CN104245867A - 环氧硅氧烷涂料组合物 - Google Patents

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Abstract

描述了环氧-聚硅氧烷基涂料和地板组合物，其在固化后表现出改进的挠性和优异的耐候性和耐腐蚀性。可以通过将聚硅氧烷、环氧树脂材料和固化体系合并来制备该环氧-聚硅氧烷聚合物涂料组合物，该固化体系包括选自二烷氧基官能氨基硅烷、三烷氧基官能氨基硅烷和氨基官能聚硅氧烷树脂的化合物的混合物，其中该混合物的平均烷氧基官能度值是2.0-2.8。

Description

环氧硅氧烷涂料组合物
发明领域
本发明涉及可用于保护性涂层等的环氧树脂基组合物，和更具体的，涉及环氧-聚硅氧烷聚合物组合物，其具有改进的挠性、耐候性性能和降低的收缩率以及具有与常规的环氧聚硅氧烷涂料配方相当的耐腐蚀性、压缩强度和耐化学品性。
发明背景
环氧涂料是公知的，并且已经在商业上赢得认可，作为保护性和装饰性涂层，用于维护、海运、构造、建筑、飞机、汽车、地板和产品整饰市场中的钢、铝、镀锌、木材和混凝土。用于制备这些涂料的基础原材料通常包含基本组分(a)环氧树脂，(b)硬化剂，和(c)颜料，集料或者其他组分。
环氧树脂是每个分子中具有超过一个1，2-环氧基团的那些，并且其可以是饱和的或者不饱和的，脂肪族的，脂环族的或者杂环的。该环氧树脂通常包含缩水甘油基酯或者缩水甘油基醚基团和每个环氧的重量是大约100-大约5000。硬化剂典型的选自通用种类的脂肪族胺类或者脂肪族胺加成物类、聚酰胺类、聚酰胺型胺类、脂环族胺类、芳族胺类、曼尼希碱类、酮亚胺类、和羧酸衍生物。颜料和集料包括例如二氧化钛和其他无机和有机着色颜料、二氧化硅、硫酸钡、硅酸镁、硅酸钙、气相法二氧化硅、石榴石、长石、炭黑等。
环氧基保护性涂料代表了最广泛使用的腐蚀控制方法之一。它们可以用于在从大气曝露延伸到完全浸入强腐蚀性溶液中的宽范围的腐蚀性条件下，为钢、混凝土、铝和其他结构提供长期保护。在过去20年中，这些涂料是由用脂肪族多胺或者聚酰胺树脂固化的固体或液体环氧树脂配制的，例如Shell Epon 1001，或者Epon 828环氧树脂，其是用二亚乙基三胺(DETA)或者Versamid 100系列聚酰胺固化的。在典型的双包装涂料体系中，环氧树脂组分通常是载色剂，用于颜料研磨和其他集料和不同的添加剂的分散。
环氧基保护性涂层具有许多性能，这使得它们作为涂料是令人期望的。它们易于获得和易于通过许多方法来施涂，包括喷涂、辊涂和刷涂。它们能够良好附着于钢、混凝土和其他基底上，具有低的湿蒸气透过率，充当了水、氯化物和硫酸盐离子进入的阻挡层，在多种大气曝露条件下提供了优异的腐蚀保护和对许多化学品和溶剂具有良好的耐性。
环氧基材料也可以作为主要用于混凝土上的表面涂覆剂或者地板材料来配制。例如，一种商业上成功的环氧基地板材料利用了液体双酚A环氧树脂和改性脂肪族多胺以及相组合的分级硅砂集料。
某些环氧基涂层和地板材料不会表现出良好的日光耐候性。虽然这样的涂层能够保持它们的耐化学品性和耐腐蚀性，但是曝露于日光的紫外(UV)光分量会导致被称作粉化的表面降解现象，其改变了初始涂层的颜色和光泽保持性二者。在期望或者需要颜色和光泽保持性之处，环氧保护性涂层典型的顶涂有更耐候性涂层，例如醇酸、乙烯基或者脂肪族聚氨酯涂层。最终的结果是两层或者有时候三层涂层体系，其提供了期望的耐腐蚀性和耐候性，但是其的施涂也是劳动密集型和昂贵的。
另外，环氧基涂层和地板材料需要耐机械作用。例如，涂覆的材料会经历冲击或者挠曲，这会导致环氧涂层中的裂纹或者其他缺陷。随后曝露于大气或者化学品会导致化学品与下面的表面材料接触，潜在的产生下面的材料的氧化，环氧涂层从下面的降解和/或环氧涂层与表面的分离。
虽然环氧基涂层和地板材料已经赢得了广泛的商业认可，但是仍然需要环氧基材料具有改进的耐化学品性和耐腐蚀性，耐机械作用(例如挠曲或冲击)，和改进的颜色或者光泽保持性。在它们会曝露于日光的任何之处，需要具有改进的颜色和光泽保持性的环氧涂层和地板材料。不粉化和不需要耐候性顶涂层的环氧涂层是令人期望的。需要将具有改进的耐化学品、耐腐蚀、耐冲击、耐挠曲和耐磨性的涂料和地板材料用于初级和次级化学容纳结构二者，用于保护化学、发电、有轨车、下水道和废水处理、汽车以及纸张和纸浆加工工业中的钢和混凝土。在工业环境例如航运和收货码头中需要改进的环氧基地板树料，在其中可以预期会发生重的冲击负荷，对于地板来说，其必须用蒸气和侵蚀性化学品(例如食品加工、肉类包装和饮料工业中所用的那些)来重复清洗，并且其中苛性的、酸性的和高反应性化学品的泄露会是不可避免的。
所以，本发明提供了新的环氧基涂料和地板组合物，其表现出一种或多种的改进的耐化学品性、耐候性、耐腐蚀性、耐机械作用、挠性、高的拉伸和压缩强度、和优异的耐冲击和耐磨性。
发明内容
本发明提供了新的环氧-聚硅氧烷聚合物涂料组合物。根据第一实施方案，本发明提供了一种环氧-聚硅氧烷聚合物涂料组合物，其包含水，具有下式的聚硅氧烷：
非芳族环氧树脂，其具有超过一个1，2-环氧基团/分子和环氧当量是100-5000；和包含烷氧基官能氨基硅烷混合物的固化体系，其中该混合物的平均烷氧基官能度值是2.0-2.8和其中该合并的组合物反应来形成交联的环氧聚硅氧烷聚合物结构。根据该聚硅氧烷分子式，每个R1选自羟基或者具有最高6个碳原子的烷基、芳基或者烷氧基，每个R2选自氢或者具有最高6个碳原子的烷基或者芳基，和其中对n进行选择，以使得该聚硅氧烷的分子量是400-10000。
在另外一个实施方案中，本发明提供了一种环氧-聚硅氧烷聚合物涂料组合物，其包含水，20-80重量％的具有下式的聚硅氧烷：
20-80重量％的非芳族环氧树脂，其具有超过一个1，2-环氧基团/分子和环氧当量是100-5000；最高15重量％的固化促进剂，其包含辛酸盐、十二烷酸盐或环烷酸盐形式的锡催化剂；最高15重量％的基于蓖麻油的缩水甘油基醚的柔性环氧树脂，其的环氧当量是200-1000；和5-40重量％的固化体系，其包含至少一种二烷氧基官能氨基硅烷和至少一种三烷氧基官能氨基硅烷的混合物，其中该混合物的平均烷氧基官能度值是2.0-2.8，并且以这样的量加入，其足以在涂料组合物中提供胺当量与环氧当量之比为0.7∶1.0-1.3∶1.0，和其中该合并的组合物反应来形成交联的环氧聚硅氧烷聚合物结构。根据该聚硅氧烷分子式，每个R1选自羟基或者具有最高6个碳原子的烷基、芳基或者烷氧基，每个R2选自氢或者具有最高6个碳原子的烷基或者芳基，和其中对n进行选择，以使得该聚硅氧烷的分子量是400-10000。该二烷氧基官能氨基硅烷具有通式：
和该三烷氧基官能氨基硅烷具有通式：
其中每个R5是独立的选自芳基、烷基、二烷基芳基、烷氧基烷基、烷基氨基烷基或者环烷基的二官能有机基团，和R6和R7每个独立的选自烷基、羟基烷基、烷氧基烷基或者羟基烷氧基烷基，其中该R6和R7基团每个包含小于大约6个碳原子。
