述基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料制备方法，通过下述方案实现：
步骤1.取聚二甲基硅氧烷，在氮气保护下加入表面异氰酸酯化的纳米微球，搅拌均匀后加入催化剂，在无水条件下反应1～24小时，反应温度20～70℃，得到纳米微球与聚二甲基硅氧烷接枝固体悬浮液；
步骤2.在氮气保护下向步骤1所得液体中加入稀释剂、环氧树脂、氟代烷基环氧化物，在50～100℃下高速剪切搅拌处理混合溶液60-100分钟；
步骤3.取固化剂于步骤2的混合溶液中，搅拌、超声处理1-20小时，静置熟化30-60分钟后，即可获得基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料。
进一步地，所述表面异氰酸酯化的纳米微球制备步骤如下：按重量份计，取二异氰酸酯100份，氮气保护下加入纳米微球100份，搅拌均匀后加入占反应液总重0.5～2％的二月桂酸二丁基锡，在无水条件下反应1～24小时，反应温度20～70℃，在氮气保护下，固体抽滤干燥，得到表面异氰酸酯化的纳米微球。
优选的，所述纳米微球选自二氧化硅微球、氧化铝微球、二氧化钛微球、碳酸钙微球、氧化铁微球或表面含有羟基的聚合物纳米微球中的一种；所述纳米微球的粒径为50～1000nm。
优选的，所述二异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,5’-萘二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、多苯基甲烷多异氰酸酯中的一种或多种。
本发明相对于现有技术具有如下有益效果：
1.本发明采用表面异氰酸酯化的纳米微球与聚二甲基硅氧烷反应，形成纳米微球与聚二甲基硅氧烷接枝化合物，通过接枝化合物的聚二甲基硅氧烷具有羟基端参与环氧树脂固化反应，利用化学键形成稳定的超双疏防腐涂料，降低超双疏防腐涂料在使用过程中易产生的纳米微球脱落情况；
2.本发明采用在环氧树脂中添加氟代环氧烷基化物和纳米微球与聚二甲基硅氧烷接枝化合物，形成氟硅改性的环氧树脂，进而使应用该环氧树脂的超双疏防腐涂料具有耐腐蚀、耐油污的特性，在纳米微球脱落时也能具有良好的防腐蚀、耐油污功能。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。
实施例1-3所用表面异氰酸酯化的纳米微球制备步骤如下：按重量份计，取二苯基甲烷二异氰酸酯100份，氮气保护下加入二氧化硅微球100份，搅拌均匀后加入占反应液总重0.5～2％的二月桂酸二丁基锡，在无水条件下反应1～24小时，反应温度20～70℃，在氮气保护下，固体抽滤干燥，得到表面异氰酸酯化的二氧化硅微球。
实施例1
本实施例超双疏防腐涂料由下列重量份的原料构成：表面异氰酸酯化的二氧化硅微球100份、全氟-2,3-环氧-2-甲基戊烷20份、聚二甲基硅氧烷100份、双酚F环氧树脂120份、二月桂酸二丁基锡5份、二甲基甲酰胺30份、顺丁烯二酸酐10份。
本实施例的超双疏防腐涂料制备方法如下：
步骤1.取聚二甲基硅氧烷，在氮气保护下加入表面异氰酸酯化的二氧化硅微球，搅拌均匀后加入二月桂酸二丁基锡，在无水条件下反应1小时，反应温度70C，得到二氧化硅微球与聚二甲基硅氧烷接枝固体悬浮液；
步骤2.在氮气保护下向步骤1所得液体中加入二甲基甲酰胺、双酚F环氧树脂、全氟-2,3-环氧-2-甲基戊烷，在100℃下高速剪切搅拌处理混合溶液60分钟；
步骤3.取顺丁烯二酸酐于步骤2的混合溶液中，搅拌、超声处理2小时，静置熟化30分钟后，即可获得本实施例的超双疏防腐涂料。
选用木材作为基材，以浸涂的方式将实施例1的超双疏防腐涂料涂覆在基材表面，20℃下成膜，再放置在120℃烘箱中交联12小时，即可得到一种超双疏木材。
实施例2
本实施例超双疏防腐涂料由下列重量份的原料构成：表面异氰酸酯化的二氧化硅微球50份、1,4-二(2',3'-环氧丙基)全氟丁烷20份、聚二甲基硅氧烷50份、氢化双酚A环氧树脂120份、辛酸亚锡5份、二氧六环10份、乙二胺0.5份。
本实施例的超双疏防腐涂料制备方法如下：
步骤1.取聚二甲基硅氧烷，在氮气保护下加入表面异氰酸酯化的二氧化硅微球，搅拌均匀后加入辛酸亚锡，在无水条件下反应10小时，反应温度50℃，得到二氧化硅微球与聚二甲基硅氧烷接枝固体悬浮液；
步骤2.在氮气保护下向步骤1所得液体中加入二氧六环、氢化双酚A环氧树脂、1,4-二(2',3'-环氧丙基)全氟丁烷，在50℃下高速剪切搅拌处理混合溶液100分钟；
步骤3.取乙二胺于步骤2的混合溶液中，搅拌、超声处理10小时，静置熟化30分钟后，即可获得本实施例的超双疏防腐涂料。
选用木材作为基材，以浸涂的方式将实施例2的超双疏防腐涂料涂覆在基材表面，20℃下成膜，再放置在120℃烘箱中交联12小时，即可得到一种超双疏木材。
实施例3
本实施例超双疏防腐涂料由下列重量份的原料构成：表面异氰酸酯化的二氧化硅微球50份、3-(全氟己烷)-1,2-环氧丙烷10份、聚二甲基硅氧烷50份、羟甲基双酚A型环氧树脂80份、二月桂酸二丁基锡0.1份、环己酮10份、己二胺0.5份。
本实施例的超双疏防腐涂料制备方法如下：
步骤1.取聚二甲基硅氧烷，在氮气保护下加入表面异氰酸酯化的二氧化硅微球，搅拌均匀后加入二月桂酸二丁基锡，在无水条件下反应24小时，反应温度20℃，得到二氧化硅微球与聚二甲基硅氧烷接枝固体悬浮液；
步骤2.在氮气保护下向步骤1所得液体中加入环己酮、羟甲基双酚A型环氧树脂、3-(全氟己烷)-1,2-环氧丙烷，在50℃下高速剪切搅拌处理混合溶液60分钟；
步骤3.取己二胺于步骤2的混合溶液中，搅拌、超声处理20小时，静置熟化30分钟后，即可获得本实施例的超双疏防腐涂料。
