CN103436142B - 一种抗静电自洁光固化涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种改性绿色环保水性环氧树脂及其抗静电自洁光固化涂料的制备方法，本发明制备的产品是一种水性单组份常温光固化的涂料，且该涂料具备自洁功能、防静电功效。产品通过选用合适的环氧树脂，并对环氧树脂进行接枝共聚改性，制成水性环氧乳液，并用环氧脂肪酸甲酯对水性环氧乳液进行改性，最后用有机硅氧烷对改性环氧乳液进行改性，通过加入光引发剂、纳米导电材料制备成了本产品。该产品环保无毒，环境友好，同时保持了环氧树脂性能优良特性，具备高度自清洁功效，良好的防静电功能。产品主要用于油罐防腐、化工防腐、电子厂房、印刷厂、军工、粉体、机房、仓库、实验室、医院、停车场等需要防静电、防腐自清洁的场所。

Description

一种抗静电自洁光固化涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种抗静电自洁光固化涂料及其制备方法，该涂料主要应用于厂房、机房、仓库、实验室、医院、停车场、化工厂等。

背景技术

环氧树脂以其优良的物理机械性能、粘结性能和工艺性能被广泛应用于涂料行业，使用的环氧树脂占总量的一半以上。目前常用的环氧树脂涂料多为溶剂型，使用时挥发出大量的有机溶剂（VOC），对环境污染严重，产生光化学烟雾，随着人们对健康、安全、环保和节能意识的增强，无污染低VOC甚至零VOC环境友好型涂料日趋收到重视。目前市场上广泛使用的水性环氧树脂均为双组分体系，使用期短，在室温固化时反应时间长。本发明采用化学改性法制得光固化环氧树脂乳液，其乳液粒子尺寸较小，为纳米级，该产品不仅便于施工，而且环保无毒，环境友好，同时保持了环氧树脂性能优良特性。另外，目前一些涂料使用场合要求疏水、疏油、防静电，涂料具备高度自清洁功效，因此研发出具备超疏水、疏油、防静电的功能型环氧树脂涂料具有非常重要的意义。此类涂料主要用于油罐防腐、化工防腐、电子厂房、印刷厂、军工、粉体等一切需要防静电、防腐自清洁的场所。

发明内容

本发明的目的是提供一种改性绿色环保水性环氧树脂及其抗静电自洁光固化涂料的制备方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：

一种抗静电自洁光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：

第一步：

将丙二醇丁醚、正丁醇、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸、三苯基膦、对羟甲基苯酚、过氧化二苯甲酰（BPO）、环氧脂肪酸甲酯加入到反应釜中，升温到115℃，保持1小时，调整温度至105℃，加入环氧树脂E-06与E20，再升温至115℃，保持30分钟，调整温度至70℃得到改性环氧树脂水性乳液。所用丙二醇丁醚、正丁醇、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸、三苯基膦、对羟甲基苯酚、过氧化二苯甲酰（BPO）、环氧脂肪酸甲酯、环氧树脂E06、环氧树脂E20的质量比例为：300-500﹕300-500﹕5-8﹕30-50﹕5-9﹕5-9﹕8-10﹕150-200﹕200-300﹕200-300。

第二步：

将第一步制得的改性环氧树脂水性乳液加入到反应釜中，加入乙烯基三甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡催化剂，升温至90℃，加入适量蒸馏水，保持4小时，得到半透明粘稠物，冷却至60℃，加入N，N-二甲基乙醇胺，调整物料中和度为80%-90%， pH值为7-7.3，得到改性环氧树脂乳液。所用第一步制得的改性环氧树脂水性乳液、乙烯基三甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡催化剂、蒸馏水、N，N-二甲基乙醇胺的质量比例为：800-1000﹕20-30﹕3-5﹕100-150﹕30-50。