在另外一个实施方案中，本发明提供一种方法，其通过用涂料组合物涂覆表面，来保护基底表面免受一种或多种化学品、腐蚀和大气的不期望的影响，所述涂料组合物是通过包含下面步骤的方法来制备的：制备树脂组合物，将固化体系加入该树脂组分来形成完全固化的环氧改性的聚硅氧烷涂料组合物，其中该混合物的平均烷氧基官能度值是2.0-2.8和其中该合并的组合物反应来形成交联的环氧聚硅氧烷聚合物结构，和在该组合物完全固化之前，将该涂料组合物施涂到待保护的基底表面上。该树脂组合物包含水，具有下式的聚硅氧烷：
非芳族环氧树脂，其具有超过一个1，2-环氧基团/分子和环氧当量是100-5000。根据该聚硅氧烷分子式，每个R1选自羟基或者具有最高6个碳原子的烷基、芳基或者烷氧基，每个R2选自氢或者具有最高6个碳原子的烷基或者芳基，和其中对n进行选择，以使得该聚硅氧烷的分子量是400-10000。该固化体系包含至少一种二烷氧基官能氨基硅烷和至少一种三烷氧基官能氨基硅烷的混合物，和任选的固化促进剂，其包含至少一种金属催化剂。
具体实施方式
本发明提供环氧改性的聚硅氧烷涂料组合物，其表现出相对于传统环氧聚硅氧烷材料改进的性能。当配制为涂料材料时，与用常规的环氧改性的聚硅氧烷涂料组合物涂覆的表面相比，对于用该涂料组合物涂覆的表面来说，根据本发明不同的实施方案的组合物表现出改进的性能，例如但不限于耐化学品性，耐腐蚀或氧化性，和/或改进的耐候性。
同样，应当理解其中所述的任何数值范围目的是包括处于其中的全部的子范围。例如范围“1-10”目的是包括在所述的最小值1和所述的最大值10之间(并包括其)的全部子范围，即，具有最小值等于或者大于1和最大值等于或者小于10。
在本申请中，单数的使用包括复数和包含单数的复数，除非另有明确规定。另外，在本申请中，使用“或者”表示“和/或”，除非另有明确规定，即使在某些情况中可以明确使用“和/或”。
如此处使用的，除非另有明确规定，否则全部数字例如表示数值、范围、量或百分比的那些可以解读为是用措辞“大约”作为前缀的，即使该术语没有明确出现。因此，除非有相反的指示，否则下面的说明书中阐明的数值可以声称可以根据本发明的实践所寻求获得的期望的性能而变化。最起码，和并非打算使用等价原则来限制权利要求的范围，每个数字参数应当至少按照所报告的有效数字的数值和通过使用通常的四舍五入技术来解释。
虽然阐明本发明不同的实施方案的宽的范围的数值范围和参数是近似的，但是在具体实施例中所述的数值是尽可能精确来记录的。但是任何数值本质上包含了由它们各自的测试测量中存在的标准偏差所必然形成的某些误差。
根据不同的实施方案，本发明提供了一种环氧-聚硅氧烷聚合物涂料组合物，其适于涂覆表面和提供改进的耐化学品、耐腐蚀和/或耐候性。该环氧-聚硅氧烷聚合物涂料可以包含水，包含聚硅氧烷和非芳族环氧树脂的树脂组分，和固化体系，其中该合并的组合物反应来形成交联的环氧-聚硅氧烷聚合物结构。在某些实施方案中，该涂料组合物可以进一步包含基于蓖麻油的缩水甘油基醚的柔性环氧树脂。在其他实施方案中，该涂料组合物可以任选的包含固化促进剂，其包含至少一种金属催化剂。
关于树脂组分，该树脂可以包含聚硅氧烷，环氧树脂和任选的有机氧硅烷的混合物。关于用于构成树脂组分的聚硅氧烷，该聚硅氧烷的不同的实施方案包括但不限于具有式I的那些：
其中每个R1可以选自羟基以及具有最高6个碳原子的烷基、芳基或者烷氧基。每个R2可以选自氢以及具有最高6个碳原子的烷基和芳基。在式I中，n可以是整数，选择它以使得该聚硅氧烷的分子量是大约400-大约10000道尔顿。在具体的实施方案中，R1和R2可以包含具有小于6个碳原子的基团，例如来促进该聚硅氧烷的快速水解，该反应可以通过水解的醇类似物产物的挥发性来驱动。在某些实施方案中，具有大于6个碳原子的R1和R2基团会削弱该聚硅氧烷的水解，这归因于每个醇类似物相对低的挥发性。甲氧基、乙氧基和硅烷醇官能聚硅氧烷(其具有所选择的n，以使得分子量是大约400-大约2000)可以用于具体的实施方案中来配制本发明的涂料组合物。
根据不同的实施方案，合适的甲氧基官能聚硅氧烷可以包括：市售自DowCorning的DC-3074和DC-3037；市售自位于Adrian，Mich的Wacker的GE SR191和SY-550。硅烷醇官能聚硅氧烷包括但不限于Dow Corning的DC840、Z6018、Q1-2530和6-2230中间体。根据不同的实施方案，该涂料组合物可以包含大约20-大约80重量％的聚硅氧烷。在其他实施方案中，该涂料组合物可以包含大约15-大约65重量％的聚硅氧烷。在一种实施方案中，该涂料组合物可以包含大约31重量％的聚硅氧烷。
用于形成本发明的涂料实施方案的合适的环氧树脂可以包括非芳族环氧树脂，其每个分子包含超过一个和在某些实施方案中两个1，2-环氧基团。如此处使用的，术语“环氧化物树脂”和“环氧树脂”是可交替使用的。在具体的实施方案中，该环氧树脂可以是液体而非固体，并且环氧当量可以是大约100-大约5000，在其他实施方案中是大约100-大约2000，和在仍然的其他实施方案中是大约100-500，并且具有大约2的反应性。
在某些实施方案中，该环氧树脂可以是非芳族氢化环己烷二甲醇和二缩水甘油基醚的氢化双酚A型环氧树脂，例如市售自德克萨斯州休斯顿的ShellChemical的Eponex 1510和Eponex 1513(氢化的双酚A-表氯醇环氧树脂)；市售自Monsanto，Springfield，MA.的Santolink LSE-120；市售自PacificAnchor，Allentown，PA.的Epodil 757(环己烷二甲醇二缩水甘油基醚)；市售自Ciba Geigy，Hawthorne，NY的Araldite XUGY358和PY327；市售自Rhone-Poulene，Lousiville，KY.的Epirez 505；市售自Reichold，Pensacola，FL.的Aroflint 393和607；和市售自Union Carbide，Tarrytown，NY的ERL4221。其他合适的非芳族环氧树脂可以包括市售自日本的Adeka的EP-4080E(脂环族环氧树脂)；DER 732和DER 736。在具体的实施方案中，该环氧树脂可以是EP-4080E。这样的非芳族氢化的环氧树脂由于它们大约2的有限的反应性而会是期望的，其促进了线性环氧聚合物的形成和抑制了交联的环氧聚合物的形成。不打算受限于具体的解释，据信通过加入硬化剂到环氧树脂而形成的所得线性环氧聚合物会至少部分的引起这种组合物的耐候性的增强。
根据不同的实施方案，该涂料组合物可以包含大约20-大约80重量％的环氧树脂，和在其他实施方案中大约15-大约45重量％的环氧树脂。根据一个实施方案，该涂料组合物可以包含大约26重量％的非芳族环氧树脂。
该涂料组合物不同的实施方案包含固化体系。根据这些实施方案，该固化体系可以包含一种或多种烷氧基官能氨基硅烷的混合物。在某些实施方案中，烷氧基官能氨基硅烷的混合物的平均烷氧基官能度值可以是大约2.0-大约2.8。在其他实施方案中，烷氧基官能氨基硅烷混合物的平均烷氧基官能度值可以是大约2.2-大约2.8。在具体的实施方案中，该固化体系可以占涂料组合物的大约5-大约40重量％，和在其他实施方案中占涂料组合物的大约10-大约30重量％。根据一个实施方案，该固化体系可以占涂料组合物的大约14重量％。在某些实施方案中，该固化体系的加入量足以在涂料组合物中提供胺当量与环氧当量之比是大约0.7∶1.0-大约1.3∶1.0，和在其他实施方案中，该比率是大约0.95∶1.00-大约1.05∶1.00。
