CN102863876A

CN102863876A - 一种有机硅改性环氧地坪涂料及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN102863876A
Application number: CN2012103278202A
Authority: CN
Inventors: 刘伟区; 邱俊强; 王政芳; 叶冠平; 罗广建; 陈海生
Original assignee: Guangzhou Chemical Co Ltd of CAS
Current assignee: Guangzhou Chemical Co Ltd of CAS
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2032-09-06
Also published as: CN102863876B

Abstract

本发明公开一种有机硅改性环氧地坪涂料及其制备方法与应用。该有机硅改性环氧地坪涂料包含以下按质量份计的组分：环氧树脂100份、有机硅环氧化合物0.1～50份、环氧稀释剂0～15份、填料10～200份、分散剂0.01～10份、固化剂5～50份、促进剂0～1.5份、流平剂0.1～5份、消泡剂0.05～5份、着色剂0.5～10份以及有机溶剂A 0～80份。由于基硅烷偶联剂的水解基团与聚二甲基硅氧烷大分子反应制备有机硅环氧化合物，因此氧地坪涂料的固化过程中，将长链的聚硅氧烷引入到环氧树脂的交联网络中，由于聚硅氧烷的柔性链长较长，被铆钉在环氧树脂交联网络中，增加与环氧树脂之间的相容性，达到提高地坪涂料耐冲击性和长期防污的作用。

Description

一种有机硅改性环氧地坪涂料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种环氧地坪涂料，特别涉及一种有机硅改性环氧地坪涂料及其制备方法与应用。

背景技术

环氧地坪涂料是一种高强度、耐磨损、美观的地坪涂料，具有无接缝，质地坚实，耐药品性佳，防腐，防水，防尘，保养方便，维护费用低廉等优点。目前，广泛应用于工业厂房，走廊，地下室，运动场，家庭等环境中，但是环氧地坪涂料存在质脆，不耐冲击，容易划伤，不耐油污等问题，极大的限制了环氧地坪涂料的推广和应用。对环氧地坪涂料进行改性以提高环氧地坪涂料的韧性，抗冲击性能，耐油污等性能是目前亟待解决的问题。

利用有机硅改性环氧树脂是今年来发展起来的一种提高环氧树脂韧性，降低内应力的有效方式。但是，聚硅氧烷与环氧树脂之间极性相差较大，导致聚硅氧烷与环氧树脂之间的相容性较差，对环氧树脂的改性效果并不理想。目前已有使用有机硅来改性环氧地坪涂料的报道，如申请号为201110177700.4的国家发明专利申请。但该专利申请主要是应用小分子的有机硅杂化物，不能长期有效的提高涂料的耐污性，对环氧地坪涂料的抗冲击性能影响较小，而且其原材料价格较高，不利于在地坪涂料中的推广应用。而利用价格便宜，分子链段柔韧性较大的大分子的聚甲基硅氧有机硅化合物改性地坪涂料的至今尚未见报道。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种有机硅改性环氧地坪涂料。

本发明的另一目的在于提供所的有机硅改性环氧地坪涂料的制备方法。

本发明的再一目的在于提供所述的有机硅改性环氧地坪涂料的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种有机硅改性环氧地坪涂料，包含以下按质量份计的组分：环氧树脂100份、有机硅环氧化合物0.1～50份、环氧稀释剂0～15份、填料10～200份、分散剂0.01～10份、固化剂5～50份、促进剂0～1.5份、流平剂0.1～5份、消泡剂0.05～5份、着色剂0.5～10份以及有机溶剂A 0～80份；

所述的环氧树脂为液体环氧树脂，优选为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、邻甲基酚醛环氧树脂、酚醛环氧树脂或双酚A型酚醛环氧树脂中的一种或至少两种；