第三步：

将乙酸乙酯、丙酮、第二步制备好的改性环氧树脂乳液加入到反应釜中，然后加入丙烯酸全氟烷基乙基酯、光引发剂369、纳米导电二氧化钛，升温至80℃，充分搅拌30分钟，自然降温，放置24小时，制得本发明产品。所用乙酸乙酯、丙酮、第二步制备好的改性环氧树脂乳液、丙烯酸全氟烷基乙基酯、光引发剂369、纳米导电二氧化钛的质量比例为：300-400﹕300-400﹕800-1000﹕8-10﹕8-10﹕30-50。

本发明的创新性：

1、利用环氧脂肪酸甲酯改性环氧树脂，用有机硅氧烷改性水性环氧树脂，制得性能优良的光固化水性环氧树脂涂料。

2、含氟材料均能表现出强的憎水和憎油性能，利用含氟嵌段共聚物—丙烯酸全氟烷基乙基酯对水性环氧树脂乳液进行改性，制备出超疏水环氧涂料，将“荷叶效应”引入到环氧涂料中。

3、在环氧树脂水性乳液中添加了纳米导电二氧化钛，使涂料具备抗静电性能，又增加了涂料的疏水性。

本发明产品的优点：

1、本发明产品环保无毒、是单组份体系，常温下光固化，施工方便，固化物性能优良。

2、通过环氧脂肪酸甲酯对环氧树脂的改性，改善了环氧树脂固化后内应力高、固化后脆，韧性不足，易开裂，耐冲击差等缺点。

3、利用乙烯基三甲氧基硅烷对环氧树脂进行改性，改善了环氧树脂的耐热性、韧性、降低了环氧树脂的内应力。

4、本发明制备的涂料具有自清洁效能，具备“荷叶效应”。

在一些油罐防腐、化工厂地坪、大型车库、工厂车间、空气里面是含有油分（因为汽车和工厂排出的尾气是含有油分的），容易污染传统涂料，而本发明产品不但疏水更可疏油。由于本涂料的水接触角高度140°以上，表面具有超疏水以及自洁特性。

5、产品具备良好的导静电、防腐蚀性能，导电性持久，能满足现代科技和生产发展对地坪高度洁净和防静电、防腐蚀性能的要求，是地坪涂料及涂装系统复合型功能化的发展趋势，应用现状和前景十分广阔。该涂料作为地坪涂料具有附着力极好、整体无缝易清洁、无毒环保、耐磨、抗冲击、耐水、酸、碱、盐等化学药品及油渍侵蚀，抗静电效果持久有效、广泛应用于电子厂房、印刷厂、军工、化工、粉体等一切需要防静电或防爆防腐的场所。

所用主要原材料说明：

环氧树脂：E-06，平均分子量2900，规格，工业级。

环氧树脂：E20，平均分子量900，规格，工业级。

丙二醇丁醚：溶剂，分析纯。

正丁醇：溶剂，分析纯。

γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷：，活性官能团，无色液体；分子量：236.1。

甲基丙烯酸：分析纯。

三苯基膦：催化剂，淡黄色粘稠液体，酯化率98.1%。

对羟甲基苯酚：阻聚剂，分析纯。

过氧化二苯甲酰（BPO）：引发剂，分析纯。

环氧脂肪酸甲酯：无色无味浅黄色液体，工业级；

乙烯基三甲氧基硅烷（VTMO）：分析纯。

二月桂酸二丁基锡（C-101）：催化剂，分析纯。

N，N-二甲基乙醇胺：活性中和剂，分析纯。

乙酸乙酯：溶剂，分析纯。

丙酮：溶剂，分析纯。

丙烯酸全氟烷基乙基酯：含氟嵌段共聚物，无色或浅黄色固体。

光引发剂369：浅黄色粉末晶体，高效UV紫外光引发剂。

纳米导电二氧化钛：抗静电剂，灰白色粉末。

具体实施方式

以下结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

一种抗静电自洁光固化涂料及其制备方法，包括以下步骤：

第一步：

将300-500Kg丙二醇丁醚、300-500Kg正丁醇、5-8Kgγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、30-50Kg甲基丙烯酸、5-9Kg三苯基膦、5-9Kg对羟甲基苯酚、8-10Kg过氧化二苯甲酰、150-200Kg环氧脂肪酸甲酯加入到反应釜中，升温到115℃，保持1小时，调整温度至105℃，加入200-300Kg环氧树脂E-06、200-300Kg环氧树脂E20，再升温至115℃，保持30分钟，调整温度至70℃。