在一个实施方案中，烷氧基官能氨基硅烷的混合物可以包含至少一种二烷氧基官能氨基硅烷，其中该混合物的平均烷氧基官能度值是大约2.0。根据这些实施方案，该至少一种二烷氧基官能氨基硅烷可以具有结构：
根据该二烷氧基官能氨基硅烷的结构，R5可以是独立的选自芳基、烷基、二烷基芳基、烷氧基烷基、烷基氨基烷基和环烷基的二官能有机基团，每个烷基、芳基、环烷基和烷氧基含有最高6个碳原子，和每个R6和R7可以独立的选自烷基、羟基烷基、烷氧基烷基或者羟基烷氧基烷基，其中该R6和R7基团中每个烷基、芳基、环烷基和烷氧基包含最高6个碳原子。根据具体的实施方案，每个R6和R7基团可以独立的选自(C1-C6)烷基和每个R5独立的选自(C1-C6)烷基和(C1-C6)烷基氨基(C1-C6)烷基。例如，合适的二烷氧基官能氨基硅烷可以包括氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、氨基丙基乙基二甲氧基硅烷、氨基丙基乙基二乙氧基硅烷、N-β-氨基乙基-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-氨基乙基-3-氨基异丁基-甲基二甲氧基硅烷和氨基新己基甲基二甲氧基硅烷。合适的市售二烷氧基官能氨基硅烷的例子包括1505(氨基丙基甲基二甲氧基硅烷，胺当量是81.57，市售自美国Evonik Degussa Corp.)和A-2639(氨基新己基甲基二甲氧基硅烷，胺当量是102.7，市售自Crompton OSiSpecialties，South Charleston，WV)和A-2120(N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷)。
根据其他实施方案，该固化体系可以包含至少一种二烷氧基官能氨基硅烷和至少一种三烷氧基官能氨基硅烷的混合物。根据这些实施方案，该固化体系混合物的平均烷氧基官能度值可以是大约2.2-大约2.8，和在某些实施方案中是大约2.28-大约2.73。用于其中所述的不同的实施方案的合适的二烷氧基官能氨基硅烷可以具有结构：
和用于其中所述的不同的实施方案的合适的三烷氧基官能氨基硅烷可以具有结构：
根据该二烷氧基官能氨基硅烷和三烷氧基官能氨基硅烷的结构，R5可以是独立的选自芳基、烷基、二烷基芳基、烷氧基烷基、烷基氨基烷基和环烷基的二官能有机基团，每个烷基、芳基、环烷基和烷氧基含有最高6个碳原子，和每个R6和R7可以独立的选自烷基、羟基烷基、烷氧基烷基或者羟基烷氧基烷基，其中该R6和R7基团中每个烷基，芳基，环烷基和烷氧基包含最高6个碳原子。根据具体的实施方案，每个R6和R7基团可以独立的选自(C1-C6)烷基和每个R5独立的选自(C1-C6)烷基和(C1-C6)烷基氨基(C1-C6)烷基。合适的二烷氧基官能氨基硅烷是其中所述的。合适的三烷氧基官能氨基硅烷可以包括氨基丙基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、氨基丙基三丙氧基硅烷，氨基新己基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基甲硅烷基丙基二亚乙基三胺、3-(3-氨基苯氨基)丙基三甲氧基硅烷、氨基乙基氨基甲基苯基三甲氧基硅烷、2-氨基乙基-3-氨基丙基-三-2-乙基己氧基硅烷、N-氨基己基氨基丙基三甲氧基硅烷和三氨基丙基三甲氧基乙氧基硅烷。合适的市售三烷氧基官能氨基硅烷的例子包括A-1100(氨基丙基三甲氧基硅烷，胺当量是89.7)，A-1110(氨基丙基三乙氧基硅烷，胺当量是111)，A-1120(N-β-(氨基乙基)-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷)和A-1637，其市售自Crompton OSi Specialties，South Charleston，WV。其他合适的三烷氧基官能氨基硅烷包括在美国专利No.7459515第10栏第38-65行所述的那些，其在此引入作为参考。
根据其中该固化体系包含至少一种二烷氧基官能氨基硅烷和至少一种三烷氧基官能氨基硅烷的混合物的那些实施方案，该氨基硅烷以一定比率一起混合，来提供期望的平均烷氧基官能度值。该至少一种二烷氧基官能氨基硅烷的平均烷氧基官能度值将是2.0和该至少一种三烷氧基官能氨基硅烷的平均烷氧基官能度值将是3.0，和该烷氧基氨基硅烷混合物的平均烷氧基官能度值将是大约2.2-大约2.8。例如基于混合物中氨基硅烷的总重量，该混合物可以包含大约20-大约80重量％的二烷氧基官能氨基硅烷和大约80-大约20重量％的三烷氧基官能氨基硅烷。在其他实施方案中，基于混合物中氨基硅烷的总重量，该混合物可以包含大约27-大约73重量％的二烷氧基官能氨基硅烷和大约72-大约28重量％的三烷氧基官能氨基硅烷。
在其他实施方案中，该固化体系可以包含至少一种三烷氧基官能氨基硅烷和至少一种氨基官能聚硅氧烷树脂。根据固化体系的这些实施方案，该至少一种三烷氧基官能氨基硅烷可以具有其中所述的结构。该氨基官能聚硅氧烷树脂可以具有通用结构：
根据该氨基官能聚硅氧烷树脂的结构，每个R8可以是独立的选自芳基、烷基、二烷基芳基、烷氧基烷基、烷基氨基烷基和环烷基的二官能有机基团，每个R9可以独立的选自芳基、苯基、(C1-C4)烷基、(C1-C4)烷氧基和-OSi(R9)2R8NH2。该聚硅氧烷可以具有结构，其中选择m来使得该混合物的胺当量为大约112-大约250。在不同的实施方案中，该固化体系的烷氧基含量(wt％烷氧基)是10-25重量％。在某些实施方案中，该固化体系混合物的平均烷氧基官能度可以是2.2-2.8和在某些实施方案中是大约2.26-大约2.78。在具体的实施方案中，R9可以选自苯基、甲基、甲氧基、-OSi(R9)2R8NH2及其任意的混合物。在具体的实施方案中，该氨基官能聚硅氧烷树脂可以包含在R9取代的甲基和苯基。例如根据一个实施方案，该氨基官能聚硅氧烷树脂可以是HP2000，其是一种氨基官能化的甲基苯基有机硅树脂，胺当量是230-255，市售自Wacker ChemicalCorporation，Adrian，Michigan。其他具有在R9取代的甲基和苯基的市售的或者私有的氨基官能聚硅氧烷树脂也会适于固化体系的不同的实施方案。在某些实施方案中，该包含至少一种三烷氧基官能氨基硅烷和氨基官能聚硅氧烷树脂的固化体系可以包含大约15-大约85重量％的三烷氧基官能氨基硅烷和大约85-大约15％的氨基官能聚硅氧烷树脂。在具体的实施方案中，该固化体系可以包含大约70-大约85％的三烷氧基官能氨基硅烷和大约15-大约30％的氨基官能聚硅氧烷树脂。