所述的有机硅环氧化合物的结构式如式I所示：

（式I）；

其中，n为50～2000的整数；

R的结构如式II所示：

（式II）；

其中，R₂是碳链长度为C1～C4的烷基；n1为1～7的整数；

所述的有机硅环氧化合物的制备方法，包含如下步骤：将100质量份聚二甲基硅氧烷、0.2～30质量份硅烷偶联剂、0.01～5质量份水、0～80质量份有机溶剂B和0.01～0.5质量份催化剂混合，于50～130℃反应，浓缩干燥，得到有机硅环氧化合物；

所述的反应的时间优选为2～10小时；

所述的聚二甲基硅氧烷优选为聚合度n为50～2000，更优选聚合度n为500～1500的聚二甲基硅氧烷；

所述的硅烷偶联剂的结构式如式III所示：

（式III）；

其中，R₁的结构式如式IV所示：

（式IV）；

R₂是碳链长度为C1～C4的烷基；n1为1～7的整数；

所述的硅烷偶联剂更优选为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、2-（3，4-环氧环己烷基）乙基三乙氧基硅烷、2-（3,4-环氧环己烷基）乙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-环氧丙氧基三丁氧基硅烷中的至少一种；

所述的有机溶剂B为甲苯、二甲苯、四氢呋喃、1，4-二氧六环、环己烷、丁酮或丙酮中的一种或至少两种；

所述的催化剂包括二月桂二丁基酸锡、三苯基磷、三乙胺、氯化铝、氯化锌和二氯化锡等；

所述的反应为水解缩合反应；

所述的环氧稀释剂为缩水甘油酯类的化合物，包括环氧丙烷丁基醚、C12～C14脂肪醇缩水甘油醚、环氧丙烷苯基醚或环氧丙烷苄基醚中的一种或至少两种；

所述的填料为二氧化硅、蒙脱土、高岭土、石英砂、滑石粉或碳酸钙中的一种或至少两种；

所述的分散剂为低分子量不饱和多元羧酸聚合物溶液，优选为德国BYK公司的BYK-P104、BYK-P105或BYK163中的至少一种；

所述的固化剂为胺类固化剂、多元胺、多胺基酰胺固化剂、聚醚胺、聚氨酯、异氰酸酯或有机酸酐中的一种或至少两种；

所述的多元胺为4,4-二氨基二苯基甲烷、二乙烯三胺、三乙醇胺或三乙烯四胺中的一种或至少两种；

所述的促进剂包括咪唑及咪唑衍生物、叔胺、季胺盐、有机碱和路易斯酸等；

所述的咪唑衍生物优选为2-乙基-4-甲基咪唑和2-甲基咪唑等；

所述的有机碱优选为四甲基氢氧化铵等；

所述的路易斯酸优选为氯化铝、氯化锌或二氯化锡中的至少一种；

所述的流平剂优选为氟碳流平剂，更优选EFKA3777；

所述的消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂，更优选德国毕克（BYK）的消泡剂BYK066；

所述的着色剂优选为钛白粉、炭黑、酞菁、铬黄、耐晒黄、氧化铁红或氧化铁黑中的一种或至少两种；

所述的有机溶剂A为二甲苯、甲苯，苯甲醇、丁酮、甲基异丁基甲酮或醋酸丁酯中的一种或者至少两种；

所述的有机硅改性环氧地坪涂料的制备方法，包含以下步骤：

（1）有机硅环氧化合物的制备：将100质量份聚二甲基硅氧烷、0.2～30质量份硅烷偶联剂、0.01～5质量份水、0～80质量份有机溶剂B和0.01～0.5质量份催化剂混合，于50～130℃反应，浓缩干燥，得到有机硅环氧化合物；

（2）有机硅改性环氧地坪涂料的制备：按质量份计，环氧树脂100份、有机硅环氧化合物0.1～50份、环氧稀释剂0～15份、填料10～200份、分散剂0.01～10份、固化剂5～50份、促进剂0～1.5份、流平剂0.1～5份、消泡剂0.05～5份、着色剂0.5～10份以及有机溶剂A 0～80份搅拌均匀，得到有机硅改性环氧地坪涂料；