第二步：

将第一步制得的改性环氧树脂水性乳液800-1000Kg加入到反应釜中，加入20-30Kg乙烯基三甲氧基硅烷、3-5Kg二月桂酸二丁基锡催化剂，升温至90℃，加入100-150Kg蒸馏水，保持4小时，得到半透明粘稠物，冷却至60℃，加入30-50KgN，N-二甲基乙醇胺，调整物料中和度为80%-90%，pH值为7-7.3。

第三步：

将300-400Kg乙酸乙酯、300-400Kg丙酮、800-1000Kg第二步制备好的改性环氧树脂乳液加入到反应釜中，然后加入8-10Kg丙烯酸全氟烷基乙基酯、8-10Kg光引发剂369、30-50Kg纳米导电二氧化钛，升温至80℃，充分搅拌均匀30分钟，自然降温，放置24小时，制得本发明产品。

实施例1：

抗静电自洁光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：

第一步：

将300Kg丙二醇丁醚、300Kg正丁醇、5Kgγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、30Kg甲基丙烯酸、5Kg三苯基膦、5Kg对羟甲基苯酚、8Kg过氧化二苯甲酰、150Kg环氧脂肪酸甲酯加入到反应釜中，升温到115℃，保持1小时，调整温度至105℃，加入2000Kg环氧树脂E06、200Kg环氧树脂E20，再升温至115℃，保持30分钟，调整温度至70℃。

第二步：

将第一步制得的改性环氧树脂水性乳液800Kg加入到反应釜中，加入20Kg乙烯基三甲氧基硅烷、3Kg二月桂酸二丁基锡催化剂，升温至90℃，加入100Kg蒸馏水，保持4小时，得到半透明粘稠物，冷却至60℃，加入30KgN，N-二甲基乙醇胺，调整物料中和度为80%-90%，pH值为7-7.3。

第三步：

将300Kg乙酸乙酯、300Kg丙酮、800Kg第二步制备好的改性环氧树脂乳液加入到反应釜中，然后加入8Kg丙烯酸全氟烷基乙基酯、8Kg光引发剂369、30Kg纳米导电二氧化钛，升温至80℃，充分搅拌均匀30分钟，自然降温，放置24小时，制得本发明产品。

产品性能测试如下： 1、乳液外观，白色乳液泛蓝；2、黏度（25℃）160cp；3、硬度，5H；4、固化涂膜外观，无色透明，平整光滑；5、附着力，0级；6、光泽度（60°），高光；7、柔韧性（mm），0.5；8、抗冲击强度（kg·cm），89；9、耐水性（1周），无变化；10、耐酸性（96h），无变化；11、耐碱性（96h），无变化；12、表面电阻（Ω），1.0×10⁶；13、接触角，144°。

实施例2：

同实施例1，不同的是：

第一步：

500Kg丙二醇丁醚、500Kg正丁醇、8Kgγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、50Kg甲基丙烯酸、9Kg三苯基膦、9Kg对羟甲基苯酚、10Kg过氧化二苯甲酰、200Kg环氧脂肪酸甲酯

第二步：

改性环氧树脂水性乳液1000Kg， 30Kg乙烯基三甲氧基硅烷、5Kg二月桂酸二丁基锡催化剂， 50KgN，N-二甲基乙醇胺。

第三步：

400Kg乙酸乙酯、400Kg丙酮、1000Kg第二步制备好的改性环氧树脂乳液，10Kg丙烯酸全氟烷基乙基酯、10Kg光引发剂369、50Kg纳米导电二氧化钛。

产品性能测试如下： 1、乳液外观，白色乳液泛蓝；2、黏度（25℃）180cp；3、硬度，5H；4、固化涂膜外观，无色透明，平整光滑；5、附着力，0级；6、光泽度（60°），高光；7、柔韧性（mm），0.5；8、抗冲击强度（kg·cm），96；9、耐水性（1周），无变化；10、耐酸性（96h），无变化；11、耐碱性（96h），无变化；12、表面电阻（Ω），6.5×10⁴；13、接触角，153°。