固化体系的具体实施方案可以进一步包含固化促进剂。该固化促进剂可以是包含一种或多种金属的有机金属催化剂形式的金属催化剂。包含至少一种有机金属催化剂的固化促进剂可以用于进一步加速该涂料组合物在宽的温度范围内形成保护性涂膜的固化速率的目的。在某些需要环境温度固化该涂料组合物的应用中，有机金属催化剂固化促进剂可以在环境温度提供加速的固化速率。合适的固化促进剂可以包括至少一种金属催化剂，其包含选自锌、锰、锆、钛、钴、铁、铅、铋或者锡的金属，并且具有下式：
其中“Me”是金属，R10和R11可以独立的选自酰基、烷基、芳基或者烷氧基，其中该酰基、烷基、芳基和烷氧基每个可以具有最高12个碳原子。R12和R13可以选自用于R10和R11所述的那些基团或者选自无机原子例如卤素、硫或氧。在具体的实施方案中，R10、R11、R12和R13基团可以选自丁基、乙酸根、月桂酸根、辛酸根、新癸酸根或者环烷酸根。在具体的实施方案中，该固化促进剂可以是有机金属锡催化剂或者钛催化剂，例如诸如二月桂酸二丁基锡，二乙酸二丁基锡，二乙酰基二丙酮酸二丁基锡，二月桂酸二辛基锡，二乙酸二辛基锡或者有机钛酸酯。在某些实施方案中，基于该固化体系的总重量，该固化体系可以包含最高大约10重量％的固化促进剂，和在其他实施方案中大约0.02-大约7重量％的固化促进剂。
在本发明的环氧聚硅氧烷涂料组合物中，固化体系与树脂组分的比例可以在宽的范围变化。根据其中所述的一个实施方案，该涂料组合物可以包含大约20-大约80重量％的聚硅氧烷，大约20-大约80重量％的非芳族环氧树脂和大约5-大约40重量％的固化体系。
在具体的实施方案中，本发明的涂料组合物可以进一步包含柔性环氧树脂，例如基于蓖麻油的缩水甘油基醚的柔性树脂，CAS No.74398-71-3。例如在某些实施方案中，该柔性环氧树脂可以是环氧当量为大约200-大约1000的蓖麻油的缩水甘油基醚。合适的蓖麻油的缩水甘油基醚的例子包括但不限于HeloxyTM505，一种环氧当量为200-500的蓖麻油聚缩水甘油基醚，市售自MomentiveSpecialty Chemicals，Columbus，OH，以及其他在CAS No.74398-71-3下市售的蓖麻油聚缩水甘油基醚。其他合适的柔性环氧树脂可以包括Erisys GE-22环己烷二甲醇的二缩水甘油基醚，Erisys GE-36聚氧丙二醇的二缩水甘油基醚，Erisys GE-60山梨糖醇缩水甘油基醚(Erisys系的二缩水甘油基醚市售自CVCSpecialty Chemicals，Moorestown，NJ)和CoatOSil*2810二环氧官能化聚二甲基硅氧烷(市售自Momentive Specialty Chemicals，Columbus，OH)。该柔性环氧树脂可以包括在该涂料组合物中，其中该涂料组合物包含最高大约15重量％的柔性环氧树脂。在其他实施方案中，该涂料组合物可以包含大约2-大约15重量％的柔性环氧树脂，或者甚至大约5-大约15重量％的柔性环氧树脂。
根据某些实施方案，该涂料组合物可以任选的包含一种或多种有机氧硅烷。关于在某些实施方案中所用的任选的有机氧硅烷，该有机氧硅烷可以具有通式：
其中R10可以选自含有最高6个碳原子的烷基或环烷基或者含有最高10个碳原子的芳基。R11独立的选自含有最高6个碳原子的烷基、羟基烷基、烷氧基烷基或者羟基烷氧基烷基。在一个实施方案中，R11可以包含具有最高6个碳原子的基团，例如来促进该有机氧硅烷的快速水解，该反应可以通过水解的醇类似物产物的蒸发来驱动。不打算受限，据信具有大于6个碳原子的R11基团会削弱该有机氧硅烷的水解，这归因于每个醇类似物相对低的挥发性。在包含有机氧硅烷的具体实施方案中，该硅烷可以是三烷氧基硅烷，例如Union Carbide的A-163(甲基三甲氧基硅烷)、A-162和A-137和Dow Corning的Z6070和Z6124。根据那些实施方案(其可以包含有机氧硅烷)，该涂料组合物可以包含大约1-大约10重量％的有机氧硅烷。在一个实施方案中，该涂料组合物可以任选的包含大约0.1-大约10重量％的有机氧硅烷或者甚至大约0.7-大约5重量％的有机氧硅烷。
根据不同的实施方案，该涂料组合物可以包含一种或多种其他组分，包括但不限于，包括单-和二-环氧化物、腐蚀抑制剂、湿气猝灭剂、颜料、集料、流变改性剂、增塑剂、消泡剂、附着力促进剂、悬浮剂、触变剂、催化剂、颜料润湿剂、沥青质和柏油质填充剂、防沉剂、稀释剂、UV光稳定剂、空气隔离剂、分散助剂、溶剂、表面活性剂或者其任意的混合物。树脂涂料组合物领域的技术人员将理解其他常规组分可以混入在其中所述的本发明的不同的实施方案范围内的涂料组合物中。在具体的实施方案中，该环氧聚硅氧烷涂料组合物可以包含最高大约10重量％的这样的组分。
在某些实施方案中，该涂料组合物可以另外包含一种或多种腐蚀抑制剂。合适的腐蚀抑制剂的例子包括但不限于磷酸锌基腐蚀抑制剂，例如微粉化的SZP-391、430磷酸钙、磷酸锌、SW-111磷硅酸锶、720混合金属磷-碳酸盐，和550和650私有的有机腐蚀抑制剂，其市售自印第安钠州哈蒙德的Halox。其他合适的腐蚀抑制剂可以包括ZPA磷酸锌铝和ZMP磷酸锌钼，其市售自Heucotech Ltd，Fairless Hills，PA。腐蚀抑制剂可以以大约1-大约7重量％的量包括在该涂料组合物中。不同的实施方案的涂料组合物可以另外包含一种或多种光稳定剂，例如液体受阻胺光稳定剂(“HALS”)或者UV光稳定剂。合适的HALS的例子包括例如诸如292、123、622、783、770的HALS化合物，其市售自德国路德维希港的BASF。合适的UV光稳定剂的例子包括例如光稳定剂，例如UV-1164L(2，4-双(2，4-二甲基苯基)-6-(2-羟基-4-异辛氧基苯基)-1，3，5-三嗪)，其市售自Cytec Industries，Woodland Park，NJ，和1130和328，其市售自德国路德维希港的BASF。该一种或多种光稳定剂可以以大约0.25-大约4.0重量％的量包括在该涂料组合物中。
在该涂料组合物的某些实施方案中合适的颜料可以选自有机或者无机着色颜料和可以包括例如二氧化钛、炭黑、灯黑、氧化锌、天然和合成的红色、黄色、棕色和黑色铁氧化物、甲苯胺和对二氨基联苯黄、酞菁蓝和绿、和咔唑紫，以及填充颜料，包括研磨的和结晶的二氧化硅、硫酸钡、硅酸镁、硅酸钙、云母，云母氧化铁、碳酸钙、锌粉、铝和硅酸铝、石膏、长石等。可以用于形成所述组合物的颜料的量被理解为是变化的，这取决于具体的组合物应用，并且当期望透明的组合物时可以是零。在不同的实施方案中，该环氧聚硅氧烷组合物可以包含最高大约50重量％的细粒度颜料和/或集料。在一些实施方案中，使用大于50重量％的细粒度颜料和/或集料成分可能产生这样的组合物，其会过于黏稠而无法施涂。在其中期望最终的组合物中具有大于50％颜料或集料的某些组合物中，例如在富锌底漆(其在干膜或地板组合物中包含最高大约90％的锌，该干膜或者地板组合物可以包含最高大约80％的颜料/集料)中，该颜料或集料可以作为第三组分分别包装。取决于具体的最终应用，该涂料组合物的某些实施方案可以包含大约20-35重量％的细粒度集料和/或颜料。
