塗料用複合樹脂及其製備方法
2023-04-23 11:42:31
專利名稱：塗料用複合樹脂及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種複合樹脂，特別是一種塗料用複合樹脂及其製備方法塗料用樹脂即粘接劑是塗料的核心組份，目前國內比較好的塗料粘接劑有聚胺脂類、環氧樹脂類、丙烯酸樹脂類、醇酸樹脂類、氯化橡膠類、乙烯類、有機氟類、以及經有機改性的各類合成樹脂。
以上各類樹脂以有機成分為主，其耐磨和耐久性能不夠突出，由其製成的塗料壽命一般在數年左右，最長不超過15年，上述樹脂各有所長，但能同時滿足耐磨耐久和耐高溫、防水的要求的樹脂還不多見。由上述樹脂製成的塗料大多含有大量的有機溶劑揮發物質，其VOC指標嚴重超過國家環保標準要求，在生產、運輸、儲存，施工過程中對環境及人體造成較大的傷害，長期從事塗料生產，施工的人員都有不同程度的職業病，且生產、儲運，施工過程中始終存在安全隱患。
本發明的技術方案為一種塗料用複合樹脂，含有重量配比的矽酸鹽溶液60-85份，有機樹脂15-20份，水50-150份，引發劑5-10份。
較優的方案中，矽酸鹽溶液通過下列方法獲得，直徑為5-30nm的納米級超細粉SiO2加氫氧化鈉和/或氫氧化鉀進行水解、並控制重量配比矽∶鈉和/或鉀＝6-10∶1，按常規方法加溫反應後製得無色透明溶液。
較優的方案中，還含有重量配比的有機矽溶液15-30份；有機矽溶液採用直徑為10-50nm的納米級甲基和/或苯基有機矽單體聚合物效果更好。
較優的方案中，引發劑選用單一或混合的草酸、碳酸、磷酸、檸檬酸、富馬酸，對複合樹脂的共聚有幫助，並縮短製備時間。
本發明所採用的有機樹脂選用單一或複合的聚胺脂類、環氧樹脂類、丙烯酸樹脂類、醇酸樹脂類、氯化橡膠類、乙烯類、有機氟類，在實踐中顯示了良好的性能。
塗料用複合樹脂的製備方法，可按下述步驟進行按比例投料，加入反應釜中加溫至70-80℃，反應一至二小時得到成品。
本發明的核心部分是有機樹脂與無機矽酸鹽活性分子團，在引發劑幫助下充分複合後產生良好的性能。無機矽酸鹽成分含有耐磨性能極好的無機矽，故複合樹脂顯示了優越的耐磨耐久性。當複合樹脂增加了有機矽成分，因有機矽有良好耐高溫和防水性能，複合樹脂也增加了耐高溫和防水的功能。本發明所述的複合樹脂有很好的粘接功能，當其與常規顏料、填料、助劑混配得到成品塗料，不需要苯、二甲苯等常規的有機溶劑，因而是符合環保要求的新型塗料。
普通矽酸鹽溶液與有機樹脂按一定比例複合，就能顯示良好的性能，但儲存時間長了有部分分層，造成一定的損耗；但納米級SiO2超細粉經加鹼水解、按常規方法加溫反應後製得無色透明矽酸鹽溶液，包含大量顆粒極細膩微小的無機活性分子團，再與有機樹脂複合，複合樹脂穩定性好，不易分層，可提高複合樹脂的利用率，增加產品的附加值。
複合樹脂具備多項高性能的原理還有矽酸鹽溶液加入有機矽溶液經加溫反應後形成矽氧鍵與甲基相接的化合物，經引發劑引發後能形成甲基矽氧高聚物，分子團表面含有大量的-OH基，當樹脂塗覆在鋼鐵、水泥牆體等剛性表面脫水濃縮時，-OH基與鋼鐵或水泥牆表面形成化學鍵結合，這是本複合樹脂具有超強粘接力的原因。若引發劑不採用本發明配比範圍內的複合樹脂，其粘接力與常規樹脂的相仿，但並不影響複合樹脂的其他性能。
聚胺脂樹脂大分子結構中含有重複的氨基甲酸酯鏈節，故全稱是聚氨基甲酸樹脂、簡稱為聚氨脂，具有很強的粘接性能。
甲基矽氧高聚物與矽氧烷不一樣，矽氧烷只有少量-OH基，易燃，甲基矽氧高聚物含有大量-OH基、是不燃燒材料，是一種網狀分子結構的新型材料、適合於塗覆在剛性基面。
聚胺脂的分子結構為條形結構屬震性材料。
根據互穿網絡理論兩種以上的聚合物可用化學方法互相貫穿形成網絡互穿聚合物，是交織網絡狀的一類新型復相聚合物材料。