步骤（1）中所述的反应的时间优选为2～10小时；

所述的有机硅改性环氧地坪涂料在建筑领域中的应用。

本发明的技术原理：本发明采用环氧基硅烷偶联剂的水解基团与聚二甲基硅氧烷大分子反应制备有机硅环氧化合物，在环氧地坪涂料的固化过程中，将长链的聚硅氧烷引入到环氧树脂的交联网络中，由于聚硅氧烷的柔性链长较长，被铆钉在环氧树脂交联网络中，增加与环氧树脂之间的相容性，达到提高地坪涂料耐冲击性和长期防污的作用。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明通过环氧基硅烷偶联剂与长链聚甲基硅氧烷反应制备有机硅环氧化合物，将长链聚甲基硅氧烷引入到有机硅环氧的分子结构中。在地坪涂料固化过程中，该有机硅环氧化合物能够有效的将长链的聚硅氧烷引入到环氧地坪涂料的交联网络中，提高长链的聚硅氧烷链段与环氧树脂的相容性，工艺简单，能有效提高环氧地坪涂料的耐油污性，耐冲击性等。

（2）在地坪涂料的固化过程中，聚硅氧烷链段一端固定在涂料中，由于聚硅氧烷的柔性链长较长，漂浮在地坪涂料表面，达到长期的防污效果。

（3）本发明提供的有机硅改性环氧地坪涂料的耐磨性在0.023～0.018之间，耐冲击强度为Ⅱ级，铅笔硬度为H-2H。且本发明所使用的原料便宜，极大降低了生产成本。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

（1）有机硅环氧化合物的制备：将γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷5g，聚二甲基硅氧烷（n=1500）100g，0.03g水，甲苯50g，在0.01g催化剂三乙胺催化下，在50℃下水解缩合反应8小时，旋转蒸发除去甲苯，得到有机硅环氧化合物。在产物的FT-IR中，910cm^-1左右出现环氧基的吸收峰，3400cm^-1左右聚硅氧烷端羟基的吸收峰消失，说明生成了有机硅环氧化合物。

（2）有机硅改性环氧地坪涂料的制备：将100g双酚A环氧树脂（环氧值：0.51mol/100g），20g步骤（1）制备的有机硅环氧化合物，15g环氧丙烷丁基醚，50g蒙脱土，2g分散剂BYK-P104，25g多元胺4,4-二氨基二苯基甲烷，1g流平剂EFKA3777，0.5g消泡剂BYK066，2g炭黑，10g丁酮搅拌均匀后直接进行涂层，固化后，测试环氧地坪涂料的各项性能。其性能测试按照如下的测试方法进行：硬度采用标准GB/T6739-1996（铅笔硬度测定法）测定，耐磨性采用标准GB/T1768-2006测定，耐冲击性能采用标准GB/T22374-2008中6.4.9的方法进行测试。按照本实施例制备的环氧地坪涂料的硬度为2H，耐磨性为0.020，冲击强度为Ⅱ级，涂层表面无裂痕无脱落。

实施例2

（1）有机硅环氧化合物的制备：将2-（3，4-环氧环己烷基）乙基三乙氧基硅烷30g，聚二甲基硅烷（n=500）100g，5g水，在0.2g催化剂二月桂二丁基酸锡催化下，在130℃下水解缩合反应2小时，得到环氧地坪涂料用有机硅环氧化合物。在产物的FT-IR中，910cm^-1左右出现环氧基的吸收峰，3400cm^-1左右聚硅氧烷端羟基的吸收峰消失，说明生成了有机硅环氧化合物。