颜料和/或集料成分可以典型的加入到树脂组分的环氧树脂部分中，例如用Cowles混合器分散到至少3个Hegman研磨细度，或者可选择的在聚硅氧烷成分添加之前，可以球磨或者砂磨到相同的研磨细度。在某些实施方案中，选择细粒度颜料或者集料和分散体或者研磨到大约3个Hegman研磨细度允许用常规的空气、空气辅助的无空气、无空气和静电喷雾装置来雾化混合的树脂和固化组分，并且在施涂后可以提供光滑的均匀表面外观。
本发明不同的实施方案的环氧-聚硅氧烷组合物可以配制来用常规的空气、无空气、空气辅助的无空气和静电喷雾装置、刷子或辊子来施涂。某些实施方案的组合物可以作为保护性涂层，用于钢、镀锌、铝、混凝土和其他基底，其干膜厚度是25微米到大约2毫米。因此，用于形成本发明组合物的颜料或者集料成分可以选自细粒度材料，例如但不限于至少90重量％大于325目的美国筛尺寸。
在不同的实施方案中，本发明的涂料组合物可以包含水，并且该水可以以这样的量存在，其足以导致聚硅氧烷的水解和随后硅醇的缩合二者。水的非限定性来源可以包括大气湿气和颜料或者集料上所吸附的湿气。可以加入另外的水例如来加速固化，这取决于环境条件，例如在干旱环境中使用所述涂料和地板组合物。某些实施方案的环氧-聚硅氧烷组合物可以包含高到化学计量量的水来促进水解。不加水而制备的组合物可以不包含水解和缩合反应所需的量的湿气，和因此能够生产这样的组合物产物，其具有不足程度的耐紫外线，耐腐蚀和耐化学品性。使用大于大约2重量％的水所制备的组合物倾向于水解和聚合来在施涂之前形成不期望的凝胶。在一种具体的实施方案中，该环氧-聚硅氧烷组合物可以使用大约1重量％的水来制备。
如果期望，水可以加入到整个环氧树脂中。水的其他来源可以包括在环氧树脂，固化体系，稀释溶剂或者其他成分中存在的痕量水。不管它的来源如何，所用的水的总量应当是促进水解反应所需的化学计量的量。超过化学计量量的水会是不期望的，因为过量的水会导致降低最终固化的组合物产品的表面光泽度。
根据某些实施方案，本发明提供一种环氧-聚硅氧烷聚合物涂料组合物，其包含水，大约20-大约80重量％的通式I的聚硅氧烷：
其中R1、R2和n是如其中所述的，大约20-大约80重量％的非芳族环氧树脂，其具有超过一个的1，2-环氧基团/分子和环氧当量是大约100-大约5000，最高大约15重量％的固化促进剂，其包含辛酸盐、十二烷酸盐或者环烷酸盐形式的锡有机金属催化剂，最高大约15重量％的柔性环氧树脂，其基于蓖麻油的缩水甘油基醚，并且环氧当量是大约200-大约1000，和大约5-大约40重量％的固化体系，其包含至少一种二烷氧基官能氨基硅烷和至少一种三烷氧基官能氨基硅烷的混合物，其中该混合物的平均烷氧基官能度值是大约2.0-大约2.8，和其中该合并的涂料组合物反应来形成交联的环氧聚硅氧烷聚合物结构。根据这些实施方案，该二烷氧基官能氨基硅烷可以具有结构
和该三烷氧基官能氨基硅烷可以具有结构
其中每个R5、R6和R7是独立的如其中所述的。
根据本发明不同的实施方案，环氧-聚硅氧烷组合物通常是低粘度的，并且可以不加入溶剂来喷涂。但是在某些实施方案中，可以加入有机溶剂来改进静电喷涂装置的雾化和施涂，或者当通过刷子、辊子或者标准空气和无空气喷涂装置施涂时，来改进流动、流平和/或外观。可用于这个目的示例性溶剂包括但不限于酯类、醚类、醇类、酮类、二醇类等。在某些实施方案中，加入到本发明组合物中的溶剂量会在空气清洁法令下受限于改府规章到每升组合物大约420g溶剂。
本发明某些实施方案的环氧-聚硅氧烷组合物可以作为双包装体系来提供，例如在防湿气容器中来提供。第一包装可以包含环氧树脂，聚硅氧烷树脂，任何颜料和/或集料成分，添加剂和/或如果期望的溶剂。第二包装可以包含固化体系，其包含一种或多种的二烷氧基氨基硅烷，三烷氧基氨基硅烷，氨基官能聚硅氧烷，和/或任选的催化剂或者促进剂。本发明某些实施方案的涂料组合物可以作为3包装体系来提供，其中颜料和/或集料是在分别的包装中来提供的，例如用于地板/混凝土保护配方或者富锌底漆涂层。
根据本发明的环氧-聚硅氧烷组合物可以在大约-6℃到50℃的环境温度条件施涂和完全固化。在低于-18℃的温度，固化会减慢。但是，本发明不同实施方案的涂料组合物可以在最高到40℃-120℃的焙烤或固化温度下施涂。
虽然不希望受限于任何具体的理论，据信其中所述的实施方案的环氧-聚硅氧烷涂料组合物通过下面来固化：(1)环氧树脂与固化体系反应来形成环氧聚合物链；(2)聚硅氧烷成分的水解缩聚来产生醇和聚硅氧烷聚合物；和(3)环氧聚合物链与聚硅氧烷聚合物共聚来形成完全固化的环氧-聚硅氧烷聚合物组合物。当氨基硅烷或者氨基官能聚硅氧烷用于补足固化体系时，该氨基硅烷或者氨基官能聚硅氧烷的胺部分经历了环氧-胺加成反应，和该氨基硅烷或者氨基官能聚硅氧烷的硅烷部分经历了与聚硅氧烷的水解缩聚。在它的固化形式时，该环氧-聚硅氧烷涂料组合物可以作为线性环氧链段的均匀分散的排列而存在，其是与连续的聚硅氧烷聚合物链交联的，由此形成非互穿的聚合物网络(IPN)化学结构，其明显优于常规的环氧体系。
在制备本发明不同的实施方案的环氧聚硅氧烷涂料组合物中，固化组合物与树脂组分之比可以在宽的范围内变化。通常，该环氧树脂可以用足够的固化体系来固化，其中胺氢与环氧树脂的环氧基团反应来形成环氧链聚合物和与聚硅氧烷反应来形成聚硅氧烷聚合物，其中该环氧链聚合物和聚硅氧烷聚合物可以共聚来形成固化的交联环氧聚硅氧烷聚合物组合物。在某些实施方案中，该环氧树脂组分可以用足够的固化体系固化，来提供大约0.7-大约1.3胺当量/1环氧当量。在其他实施方案中，该环氧树脂组分可以用足够的固化体系固化，来提供大约0.95-大约1.05胺当量/1环氧当量。
当该两或三组分体系的成分合并时，据信固化体系的硅烷部分与聚硅氧烷成分缩合，并且环氧树脂通过与聚硅氧烷的氨基侧基反应而进行扩链，来形成完全固化的环氧-聚硅氧烷聚合物组合物。在这样的反应中，据信环氧树脂充当了交联增强剂，这增加了组合物的交联密度，而没有减少聚硅氧烷有益的特征。
最后，本发明的环氧-聚硅氧烷组合物的化学和物理性能会受到环氧树脂、聚硅氧烷、固化体系和其他任选的组分例如颜料或者集料组分的明智选择的影响。不同的实施方案的环氧-聚硅氧烷涂料组合物(其可以通过合并其中所述的组分来制备)显示出优于传统的环氧-聚硅氧烷涂料组合物的改进的耐苛性物质性能，其是耐候的，耐腐蚀性，挠性的，允许无限次再涂覆，提供耐磨性。本发明的环氧-聚硅氧烷涂料组合物可以表现出出乎意料的和令人惊讶的改进的耐化学品腐蚀和耐候性以及高的拉伸和压缩强度、挠性、和优异的耐冲击和耐磨性。
本发明的某些实施方案也可以包括涂覆的基底，其包含具有至少一个涂覆有其中所述的实施方案的涂料组合物的表面的基底。本发明的涂料组合物可以施涂到期望的基底表面上，来保护它防止气候老化、冲击、和曝露于腐蚀和/或化学品(们)。示例性基底(其可以使用其中所述的涂料组合物来处理)包括但不限于木材、塑料、混凝土、玻璃质表面和金属表面。根据其中所述的实施方案的涂料组合物可以作为顶涂层使用，直接位于基底表面本身上或者位于一种或多种在先的或者其他下面的涂层例如无机或有机底漆涂层之上，位于基底表面上来实现期望的目的。