实施例3：

同实施例1，不同时的是：

第一步：

400Kg丙二醇丁醚、400Kg正丁醇、7Kgγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、40Kg甲基丙烯酸、7Kg三苯基膦、7Kg对羟甲基苯酚、9Kg过氧化二苯甲酰、180Kg环氧脂肪酸甲酯，250Kg环氧树脂E06、250Kg环氧树脂E20。

第二步：

将第一步制得的改性环氧树脂水性乳液900Kg，25Kg乙烯基三甲氧基硅烷、4Kg二月桂酸二丁基锡催化剂，40KgN，N-二甲基乙醇胺。

第三步：

350Kg乙酸乙酯、350Kg丙酮、900Kg第二步制备好的改性环氧树脂乳液，9Kg丙烯酸全氟烷基乙基酯、9Kg光引发剂369、40Kg纳米导电二氧化钛。

产品性能测试如下： 1、乳液外观，白色乳液泛蓝；2、黏度（25℃）170cp；3、硬度，5H；4、固化涂膜外观，无色透明，平整光滑；5、附着力，0级；6、光泽度（60°），高光；7、柔韧性（mm），0.5；8、抗冲击强度（kg·cm），90；9、耐水性（1周），无变化；10、耐酸性（96h），无变化；11、耐碱性（96h），无变化；12、表面电阻（Ω），3.5×10⁵；13、接触角，150°。

Claims (2)

1.一种抗静电自洁光固化涂料的制备方法，包括以下步骤：

第一步：

将丙二醇丁醚、正丁醇、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸、三苯基膦、对羟甲基苯酚、过氧化二苯甲酰、环氧脂肪酸甲酯加入到反应釜中，升温到115℃，保持1小时，调整温度至105℃，加入环氧树脂E06和E20，再升温至115℃，保持30分钟，调整温度至70℃得到改性环氧树脂水性乳液；所用丙二醇丁醚、正丁醇、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸、三苯基膦、对羟甲基苯酚、过氧化二苯甲酰、环氧脂肪酸甲酯、环氧树脂E06和环氧树脂E20的质量比例为：300-500﹕300-500﹕5-8﹕30-50﹕5-9﹕5-9﹕8-10﹕150-200﹕200-300﹕200-300；

第二步：

将第一步制得的改性环氧树脂水性乳液加入到反应釜中，加入乙烯基三甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡催化剂，升温至90℃，加入蒸馏水，保持4小时，得到半透明粘稠物，冷却至60℃，加入N，N-二甲基乙醇胺，调整物料中和度为80%-90%，pH值为7-7.3，得到改性环氧树脂乳液；所用改性环氧树脂水性乳液、乙烯基三甲氧基硅烷、二月桂酸二丁基锡催化剂、蒸馏水和N，N-二甲基乙醇胺的质量比例为：800-1000﹕20-30﹕3-5﹕100-150﹕30-50；

第三步：

将乙酸乙酯、丙酮、第二步制备好的改性环氧树脂乳液加入到反应釜中，然后加入丙烯酸全氟烷基乙基酯、光引发剂369和纳米导电二氧化钛，升温至80℃，充分搅拌30分钟，自然降温，放置24小时，制得抗静电自洁光固化涂料；所用乙酸乙酯、丙酮、改性环氧树脂乳液、丙烯酸全氟烷基乙基酯、光引发剂369和纳米导电二氧化钛的质量比例为：300-400﹕300-400﹕800-1000﹕8-10﹕8-10﹕30-50。

2.由权利要求1所述方法制得的抗静电自洁光固化涂料。