改性含氟丙烯酸樹脂複合材料及其製備方法
2023-04-26 17:45:31
改性含氟丙烯酸樹脂複合材料及其製備方法
【專利摘要】本發明公開了一種環氧樹脂與SiO2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料及其製備方法。一種環氧樹脂與SiO2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料，主要由以下重量百分比的組分製備而成：含氟丙烯酸樹脂10%～30%、SiO2納米粒子5%～15%、環氧樹脂20%～40%、N,N-二甲基乙醯胺10%～20%、二甲苯10%～20%、固化劑5%～15%、分散劑PEG600 3%～10%。將上述組分按配比混合即得到本發明的複合材料。本發明的環氧樹脂與SiO2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料既具備良好疏水防腐性能，又具有強層間附著力，並且可實現工業上一次塗裝，既減少了工藝、降低了成本，又大幅提高了實際生產效率，非常適用於空調鋁箔表面防腐防水場合，可以代替目前市場上從國外進口以及國內研製的相關產品，應用前景和潛力非常廣闊。
【專利說明】一種環氧樹脂與s i 02改性含氟丙烯酸樹脂複合材料及其制 備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種含氟丙烯酸樹脂複合材料及其製備方法，尤其是一種環氧樹脂與 Si02改性含氟丙烯酸樹脂複合材料及其製備方法。
【背景技術】
[0002] 近幾年來，隨著人們生活水平的不斷提高，家用空調的需求量迅速增長。我國家用 空調2013年年銷售量一直以12%速度增長。然而由空調濾波組建的換熱器是空調的一個 重要部件，當製冷液通過與冷卻片緊緊相連的銅管時，空氣流則沿垂直於該流體方向的鋁 箔冷卻片間通過。由於製冷液的溫度低於空氣的溫度，因而高於製冷液溫度的空氣流入鋁 箔冷卻片時，就會使冷卻片間的相對溼度升高，空氣中的水分凝聚吸附在其表面上冷凝成 水珠。因此，細菌灰塵等就會吸附在鋁箔表面，據上海疾病控制中心研究家用空調散熱片上 細菌總量高達1. 6 X 106個/cm 2,還可檢測出大量軍團菌，蠟樣芽孢桿菌，黴菌，金黃色葡萄 球菌等致病菌。並且還會形成"水橋"、"白粉"、"異味"等。這些問題會導致換熱器的製冷 量降低，能耗和噪音增大，空調設備的效率下降，使用壽命大大下降，並且會極大地汙染室 內環境，影響人體健康。因此空調鋁箔表面超疏水處理已成為熱點問題。據廣東省塗料行 業協會預測，空調鋁箔進行超疏水塗料處理已成為主流，2012年市場分而已達到1. 3萬噸 並以約2%的速度增長。
[0003] 目前歐美日等國外發到國家主要是採用兩種方法對空調鋁箔表面進行防腐防水 處理：（1)在鋁箔表面塗一層憎水塗料(主要是有機超疏水塗料)，使水滴在塗層表面形成球 狀或類似球狀的水珠，自行滾落下去。（2)在鋁箔表面塗一層親水塗料(主要是無機超親水 塗料)，形成親水塗膜，使水滴在塗層表面迅速鋪展開並流走。國外超疏水塗料的研究大大 佔據了中國市場，並且進口鋁泊超疏水塗料售價極其昂貴，高達7000-10000元/kg。因此， 大力開發和應用空調鋁箔用超疏水塗料對我國空調行業的發展具有重要的意義和影響。
[0004] 目前國內研製的超疏水塗料大大改善了國外佔領中國市場的困境，但是疏水效果 達到要求的同時，疏水塗料與空調鋁箔之間的層間粘附效果卻不理想，這就出現塗料使用 壽命短，材料浪費的現象。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在於克服上述現有技術和產品的缺陷，提供一種既具備良好防腐超 疏水性能，又具有強層間附著力的塗料，降低了成本，又大幅提高了實際生產效率的新型塗 料。該新型塗料利用了自分層理念，使Si0 2改性含氟丙烯酸樹脂和環氧樹脂兩種塗料完美 的實現實際生產一次塗裝、自己分層，在提高層間附著力的同時發揮鋁箔表面超疏水這一 特性。
[0006] 為實現上述目的，本發明所採用的技術方案是：一種環氧樹脂與Si02改性含氟丙 烯酸樹脂複合材料，主要由以下重量百分比的組分製備而成：含氟丙烯酸樹脂10%?30%、 Si02m米粒子5%?15%、環氧樹脂20%?40%、N, N-二甲基乙醯胺10%?20%、二甲苯10%? 20%、固化劑5%?15%、分散劑PEG600 3%?10%。