互穿網絡聚合物(簡稱IPNO是聚合物共混改性技術發展的新領域，為製造特殊性能的聚合物材料開拓了嶄新的途徑，發展十分迅速，目前已形成聚合物共混與複合的一個獨立的地位。
甲基矽氧聚合物與聚胺脂共混形成有機—無機互穿網絡聚合物，在-OH基化學鍵結合不到的部位有聚胺脂有機地補充，故具有超強的粘接性。
由於本產品中有大量無機材料，故其具備超耐久的性能，即具超長的耐候性，根據檢測結構推測，正常使用壽命應在30年以上。同時該產品還有目前市場上有機樹脂無法比擬的性能即不燃燒，耐高溫的超常性能。
由於同時引進了有機及有機矽材料，故該聚合物又具有良好的防水性。
本發明除可以引進聚胺脂外、還可以此加入環氧樹脂類、丙烯酸樹脂類、醇酸樹脂類、氯化橡膠類、乙烯類、有機氟類，均可製得高性能的有機一無機互穿網絡聚合物。
根據以上情況不難理解，以上有機—無機互穿網絡聚合物具有目前市場上大量使用的塗料所無法比擬的多項性能，是真正符合環保要求的高性能塗料樹脂。
本發明的複合樹脂有以下優點耐久耐磨；良好的粘接性；由其配製的塗料耐高溫、防水、無有機溶劑、符合環保要求；阻燃性好；良好的經濟性，本發明產品綜合生產成本1000元/噸左右，與其他合成樹脂相比有良好的價格性能比。
例2.一種塗料用複合樹脂，其矽酸鹽溶液通過下列方法獲得，直徑為5-30nm的納米級超細粉SiO2加氫氧化鈉和/或氫氧化鉀進行水解、並控制重量配比矽∶鈉和/或鉀＝6-10∶1，按常規方法加溫反應後製得無色透明溶液。其餘同實施例1。
例3.一種塗料用複合樹脂，還含有重量配比的有機矽溶液15-30份；有機矽溶液採用直徑為10-50nm的納米級甲基和/或苯基有機矽單體聚合物效果更好。其餘同實施例1。
例4.一種塗料用複合樹脂，其引發劑選用單一或混合的草酸、碳酸、磷酸、檸檬酸、富馬酸，其餘同實施例1。
例5.一種塗料用複合樹脂，其有機樹脂選用單一或複合的聚胺脂類、環氧樹脂類、丙烯酸樹脂類、醇酸樹脂類、氯化橡膠類、乙烯類、有機氟類，在實踐中顯示了良好的性能。其餘同實施例1。
例6.一種塗料用複合樹脂的製備方法，可按下述步驟進行分別按實施1、2、3、4、5提供的原料及比例投料，加入反應釜中加溫至70-80℃，反應一至二小時得到成品。
例7.草酸、碳酸、磷酸、檸檬酸、富馬酸直徑為20nm的納米級超細粉SiO2加氫氧化鈉和氫氧化鉀進行水解、並控制重量配比矽∶鈉和/或鉀＝8∶1，按常規方法加溫反應後製得無色透明的矽酸鹽溶液。
取矽酸鹽溶液70份，聚胺脂水乳液20份，水80份，草酸引發劑7份，加入反應釜中加溫至70-80℃，反應一小時即生成一種塗料用複合樹脂。
例8.
直徑為30nm的納米級超細粉SiO2加氫氧化鈉進行水解、並控制重量配比矽∶鈉和/或鉀＝6∶1，按常規方法加溫反應後製得無色透明的矽酸鹽溶液。
取矽酸鹽溶液60份，環氧樹脂15份，有機矽溶液15份，水50份，碳酸5份。加入反應釜中加溫至70-80℃，反應一小時即生成一種塗料用複合樹脂。
例9.
直徑為25nm的納米級超細粉SiO2加氫氧化鉀進行水解、並控制重量配比矽∶鈉和/或鉀＝10∶1，按常規方法加溫反應後製得無色透明的矽酸鹽溶液。
矽酸鹽溶液85份，丙烯酸樹脂25份，有機矽溶液30份，水150份，檸檬酸10份。加入反應釜中加溫至70-80℃，反應一小時即生成一種塗料用複合樹脂。
例10.
直徑為25nm的納米級超細粉SiO2加氫氧化鈉進行水解、並控制重量配比矽∶鈉和/或鉀＝10∶1，按常規方法加溫反應後製得無色透明的矽酸鹽溶液。
一種塗料用複合樹脂，含有重量配比的矽酸鹽溶液80份，醇酸樹脂18份，直徑為10nm的納米級甲基有機矽單體聚合物溶液15份，水100份，草酸2份、碳酸3份、磷酸1份。加入反應釜中加溫至70-80℃，反應一小時即生成一種塗料用複合樹脂。
例11.