本发明的实施方案提供了一种方法，其通过用涂料组合物涂覆表面例如其中所述的基底的至少一个表面，来保护基底表面免受一种或多种化学品、腐蚀和气候的不期望的影响，所述涂料组合物是通过包含下面步骤的方法来制备的：形成树脂组分，将固化体系加入该树脂组分中来形成完全固化的环氧改性的聚硅氧烷涂料组合物，和在该涂料组合物变成完全固化之前，将该涂料组合物施涂到待保护的基底的至少一个表面上。该树脂组分可以通过合并水、式I的聚硅氧烷和具有超过一个的1，2-环氧基团/分子和环氧当量是大约100-大约5000的非芳族环氧树脂来形成。该固化体系可以如其中所述，并且在一种实施方案中可以包含至少一种二烷氧基官能氨基硅烷和至少一种三烷氧基官能氨基硅烷的混合物和任选的包含至少一种金属催化剂的固化促进剂，其中该混合物的平均烷氧基官能度值是大约2.0-大约2.8。在某些实施方案中，该树脂组分可以进一步包括基于蓖麻油的缩水甘油基醚的柔性环氧树脂，其环氧当量是大约200-大约1000。
其中所述的不同的实施方案的涂料组合物可以通过常规技术施涂到待处理的表面上，例如喷涂或刷涂等，并且通常以大约50-大约250微米厚度，或者在一些实施方案最高到大约1.5毫米厚度的膜来施涂。如果需要，多层的该涂料组合物可以施涂到待保护的表面上。例如用于与木质基底一起使用，例如在家具工业中，该涂料可以以干膜厚度为大约75-大约125微米来施涂，来为下面的表面提供期望的保护程度。在其他表面结构上，可以施涂适当厚度的涂层来提供期望的保护水平。该涂料组合物一旦施涂到基底的至少一个表面上，则可以允许在环境温度固化，直到完全固化，或者可选择的，可以在高温固化，从环境温度最高到150℃-200℃，例如通过将涂覆的基底置于干燥炉或固化炉中。在该涂料组合物完全固化后或者在该涂料组合物部分固化后，可以从炉子中除去该基底，其后可以在环境温度在基底上继续固化该涂料组合物，直到达到完全固化。
通过考虑下面的实施例本发明不同实施方案的这些和其他特征将变得更加显而易见。下面的实施例中所述的本发明不同的实施方案不被认为是将本发明限制到它们的细节。实施例以及整个说明书中全部的份数和百分比是重量单位的，除非另有指示。
实施例
下面的实施例描述了制备不同实施方案的涂料组合物，其用于涂覆目的。
在这些实施例中，配制了本发明的示例性环氧硅氧烷涂料体系，并且测试了耐候性、耐久性、耐腐蚀性和耐化学品性，并且与对比涂料体系进行了比较。
实施例1-制备树脂组分配方A
如下来制备用于所述配方的树脂组分。将一种脂环族环氧树脂(AdekaEP-4080E，256.3g，市售自日本东京的Adeka Corporation)称重到1升不锈钢混合容器中，并且置于安装有Cowles叶片的Hockmeyer混合器下。将表面活性剂(RE610，4.2g，市售自Solvay，Rhodia Group，New Brunswick，NJ)和消泡剂(Foamtrol，4.4g，市售自Munzing NA，Bloomfield，NJ)在低速混合的同时加入到混合容器中，随后加入触变胶(extra，16.3g，市售自Palmer Holland Inc.North Olmsted，OH)。然后高速分散该批次料，同时将混合物温度升高到71℃(160°F)。将这些条件保持30分钟。然后在低速搅拌的同时把该批次料冷却到49℃(120°F)。以足以避免聚集的速率加入二氧化钛(TR60，401.8g，市售自Huntsman，The Woodlands，TX)。在加入TiO2之后，将该批次料高速混合20分钟，直到获得6个Hegman研磨细度。然后向该混合物中加入其余组分，包括腐蚀抑制剂(SZP-391JM，55.5g，市售自Halox，Hammond，IN)；有机硅树脂(DC-3074，384.8g，市售自Dow Corning，Midland，MI)；柔性环氧树脂(HeloxyTM505，71.6g，市售自Momentive SpecialtyChemicals，Columbus，OH)；HALS光稳定剂(292，40.0g，市售自德国路德维希港的BASF)；和有机硅添加剂BYK-307(3.9g)和BYK-361N(6.0g)(市售自BYK，Wallingford，CT)，并且混合该批次料直到均匀，然后倾倒入1夸脱罐子中作为树脂组分A进行存储。组分和重量在表1中给出。
实施例2-制备树脂组分配方B
如下来制备用于所述配方的树脂组分。将脂环族环氧树脂(Adeka EP-4080E，570.3g，市售自日本东京的Adeka Corporation)称重到1升不锈钢混合容器中，并且置于安装有Cowles叶片的Hockmeyer混合器下。将表面活性剂(RE610，4.2g，市售自Solvay，Rhodia Group，New Brunswick，NJ)和消泡剂(Foamtrol，4.4g，市售自Munzing NA，Bloomfield，NJ)在低速混合的同时加入到混合容器中，随后加入触变胶(extra，16.3g，市售自PalmerHolland Inc.North Olmsted，OH)。然后高速分散该批次料，同时将混合物温度升高到71℃(160°F)。将这些条件保持30分钟。然后在低速搅拌的同时把该批次料冷却到49℃(120°F)。以足以避免聚集的速率加入二氧化钛(TR60，401.8g，市售自Huntsman，The Woodlands，TX)。在加入TiO2之后，将该批次料高速混合20分钟，直到获得6个Hegman研磨细度。然后向该混合物中加入其余组分，包括腐蚀抑制剂(SZP-391JM，55.5g，市售自Halox，Hammond，IN)；有机硅树脂(DC-3074，113.0g，市售自Dow Corning，Midland，MI)；柔性环氧树脂(HeloxyTM505，70.0g，市售自Momentive SpecialtyChemicals，Columbus，OH)；HALS光稳定剂(292，40.0g，市售自德国路德维希港的BASF)；和有机硅添加剂DC-57(4.1g，市售自Dow Corning，Midland，MI)和BYK-361N(11.0g，市售自BYK，Wallingford，CT)，并且混合该批次料直到均匀，然后倾倒入1夸脱罐子中作为树脂组分B进行存储。组分和重量在表1中给出。
实施例3-制备对比树脂组分配方C