[0007] 所述的含氟丙烯酸樹脂是由乙酸乙酯5%?20%、二甲苯5%?15%、引發劑1%? 5%、丙烯酸單體30%?60%、含氟丙烯酸單體10%?30%按重量百分比組成。 所述的丙烯酸單體選自苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯。
[0008] 所述的含氟丙烯酸單體選自甲基丙烯酸十二氟庚酯或丙烯酸六氟丁酯。
[0009] 所述的引發劑為偶氮二異丁腈、過氧化二碳酸二異丙酯和過氧化二碳酸二環己酯 任意比例的混合物。
[0010] 所述的Si02納米粒子的粒徑為10?50nm。
[0011] 所述的固化劑選自甲苯二異氰酸酯三聚體、巴斯夫異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰 酸酯三聚體中任一或幾種的任意比例的混合。
[0012] 所述的環氧樹脂與si〇#i性含氟丙烯酸樹脂複合材料還含有0%?1%的消泡劑。
[0013] 所述的環氧樹脂與si〇#i性含氟丙烯酸樹脂複合材料還含有〇%?1%的流平劑。
[0014] 本發明還提供一種環氧樹脂與si〇2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料的製備方法，該 方法包括以下步驟： 1、 以乙酸丁酯和二甲苯為混合溶劑，將丙烯酸單體、含氟丙烯酸單體、引發劑混合均勻 後，保持3?5h勻速滴入混合溶劑中，並保持攪拌速度在200?800rpm之間，控制反應溫 度65?95°C，滴加完之後保溫反應2?3h，冷卻至室溫出料，製得含氟丙烯酸樹脂溶液； 2、 將含氟丙烯酸樹脂10%?30%、一叫納米粒子5%?15%、環氧樹脂20%?40%、N，N-二甲基乙醯胺10%?20%、二甲苯10%?20%、固化劑5%?15%、分散劑PEG600 3%?10%、 流平劑0%?1%和消泡劑0%?1%按重量百分比混合均勻即可。
[0015] 所述的流平劑和消泡劑均為市售產品，沒有具體要求和限制。
[0016] 本發明的環氧樹脂與Si02改性含氟丙烯酸樹脂複合材料及其製備方法相對於現 有技術具有如下優點和有益效果： 1、 本發明的環氧樹脂與si〇#i性含氟丙烯酸樹脂複合材料通過對引發劑、丙烯酸單 體、含氟丙烯酸單體、Si02納米粒子與環氧樹脂的合理選用，使製得的環氧樹脂與310 2改性 含氟丙烯酸樹脂自分層超疏水複合材料不僅具有超疏水性能，並且使SiOfi性含氟丙烯酸 樹脂和環氧樹脂兩種塗料完美的實現實際生產一次塗裝、自己分層，在提高層間附著力的 同時發揮鋁箔表面超疏水這一特性，而且力學性能、導熱性能以及機械性能比較優異； 2、 本發明的製備方法步驟簡單，工藝成熟，成本比較低廉，製得的產品可以代替目前市 場上相關進口產品以及解決國內市場生產塗料的缺陷，應用前景和潛力非常廣闊。
【具體實施方式】
[0017] 實施例1 一種環氧樹脂與si〇#i性含氟丙烯酸樹脂複合材料，主要由以下重量百 分比的組分組成：含氟丙烯酸樹脂14. 5%、Si02m米粒子9%、固化劑甲苯二異氰酸酯三聚體 13%、環氧樹脂E-44 24%、N，N-二甲基乙醯胺15%、二甲苯17%、分散劑PEG600 6. 5%、流平劑 0? 5%、消泡劑 0? 5%。
[0018] 本實施例的環氧樹脂與Si02改性含氟丙烯酸樹脂複合材料的製備方法步驟如 下： (1) 、以乙酸丁酯和二甲苯為混合溶劑，將丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、引發 劑偶氮二異丁腈混合均勻後，保持3?5h勻速滴入混合溶劑中，並保持攪拌速度在200? 800rpm之間，控制反應溫度65?95°C，滴加完之後保溫反應2?3h，冷卻至室溫出料，制 得含氟丙烯酸樹脂溶液；含氟丙烯酸樹脂溶液的組分按重量比例為：乙酸乙酯15%、二甲苯 10%、引發劑5%、丙烯酸單體50%、含氟丙烯酸單體20% ; (2) 、按照配方稱量，將粒徑為10?50nm的Si02m米粒子、含氟丙烯酸樹脂和固化劑 甲苯二異氰酸酯三聚體加入反應釜中製得Si0 2納米粒子改性含氟丙烯酸樹脂； (3) 、將環氧樹脂E-44、Si02m米粒子改性含氟丙烯酸樹脂和固化劑過氧化二碳酸二異 丙酯，加入分散罐中，在攪拌情況下加入分散劑PEG600、消泡劑、流平劑、N，N-二甲基乙醯 胺、二甲苯，高速分散25?30min即得到環氧樹脂與Si0 2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料。