直徑為25nm的納米級超細粉SiO2加氫氧化鈉進行水解、並控制重量配比矽∶鈉和/或鉀＝7∶1，按常規方法加溫反應後製得無色透明的矽酸鹽溶液。
一種塗料用複合樹脂，含有重量配比的矽酸鹽溶液80份，醇酸樹脂18份，直徑為50nm的納米級苯基有機矽單體聚合物溶液25份，水100份，草酸2份、碳酸3份、酒石酸1份。加入反應釜中加溫至70-80℃，反應一小時即生成一種塗料用複合樹脂。
例12.
直徑為25nm的納米級超細粉SiO2加氫氧化鈉進行水解、並控制重量配比矽∶鈉和/或鉀＝6∶1，按常規方法加溫反應後製得無色透明的矽酸鹽溶液。
一種塗料用複合樹脂，含有重量配比的矽酸鹽溶液80份，聚胺脂18份，直徑為30nm的納米級甲基和苯基有機矽單體聚合物溶液各10份，水100份，草酸2份、碳酸3份、磷酸1份。加入反應釜中加溫至70-80℃，反應一小時即生成一種塗料用複合樹脂。放制二年不分層。使用複合樹脂塗抹鋼板後反覆高強度暴曬，水衝刷，複合樹脂二年內不脫落，顯示良好的粘接能力。
例13.對比實驗取直徑為100nm的SiO2加氫氧化鈉進行水解，其餘同實施例12，所得塗料用複合樹脂放制半年有17％的物質沉澱。但其他性能基本不受影響。
取直徑為70nm的甲基和苯基有機矽單體聚合物溶液各5份，其餘同實施例12，放制半年有12％的物質沉澱。所得塗料用複合樹脂塗抹鋼板後反覆高強度暴曬，水衝刷，複合樹脂在五個月脫落，粘接能力較差，證明當有機矽單體聚合物用量和顆粒要求超出本發明範圍，證對複合樹脂粘接力有影響。
取硫酸3份，磷酸1份為引發劑，其餘同實施例12，所得塗料用複合樹脂需共聚5小時。且塗抹鋼板後反覆高強度暴曬，水衝刷，複合樹脂在三個月脫落，粘接能力較差，證明引發劑的種類和用量對複合樹脂的共聚穩定和粘接力有影響。
權利要求
1.一種塗料用複合樹脂，含有重量配比的矽酸鹽溶液60-85份，有機樹脂15-20份，水50-150份，引發劑5-10份。
2.根據權利要求1所述的一種塗料用複合樹脂，其特徵在於矽酸鹽溶液通過下列方法獲得，直徑為5-30nm的納米級超細粉SiO2加氫氧化鈉和/或氫氧化鉀進行水解、並控制重量配比矽∶鈉和/或鉀＝6-10∶1，按常規方法加溫反應後製得無色透明溶液。
3.根據權利要求1所述的一種塗料用複合樹脂，其特徵在於還含有重量配比的有機矽溶液15-30份。
4.根據權利要求3所述的一種塗料用複合樹脂，其特徵在於有機矽溶液為直徑為10-50nm的納米級甲基和/或苯基有機矽單體聚合物。
5.根據權利要求1所述的一種塗料用複合樹脂，其特徵在於有機樹脂為單一或複合的聚胺脂類、環氧樹脂類、丙烯酸樹脂類、醇酸樹脂類、氯化橡膠類、乙烯類、有機氟類。
6.根據權利要求1所述的一種塗料用複合樹脂，其特徵在於引發劑為單一或混合的草酸、碳酸、磷酸、檸檬酸、富馬酸。
7.根據權利要求1至5項所述的任意一種塗料用複合樹脂的製備方法，按比例投料，加入反應釜中加溫至70-80℃，反應一至二小時得到成品。
全文摘要
本發明涉及一種複合樹脂，特別是一種塗料用複合樹脂及其製備方法。複合樹脂含有矽酸鹽溶液、有機矽溶液、有機樹脂、引發劑。本發明的核心部分是有機樹脂與無機矽酸鹽活性分子團，在引發劑幫助下充分複合後產生良好的性能。本發明所述的複合樹脂有很好的耐磨耐久，耐高溫，防水和粘接功能，當其與常規顏料、填料、助劑混配得到成品塗料，不需要苯、二甲苯等常規的有機溶劑，因而又是符合環保要求的新型塗料。
文檔編號C09D7/12GK1403509SQ0213874
公開日2003年3月19日 申請日期2002年7月2日 優先權日2002年7月2日
發明者馬黎明, 田桂英 申請人:田桂英, 馬黎明