（2）有机硅改性环氧地坪涂料的制备：将50g双酚F环氧树脂（环氧值：0.51mol/100g），50g双酚A型环氧树脂（环氧值：0.54mol/100g），30g上述制备的有机硅环氧化合物，8g十二烷基脂肪醇缩水甘油醚，100g二氧化硅，5g分散剂BYK-P105，30g聚醚胺（D230），1g咪唑，3g流平剂EFKA3777，2g消泡剂BYK066，0.5g氧化铁红，60g甲苯，搅拌均匀后直接进行涂层，固化后，测试环氧地坪涂料的各项性能。其性能测试按照如下的测试方法进行：硬度采用标准GB/T6739-1996（铅笔硬度测定法）测定，耐磨性采用标准GB/T 1768-2006测定，耐冲击性能采用标准GB/T22374-2008中6.4.9的方法进行测试。按照本实施例制备的环氧地坪涂料的硬度为2H，耐磨性为0.021，冲击强度为Ⅱ级，涂层表面无裂痕无脱落。

实施例3

（1）有机硅环氧化合物的制备：将γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷10g，聚二甲基硅烷（n=50）100g，2.5g水，四氢呋喃50g，在0.3g催化剂氯化锌催化下，在100℃下水解缩合反应3小时，旋转蒸发除去四氢呋喃，在产物的FT-IR中，910cm^-1左右出现环氧基的吸收峰，3400cm^-1左右聚硅氧烷端羟基的吸收峰消失，说明生成了有机硅环氧化合物.

（2）有机硅改性环氧地坪涂料的制备：将100g酚醛环氧树脂（环氧值：0.51mol/100g），0.1g上述制备的有机硅环氧化合物，5g环氧丙烷苄基醚，40g滑石粉，40g高岭土，0.5g分散剂BYK-P104，50g多氨基酰胺（G640），0.5g 2-乙基-4-甲基咪唑，2g流平剂EFKA3777，0.5g消泡剂BYK066，4g铬黄，30g二甲苯搅拌均匀后直接进行涂层，固化后，测试环氧地坪涂料的各项性能。其性能测试按照如下的测试方法进行：硬度采用标准GB/T6739-1996（铅笔硬度测定法）测定，耐磨性采用标准GB/T 1768-2006测定，耐冲击性能采用标准GB/T22374-2008中6.4.9的方法进行测试。按照本实施例制备的环氧地坪涂料的硬度为H，耐磨性为0.020，冲击强度为Ⅱ级，涂层表面无裂痕无脱落。

实施例4

（1）有机硅环氧化合物的制备：将2-（3,4-环氧环己烷基）乙基三甲氧基硅烷0.2g，聚二甲基硅烷（n=2000）100g，0.01g水，丁酮80g，在0.01g催化剂氯化铝催化下，在60℃下水解缩合反应6小时，旋转蒸发除去丁酮，在产物的FT-IR中，910cm^-1左右出现环氧基的吸收峰，3400cm^-1左右聚硅氧烷端羟基的吸收峰消失，说明生成了有机硅环氧化合物。

（2）有机硅改性环氧地坪涂料的制备：将100g邻甲酚醛环氧树脂（环氧值：0.51mol/100g），50g上述制备的有机硅环氧化合物，10g碳酸钙，0.05g分散剂BYK-P163，18g聚氨酯（W8130），1g四甲基氢氧化铵，0.1g流平剂EFKA3777，0.05g消泡剂BYK066，6g钛白粉，5g醋酸丁酯搅拌均匀后直接进行涂层，固化后，测试环氧地坪涂料的各项性能。其性能测试按照如下的测试方法进行：硬度采用标准GB/T6739-1996（铅笔硬度测定法）测定，耐磨性采用标准GB/T1768-2006测定，耐冲击性能采用标准GB/T22374-2008中6.4.9的方法进行测试。按照本实施例制备的环氧地坪涂料的硬度为2H，耐磨性为0.018，冲击强度为Ⅱ级，涂层表面无裂痕无脱落。

实施例5

（1）有机硅环氧化合物的制备：将γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷10g，2-（3，4-环氧环己烷基）乙基三甲氧基硅烷10g，聚二甲基硅烷100g（n=100），1.5g水，二甲苯60g，在0.5g催化剂三苯基磷催化下，在80℃下水解缩合反应4小时，旋转蒸发除去二甲苯，在产物的FT-IR中，910cm^-1左右出现环氧基的吸收峰，3400cm^-1左右聚硅氧烷端羟基的吸收峰消失，说明生成了有机硅环氧化合物