[0019] 實施例2 -種環氧樹脂與SiOfi性含氟丙烯酸樹脂複合材料，主要由以下重量百 分比的組分組成：含氟丙烯酸樹脂25%、Si02m米粒子8%、固化劑巴斯夫異氰酸酯10%、環氧 樹脂E-44 20%、N，N-二甲基乙醯胺15%、二甲苯14%、分散劑PEG600 7%、流平劑0. 5%、消泡 劑 0? 5%。
[0020] 本實施例的環氧樹脂與Si02改性含氟丙烯酸樹脂複合材料的製備方法步驟如 下： (1) 、以乙酸丁酯和二甲苯為混合溶劑，將甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸六氟丁酯、引發劑 過氧化二碳酸二異丙酯混合均勻後，保持3?5h勻速滴入混合溶劑中，並保持攪拌速度在 200?800rpm之間，控制反應溫度65?95°C，滴加完之後保溫反應2?3h，冷卻至室溫出 料，製得含氟丙烯酸樹脂溶液；含氟丙烯酸樹脂溶液的組分按重量比例為：乙酸乙酯15%、 二甲苯15%、引發劑過氧化二碳酸二異丙酯5%、甲基丙烯酸甲酯35%、丙烯酸六氟丁酯30% ; (2) 、按照配方稱量，將粒徑為10?50nm的Si02m米粒子、含氟丙烯酸樹脂和固化劑 巴斯夫異氰酸酯加入反應釜中製得Si0 2納米粒子改性含氟丙烯酸樹脂； (3) 、將環氧樹脂E-44、Si02m米粒子改性含氟丙烯酸樹脂和固化劑巴斯夫異氰酸酯， 加入分散罐中，在攪拌情況下加入分散劑PEG600、消泡劑、流平劑、N，N-二甲基乙醯胺、二 甲苯，高速分散25?30min即得到環氧樹脂與Si0 2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料。
[0021] 實施例3 -種環氧樹脂與SiOfi性含氟丙烯酸樹脂複合材料，主要由以下重量百 分比的組分組成：含氟丙烯酸樹脂20%、Si02m米粒子12%、固化劑二苯基甲烷二異氰酸酯 三聚體8%、環氧樹脂E-44 33%、N，N-二甲基乙醯胺10%、二甲苯12%、分散劑PEG600 4%、流 平劑0. 5%、消泡劑0. 5%。
[0022] 本實施例的環氧樹脂與Si02改性含氟丙烯酸樹脂複合材料的製備方法步驟如 下： (1) 、以乙酸丁酯和二甲苯為混合溶劑，將丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、引發 劑偶氮二異丁腈混合均勻後，保持3?5h勻速滴入混合溶劑中，並保持攪拌速度在200? 800rpm之間，控制反應溫度65?95°C，滴加完之後保溫反應2?3h，冷卻至室溫出料，制 得含氟丙烯酸樹脂溶液；含氟丙烯酸樹脂溶液的組分按重量比例為：乙酸乙酯20%、二甲苯 10%、引發劑偶氮二異丁腈5%、丙烯酸甲酯40%、甲基丙烯酸十二氟庚酯25% ; (2) 、按照配方稱量，將粒徑為10?50nm的Si02m米粒子、含氟丙烯酸樹脂和固化劑 甲苯二異氰酸酯三聚體加入反應釜中製得Si0 2納米粒子改性含氟丙烯酸樹脂； (3)、將環氧樹脂E-44、Si02m米粒子改性含氟丙烯酸樹脂和固化劑甲苯二異氰酸酯三 聚體，加入分散罐中，在攪拌情況下加入分散劑PEG600、消泡劑、流平劑、N，N-二甲基乙醯 胺、二甲苯，高速分散25?30min即得到環氧樹脂與Si0 2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料。
[0023] 實施例4 一種環氧樹脂與SiOfi性含氟丙烯酸樹脂複合材料，主要由以下重量百 分比的組分組成：含氟丙烯酸樹脂13. 5%、Si02m米粒子11%、固化劑二苯基甲烷二異氰酸 酯三聚體9%、環氧樹脂E-44 28%、N，N-二甲基乙醯胺14. 5%、二甲苯15. 5%、分散劑PEG600 7%、流平劑0. 75%、消泡劑0. 75%。
[0024] 本實施例的環氧樹脂與Si02改性含氟丙烯酸樹脂複合材料的製備方法步驟如 下： (1) 、以乙酸丁酯和二甲苯為混合溶劑，將丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、引發 劑偶氮二異丁腈混合均勻後，保持3?5h勻速滴入混合溶劑中，並保持攪拌速度在200? 800rpm之間，控制反應溫度65?95°C，滴加完之後保溫反應2?3h，冷卻至室溫出料，制 得含氟丙烯酸樹脂溶液；含氟丙烯酸樹脂溶液的組分按重量比例為：乙酸乙酯12%、二甲苯 15%、引發劑偶氮二異丁腈3%、丙烯酸甲酯45%、甲基丙烯酸十二氟庚酯25% ; (2) 、按照配方稱量，將粒徑為10?50nm的Si02m米粒子、含氟丙烯酸樹脂和固化劑 甲苯二異氰酸酯三聚體加入反應釜中製得Si0 2納米粒子改性含氟丙烯酸樹脂； (3) 、將環氧樹脂E-44、Si02m米粒子改性含氟丙烯酸樹脂和固化劑甲苯二異氰酸酯三 聚體，加入分散罐中，在攪拌情況下加入分散劑PEG600、消泡劑、流平劑、N，N-二甲基乙醯 胺、二甲苯，高速分散25?30min即得到環氧樹脂與Si0 2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料。