选用木材作为基材，以浸涂的方式将实施例3的超双疏防腐涂料涂覆在基材表面，20℃下成膜，再放置在120℃烘箱中交联12小时，即可得到一种超双疏木材。
对照例
本对照例超双疏防腐涂料由下列重量份的原料构成：二氧化硅微球100份、全氟-2,3-环氧-2-甲基戊烷20份、聚二甲基硅氧烷100份、双酚F环氧树脂120份、二甲基甲酰胺30份、顺丁烯二酸酐10份。
本对照例超双疏防腐涂料制备方法如下：
步骤1.在氮气保护下向步骤1所得液体中加入二氧化硅微球、聚二甲基硅氧烷、二甲基甲酰胺、双酚F环氧树脂、全氟-2,3-环氧-2-甲基戊烷，在100℃下高速剪切搅拌处理混合溶液60分钟；
步骤2.取顺丁烯二酸酐于步骤1的混合溶液中，搅拌、超声处理2小时，静置熟化30分钟后，即可获得本对照例超双疏防腐涂料。
选用木材作为基材，以浸涂的方式将对照例的超双疏防腐涂料涂覆在基材表面，20℃下成膜，再放置在120℃烘箱中交联12小时，即可得到一种超双疏木材。
上述实施例1-3及对照例制得超双疏木材的性能检测如下表所示：
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 对照例
水接触角 161° 154° 157° 160°
油接触角 154° 147° 149° 155°
耐超声性/min 173 186 179 96
由表中可看出，实施例1-3制得的涂料与对照例涂料相比，超双疏性能相近，但具有更好的耐超声性。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料，其特征在于，所述超双疏防腐涂料由下列重量份的原料构成：表面异氰酸酯化的纳米微球50～100份、氟代环氧烷基化物10～20份、聚二甲基硅氧烷50～100份、环氧树脂60～120份、催化剂0.1～5份、稀释剂10～30份、固化剂0.5～10份。
2.根据权利要求1所述的一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料，其特征在于，所述氟代环氧烷基化物选自全氟-2,3-环氧-2-甲基戊烷、全氟环氧丙烷、1,4-二(2',3'-环氧丙基)全氟丁烷、3-(全氟己烷)-1,2-环氧丙烷、3-(全氟正辛基)-1,2-环氧丙烷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料，其特征在于，所述环氧树脂选自双酚F环氧树脂、氢化双酚A环氧树脂、羟甲基双酚A型环氧树脂、溴改性二酚基丙烷环氧树脂中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料，其特征在于，所述催化剂选自辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料，其特征在于，所述稀释剂选自四氢呋喃、环己酮、丁酮、氯仿、丙酮、对二甲苯、甲苯、三氟甲苯、二甲基甲酰胺、二氧六环、二甲基亚砜、二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮、二苯醚或苯甲醚中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料，其特征在于，所述固化剂选自顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐、乙二胺、己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、二乙氨基丙胺中的一种或多种。
7.一种如权利要求1所述基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1.取聚二甲基硅氧烷，在氮气保护下加入表面异氰酸酯化的纳米微球，搅拌均匀后加入催化剂，在无水条件下反应1～24小时，反应温度20～70℃，得到纳米微球与聚二甲基硅氧烷接枝固体悬浮液；
步骤2.在氮气保护下向步骤1所得液体中加入稀释剂、环氧树脂、氟代烷基环氧化物，在50～100℃下高速剪切搅拌处理混合溶液60-100分钟；
步骤3.取固化剂于步骤2的混合溶液中，搅拌、超声处理1-20小时，静置熟化30-60分钟后，即可获得基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料。
8.根据权利要求7所述的一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料制备方法，其特征在于，所述表面异氰酸酯化的纳米微球制备步骤如下：按重量份计，取二异氰酸酯100份，氮气保护下加入纳米微球100份，搅拌均匀后加入占反应液总重0.5～2％的二月桂酸二丁基锡，在无水条件下反应1～24小时，反应温度20～70℃，在氮气保护下，固体抽滤干燥，得到表面异氰酸酯化的纳米微球。
9.根据权利要求8所述的一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料制备方法，其特征在于，所述纳米微球选自二氧化硅微球、氧化铝微球、二氧化钛微球、碳酸钙微球、氧化铁微球或表面含有羟基的聚合物纳米微球中的一种；所述纳米微球的粒径为50～1000nm。
10.根据权利要求8所述的一种基于氟硅改性环氧树脂的超双疏防腐涂料制备方法，其特征在于，所述二异氰酸酯选自二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,5’-萘二异氰酸酯、四甲基苯二甲基二异氰酸酯、多苯基甲烷多异氰酸酯中的一种或多种。
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