（2）有机硅改性环氧地坪涂料的制备：将20g邻甲酚醛环氧树脂（环氧值：0.51mol/100g），10g双酚A酚醛环氧树脂（环氧值：0.54mol/100g），70g双酚A型环氧树脂（环氧值：0.41mol/100g），15g上述制备的有机硅环氧化合物，2g环氧丙烷苄基醚，100g二氧化硅，100g碳酸钙，10g分散剂BYK-P163，5g 2,4-二甲基二异氰酸酯，1.5g 2-甲基咪唑，5g流平剂EFKA3777，5g消泡剂BYK066，10g氧化铁红，50g甲苯，25g二甲苯搅拌均匀后直接进行涂层，固化后，测试环氧地坪涂料的各项性能。其性能测试按照如下的测试方法进行：硬度采用标准GB/T6739-1996（铅笔硬度测定法）测定，耐磨性采用标准GB/T 1768-2006测定，耐冲击性能采用标准GB/T22374-2008中6.4.9的方法进行测试。按照本实施例制备的环氧地坪涂料的硬度为H，耐磨性为0.023，冲击强度为Ⅱ级，涂层表面无裂痕无脱落。

实施例6

（1）有机硅环氧化合物的制备：将γ-(2,3-环氧丙氧)丁基三乙氧基硅烷5g，聚二甲基硅烷100g（n=650），2.5g水，溶剂甲苯30g，在0.1g催化剂三苯基磷催化下，在90℃下水解缩合反应3小时，旋转蒸发除去甲苯，在产物的FT-IR中，910cm^-1左右出现环氧基的吸收峰，3400cm^-1左右聚硅氧烷端羟基的吸收峰消失，说明生成了有机硅环氧化合物。

（2）有机硅改性环氧地坪涂料的制备：将0.51mol/100g的双酚A型环氧树脂，有机硅环氧化合物和4,4-二氨基二苯基甲烷（MDA），二氧化硅，环氧稀释剂，促进剂，分散剂BYK106，流平剂FKA3777，消泡剂BYK066，氧化铁红，丁酮按照表1所示的重量比配制成环氧地坪涂料。表1中地坪涂料的硬度采用标准GB/T6739-1996（铅笔硬度测定法）测定，耐磨性采用标准GB/T 1768-2006测定，耐冲击性能采用标准GB/T22374-2008中6.4.9的方法进行测试。由表1可以看出，与对比例配方A的环氧地坪涂料相比，使用本发明所制备的有机硅环氧化合物后，地坪涂料的耐磨性增加，耐冲击性能达到Ⅱ级。且耐磨性能随着添加量的提高而提高。有效的提高了地坪涂料的耐冲击性能及耐磨性。

表1环氧地坪涂料的配方

物料	A/g	B/g	C/g
				双酚A环氧树脂	100	100	100
有机硅环氧化合物	0	40	10
				MDA	20	20	20
环氧丙烷苄基醚	10	10	10
				二氧化硅	100	100	100
分散剂BYK163	1	1	1
				四甲基氢氧化铵	0.05	0.05	0.05
流平剂FKA3777	0.5	0.5	0.5
				消泡剂BYK106	1	1	1
氧化铁红	2	2	2
				丁酮	60	60	60
硬度	H	2H	H
				耐磨性	0.023	0.019	0.021
冲击性能	Ⅰ级	Ⅱ级	Ⅱ级

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种有机硅改性环氧地坪涂料，其特征在于包含以下按质量份计的组分：环氧树脂100份、有机硅环氧化合物0.1～50份、环氧稀释剂0～15份、填料10～200份、分散剂0.01～10份、固化剂5～50份、促进剂0～1.5份、流平剂0.1～5份、消泡剂0.05～5份、着色剂0.5～10份以及有机溶剂A 0～80份；