[0025] 實施例5對實施例1?4的環氧樹脂與Si02改性含氟丙烯酸樹脂複合材料進行 塗膜測試，測試結果見表1。
[0026] 表1實施例1?4的環氧樹脂與Si02改性含氟丙烯酸樹脂複合材料塗膜測試結 果
【權利要求】
1. 一種環氧樹脂與SiO 2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料，其特徵在於：主要由以下重 量百分比的組分製備而成：含氟丙烯酸樹脂10%?30%、Si02m米粒子5%?15%、環氧樹 脂20%?40%、N, N-二甲基乙醯胺10%?20%、二甲苯10%?20%、固化劑5%?15%、分散劑 PEG600 3% ?10%。
2. 根據權利要求1所述的環氧樹脂與SiO 2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料，其特徵在 於：所述的含氟丙烯酸樹脂由乙酸乙酯5%?20%、二甲苯5%?15%、引發劑1%?5%、丙烯 酸單體30%?60%、含氟丙烯酸單體10%?30%按重量百分比組成。
3. 根據權利要求2所述的環氧樹脂與SiO 2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料，其特徵在 於：所述的丙烯酸單體選自苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸乙酯。
4. 根據權利要求2所述的環氧樹脂與SiO 2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料，其特徵在 於：所述的含氟丙烯酸單體選自甲基丙烯酸十二氟庚酯或丙烯酸六氟丁酯。
5. 根據權利要求2所述的環氧樹脂與SiO 2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料，其特徵在 於：所述的引發劑為偶氮二異丁腈、過氧化二碳酸二異丙酯和過氧化二碳酸二環己酯任意 比例的混合物。
6. 根據權利要求1?5任一項所述的環氧樹脂與SiO 2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料， 其特徵在於：所述的Si02納米粒子的粒徑為10?50nm。
7. 根據權利要求1?5任一項所述的環氧樹脂與SiO 2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料， 其特徵在於：所述的固化劑選自甲苯二異氰酸酯三聚體、巴斯夫異氰酸酯、二苯基甲烷二異 氰酸酯三聚體中任一種或幾種的任意比例的混合。
8. 根據權利要求1?5任一項所述的環氧樹脂與SiO 2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料， 其特徵在於：還含有0%?1%的消泡劑。
9. 根據權利要求1?5任一項所述的環氧樹脂與SiO 2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料， 其特徵在於：還含有0%?1%的流平劑。
10. -種環氧樹脂與SiO 2改性含氟丙烯酸樹脂複合材料的製備方法，其特徵在於：該 方法包括以下步驟： (1) 、以乙酸丁酯和二甲苯為混合溶劑，將丙烯酸單體、含氟丙烯酸單體、引發劑混合均 勻後，保持3?5h勻速滴入混合溶劑中，並保持攪拌速度在200?800rpm之間，控制反應 溫度65?95°C，滴加完之後保溫反應2?3h，冷卻至室溫出料，製得含氟丙烯酸樹脂溶液； (2) 、將含氟丙烯酸樹脂10%?30%、Si02m米粒子5%?15%、環氧樹脂20%?40%、 N, N-二甲基乙醯胺10%?20%、固化劑5%?15%、分散劑PEG600 3%?10%、流平劑0%?1% 和消泡劑0%?1%按重量百分比混合均勻即可。
【文檔編號】C09D133/08GK104449210SQ201410628441
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月11日 優先權日:2014年11月11日
【發明者】高博, 李廷希, 何海峰, 劉欣, 張如良, 萬毅, 高麗 申請人:山東科技大學