如下来制备用于所述配方的树脂组分。将脂环族环氧树脂(Adeka EP-4080E，355.4g，市售自日本东京的Adeka Corporation)称重到1升不锈钢混合容器中，并且置于安装有Cowles叶片的Hockmeyer混合器下。将表面活性剂(RhodafacRE610，5.0g，市售自Solvay，Rhodia Group，New Brunswick，NJ)和消泡剂(Foamtrol，5.3g，市售自Munzing NA，Bloomfield，NJ)在低速混合的同时加入到混合容器中，随后加入触变胶(6500，7.7g，市售自KingIndustries，Norwalk，CT)。然后高速分散该批次料，同时将混合物温度升高到71℃(160°F)。将这些条件保持30分钟。然后在低速搅拌的同时把该批次料冷却到49℃(120°F)。以足以避免聚集的速率加入二氧化钛(TR60，401.4g，市售自Huntsman，The Woodlands，TX)。在加入TiO2之后，将该批次料高速混合20分钟，直到获得6个Hegman研磨细度。然后向该混合物中加入其余组分，包括有机硅树脂(DC-3074，402.6g，市售自Dow Corning，Midland，MI)；HALS光稳定剂(292，22.9g，市售自德国路德维希港的BASF)；和有机硅添加剂DC-57(4.1g，市售自Dow Corning，Midland，MI)和BYK-361N(11.0g，市售自BYK，Wallingford，CT)，并且混合该批次料直到均匀，然后倾倒入1夸脱罐子中作为对比树脂组分C进行存储。组分和重量在表1中给出。
表1：树脂组分配方
实施例4-制备固化体系
在这个实施例中，制备了根据本发明实施方案的固化体系1，2，3和4，以及对比固化体系5。表2给出了每个固化体系的组分和量。将所述组分称重到1品脱容器中，密封并置于摇动器5分钟来提供固化体系1，2，3，4和对比固化体系5。
固化体系1是通过合并二烷氧基官能氨基硅烷(1505，93.2g，市售自美国Evonik Degussa Corp)与金属催化剂固化促进剂(T-1，二乙酸二丁基锡，6.8g，市售自Air Products，Allentown，PA)来制备的。所形成的固化体系的平均烷氧基官能度是2.0。
固化体系2是通过合并二烷氧基官能氨基硅烷(1505，25.0g，市售自美国Evonik Degussa Corp)和三烷氧基官能氨基硅烷(A1110，68.2g，市售自Crompton OSi Specialties，South Charleston，WV)与金属催化剂固化促进剂(T-1，二乙酸二丁基锡，6.8g，市售自Air Products，Allentown，PA)来制备的。所形成的固化体系的平均烷氧基官能度是2.73。
固化体系3是通过合并二烷氧基官能氨基硅烷(1505，67.3g，市售自美国Evonik Degussa Corp)和三烷氧基官能氨基硅烷(A1110，25.9g，市售自Crompton OSi Specialties，South Charleston，WV)与金属催化剂固化促进剂(T-1，二乙酸二丁基锡，6.8g，市售自Air Products，Allentown，PA)来制备的。所形成的固化体系的平均烷氧基官能度是2.28。
固化体系4是通过合并三烷氧基官能氨基硅烷(A1110，23.2g，市售自Crompton OSi Specialties，South Charleston，WV)和氨基官能聚硅氧烷树脂(HP-2000，70.0g，市售自Wacker Chemical Corporat ion，AdrianMI)与金属催化剂固化促进剂(T-1，二乙酸二丁基锡，6.8g，市售自AirProducts，Allentown，PA)来制备的。
对比固化体系5是通过合并三烷氧基官能氨基硅烷(A1100，93.2g，市售自Crompton OSi Specialties，South Charleston，WV)与金属催化剂固化促进剂(T-1，二乙酸二丁基锡，6.8g，市售自Air Products，Allentown，PA)来制备的。所形成的固化体系的平均烷氧基官能度是3.0。
表2：固化体系配方
实施例4-涂料配方
使用树脂组分(实施例1和2)和固化体系(实施例3)制备了本发明某些实施方案的涂料配方。如下来制备了四种示例性涂料配方和对比涂料配方。对于涂料配方1，将树脂A(100g)与固化体系1(18.1g)合并。对于涂料配方2，将树脂A(100g)与固化体系2(17.8g)合并。对于涂料配方3，将树脂A(100g)与固化体系3(17.6g)合并。对于涂料配方4，将树脂B(100g)与固化体系4(39.3g)合并。对于对比涂料配方5，将树脂C(100g)与固化体系5(18.1g)合并。对于涂料配方1，2，3，4和5，将该涂料配方分别以如下的胺当量与环氧当量化学计量比来混合：0.96∶1.00，0.96∶1.00，0.96∶1.00，1.00∶1.00和1.03∶1.00。将该树脂组分和固化体系称重到容器中，并且用金属抹刀搅拌，直到均匀混合来提供涂料组合物。
使用喷枪将所形成的涂料组合物喷涂到钢板上，并且使得该涂层固化来硬化(ASTM D1640)。测试该涂覆有所述涂料配方的组合物的板的百分比伸长率(锥形心轴，ASTM D522)。将环氧硅氧烷配料(6密耳)施涂到3密耳的富锌环氧底漆上，并且测试在5000小时的耐盐喷/雾性能(ASTM B117)。在5000小时后分析该板的表面气泡(ASTM D714)、表面生锈(ASTM D1654)和划线蠕变(ASTM D1654)。在分别的测试中，将环氧硅氧烷配料(6密耳)施涂到3密耳的富锌环氧底漆上，并且测试在5000小时的耐周期性干湿交替混合盐雾实验(ASTMD5894)。在5000小时后分析该面板的表面气泡(ASTM D714)、表面生锈(ASTMD1654)和划线蠕变(ASTM D1654)。使用UV313B灯泡，以4小时UV曝露/4小时潮湿交替循环(ASTM G53)将具有所述涂料组合物的板曝露于QUV加速老化，以及在5周、10周和15周后测量60度光泽的变化。测试结果在表5中给出。
所述数据证实了与对比的现有技术组合物相比，根据本发明所制造的环氧硅氧烷涂料组合物表现出通过锥形心轴伸长率所测量的改进的挠性，特别是老化后更是如此。耐候性和耐腐蚀性测试显示了环氧硅氧烷涂料表现出相比于现有技术的组合物改进的性能。
表5：涂覆板测试结果
虽然上面出于说明的目的而描述了本发明具体的实施方案，但是本领域技术人员将理解可以对其中所述的不同的实施方案进行改变，而不脱离其宽的创造性理念。所以，应当理解本说明书不限于所公开的具体实施方案，而是打算覆盖处于附加的权利要求所定义的本发明的主旨和范围内的改变。

Claims (22)

1.一种环氧-聚硅氧烷聚合物涂料组合物，其包含：
水；
具有下式的聚硅氧烷
其中每个R1选自羟基或者具有最高6个碳原子的烷基、芳基或者烷氧基，每个R2选自氢或者具有最高6个碳原子的烷基或者芳基，和其中对n进行选择，以使得该聚硅氧烷的分子量是400-10000；
非芳族环氧树脂，其包含超过一个1，2-环氧基团/分子和环氧当量是100-5000；和
固化体系，其包含烷氧基官能氨基硅烷的混合物，其中该混合物的平均烷氧基官能度值是2.0-2.8；
其中该合并的组合物反应来形成交联的环氧聚硅氧烷聚合物结构。
2.权利要求1的涂料组合物，其中该混合物包含至少一种具有下面通式的二烷氧基官能氨基硅烷：
其中R5是独立的选自芳基、烷基、二烷基芳基、烷氧基烷基、烷基氨基烷基或者环烷基的二官能有机基团，R6和R7每个独立的选自烷基、羟基烷基、烷氧基烷基或者羟基烷氧基烷基，其中该R5、R6和R7烷基、芳基或者烷氧基每个包含最高6个碳原子。
3.权利要求1的涂料组合物，其中该固化体系包含至少一种二烷氧基官能氨基硅烷和至少一种三烷氧基官能氨基硅烷的混合物，和其中该混合物的平均烷氧基官能度值是2.2-2.8。