所述的有机硅环氧化合物的结构式如式I所示：

（式I）；

其中，n为50～2000的整数；

R的结构如式II所示：

（式II）；

其中，R₂是碳链长度为C1～C4的烷基；n1为1～7的整数。

2.根据权利要求1所述的有机硅改性环氧地坪涂料，其特征在于：所述的有机硅环氧化合物通过如下方法制备得到：将100质量份聚二甲基硅氧烷、0.2～30质量份硅烷偶联剂、0.01～5质量份水、0～80质量份有机溶剂B和0.01～0.5质量份催化剂混合，于50～130℃反应，浓缩干燥，得到有机硅环氧化合物；

所述的硅烷偶联剂的结构式如式III所示：

（式III）；

其中，R₁的结构式如式IV所示：

（式IV）；

R₂是碳链长度为C1～C4的烷基；n1为1～7的整数。

3.根据权利要求2所述的有机硅改性环氧地坪涂料，其特征在于：

所述的反应的时间为2～10小时；

所述的聚二甲基硅氧烷为聚合度n为50～2000的聚二甲基硅氧烷；

所述的硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷、2-（3，4-环氧环己烷基）乙基三乙氧基硅烷、2-（3,4-环氧环己烷基）乙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷或γ-环氧丙氧基三丁氧基硅烷中的至少一种；

所述的催化剂为二月桂二丁基酸锡、三苯基磷、三乙胺、氯化铝、氯化锌或二氯化锡。

4.根据权利要求1所述的有机硅改性环氧地坪涂料，其特征在于：

所述的环氧树脂为液体环氧树脂；

所述的环氧稀释剂为缩水甘油酯类的化合物；

所述的分散剂为低分子量不饱和多元羧酸聚合物溶液；

所述的促进剂为咪唑及咪唑衍生物、叔胺、季胺盐、有机碱或路易斯酸；

所述的流平剂为氟碳流平剂；

所述的消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂。

5.根据权利要求4所述的有机硅改性环氧地坪涂料，其特征在于：所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂、双酚F型环氧树脂、邻甲基酚醛环氧树脂、酚醛环氧树脂或双酚A型酚醛环氧树脂中的一种或至少两种；

所述的环氧稀释剂为环氧丙烷丁基醚、C12～C14脂肪醇缩水甘油醚、环氧丙烷苯基醚或环氧丙烷苄基醚中的一种或至少两种；

所述的分散剂为BYK-P104、BYK-P105或BYK163中的至少一种；

所述的咪唑衍生物为2-乙基-4-甲基咪唑或2-甲基咪唑；

所述的有机碱为四甲基氢氧化铵；

所述的路易斯酸为氯化铝、氯化锌或二氯化锡中的至少一种；

所述的流平剂为氟碳流平剂为EFKA3777；

所述的消泡剂为消泡剂BYK066。

6.根据权利要求1所述的有机硅改性环氧地坪涂料，其特征在于：

所述的着色剂为钛白粉、炭黑、酞菁、铬黄、耐晒黄、氧化铁红或氧化铁黑中的一种或至少两种；

所述的有机溶剂A为二甲苯、甲苯，苯甲醇、丁酮、甲基异丁基甲酮或醋酸丁酯中的一种或者至少两种。

7.权利要求1～6任一项所述的有机硅改性环氧地坪涂料的制备方法，其特征在于包含以下步骤：

（2）有机硅改性环氧地坪涂料的制备：按质量份计，环氧树脂100份、有机硅环氧化合物0.1～50份、环氧稀释剂0～15份、填料10～200份、分散剂0.01～10份、固化剂5～50份、促进剂0～1.5份、流平剂0.1～5份、消泡剂0.05～5份、着色剂0.5～10份以及有机溶剂A 0～80份搅拌均匀，得到有机硅改性环氧地坪涂料。

8.根据权利要7所述的有机硅改性环氧地坪涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述的反应的时间为2～10小时。

9.权利要求1～6任一项所述的有机硅改性环氧地坪涂料在建筑领域中的应用。