4.权利要求3的涂料组合物，其中该至少一种二烷氧基官能氨基硅烷具有通式：
和
该至少一种三烷氧基官能氨基硅烷具有通式：
其中每个R5是独立的选自芳基、烷基、二烷基芳基、烷氧基烷基、烷基氨基烷基或者环烷基的二官能有机基团，及R6和R7每个独立的选自烷基、羟基烷基、烷氧基烷基或者羟基烷氧基烷基，其中该R5、R6和R7烷基、芳基或者烷氧基每个包含最高6个碳原子。
5.权利要求4的涂料组合物，其中每个R6和R7独立的选自(C1-C6)烷基和每个R5独立的选自(C1-C6)烷基或者(C1-C6)烷基氨基(C1-C6)烷基。
6.权利要求4的涂料组合物，其中该至少一种二烷氧基官能氨基硅烷选自氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、氨基丙基乙基二甲氧基硅烷、氨基丙基乙基二乙氧基硅烷、N-β-氨基乙基-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-氨基乙基-3-氨基异丁基-甲基二甲氧基硅烷或者氨基新己基甲基二甲氧基硅烷；和
该至少一种三烷氧基官能氨基硅烷选自氨基丙基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、氨基丙基三丙氧基硅烷、氨基新己基三甲氧基硅烷、N-β-氨基乙基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨基乙基-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基甲硅烷基丙基二亚乙基三胺、3-(3-氨基苯氧基)丙基三甲氧基硅烷、氨基乙基氨基甲基苯基三甲氧基硅烷、2-氨基乙基-3-氨基丙基-三-2-乙基己氧基硅烷、N-氨基己基氨基丙基三甲氧基硅烷，或者三氨基丙基三甲氧基乙氧基硅烷。
7.权利要求1的涂料组合物，其中该涂料组合物包含20-80重量％的聚硅氧烷，20-80重量％的非芳族环氧树脂和5-40重量％的固化体系。
8.权利要求1的涂料组合物，其中该涂料组合物包含胺当量与环氧当量之比为0.7∶1.0-1.3∶1.0。
9.权利要求1的涂料给合物，其中该非芳族环氧树脂选自脂环族环氧树脂，其包含氢化双酚A环氧树脂的氢化环己烷二甲醇或者二缩水甘油基醚。
10.权利要求1的涂料组合物，其进一步包含基于蓖麻油的缩水甘油基醚的柔性环氧树脂，其环氧当量是200-1000。
11.权利要求10的涂料组合物，其中该涂料组合物包含最高15重量％的柔性环氧树脂。
12.权利要求1的涂料组合物，其进一步包含固化促进剂，该固化促进剂包含选自下面的至少一种金属催化剂：锌、锰、锆、钛、钴、铁、铅或者锡催化剂，每种为辛酸盐、新癸酸盐或者环烷酸盐的形式。
13.权利要求12的涂料组合物，其中该涂料组合物包含最高10重量％的固化促进剂。
14.权利要求1的涂料组合物，其进一步包含一种或多种腐蚀抑制剂，其选自锌或者磷酸盐基腐蚀抑制剂或者有机腐蚀抑制剂。
15.权利要求1的涂料组合物，其进一步包含选自下面的至少一种另外的成分：颜料、集料、流变改性剂、增塑剂、消泡剂、触变剂、颜料润湿剂、沥青质和柏油质填充剂、防沉剂、稀释剂、UV光稳定剂、空气隔离剂、分散助剂、溶剂或者其任意的混合物。
16.一种环氧-聚硅氧烷聚合物涂料组合物，其包含：
水；
20-80重量％的具有下式的聚硅氧烷：
其中每个R1选自羟基或者具有最高6个碳原子的烷基、芳基或者烷氧基，每个R2选自氢或者具有最高6个碳原子的烷基或者芳基，和其中对n进行选择，以使得该聚硅氧烷的分子量是400-10000；
20-80重量％的非芳族环氧树脂，其包含超过一个1，2-环氧基团/分子和环氧当量是100-5000；
最高15重量％的固化促进剂，其包含为辛酸盐、十二烷酸盐或者环烷酸盐形式的锡催化剂；
最高15重量％的基于蓖麻油的缩水甘油基醚的柔性环氧树脂，其环氧当量是200-1000；和
5-40重量％的固化体系，其包含至少一种二烷氧基官能氨基硅烷和至少一种三烷氧基官能氨基硅烷的混合物，
其中该二烷氧基官能氨基硅烷具有通式
和该三烷氧基官能氨基硅烷具有通式
其中每个R5是独立的选自芳基、烷基、二烷基芳基、烷氧基烷基、烷基氨基烷基或者环烷基的二官能有机基团，及R6和R7每个独立的选自烷基、羟基烷基、烷氧基烷基或者羟基烷氧基烷基，其中该R5、R6和R7烷基、芳基或者烷氧基每个包含最高6个碳原子，其中该混合物的平均烷氧基官能度值是2.0-2.8，并且以这样的量加入，其足以在该涂料组合物中提供胺当量：环氧当量为0.7∶1.0-1.3∶1.0，
其中该合并的组合物反应来形成交联的环氧聚硅氧烷聚合物结构。
17.权利要求16的涂料组合物，其中每个R6和R7独立的选自(C1-C6)烷基和每个R5独立的选自(C1-C6)烷基或者(C1-C6)烷基氨基(C1-C6)烷基。
18.权利要求16的涂料组合物，其中该至少一种二烷氧基官能氨基硅烷选自氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、氨基丙基乙基二甲氧基硅烷、氨基丙基乙基二乙氧基硅烷、N-β-氨基乙基-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-氨基乙基-3-氨基异丁基-甲基二甲氧基硅烷或者氨基新己基甲基二甲氧基硅烷；和
该至少一种三烷氧基官能氨基硅选自氨基丙基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、氨基丙基三丙氧基硅烷、氨基新己基三甲氧基硅烷、N-β-氨基乙基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、N-β-氨基乙基-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基甲硅烷基丙基二亚乙基三胺、3-(3-氨基苯氧基)丙基三甲氧基硅烷、氨基乙基氨基甲基苯基三甲氧基硅烷、2-氨基乙基-3-氨基丙基-三-2-乙基己氧基硅烷、N-氨基己基氨基丙基三甲氧基硅烷或者三氨基丙基三甲氧基乙氧基硅烷。
19.权利要求16的涂料组合物，其进一步包含选自下面的至少一种另外的成分：颜料、集料、流变改性剂、增塑剂、消泡剂、触变剂、颜料润湿剂、沥青质和柏油质填充剂、防沉剂、稀释剂、UV光稳定剂、空气隔离剂、分散助剂、溶剂或者其任意的混合物。
20.一种涂覆的基底，其包含涂覆有权利要求1的涂料组合物的至少一个表面。
21.一种方法，其通过用涂料组合物涂覆表面，来保护基底表面免受一种或多种化学品、腐蚀和气候的不期望的影响，所述涂料组合物是通过包含下面步骤的方法来制备的：
制备树脂组分，其包含：
水；
具有下式的聚硅氧烷
其中每个R1选自羟基或者具有最高6个碳原子的烷基、芳基或者烷氧基，每个R2选自氢或者具有最高6个碳原子的烷基或者芳基，和其中对n进行选择，以使得该聚硅氧烷的分子量是400-10000；
非芳族环氧树脂，其包含超过一个1，2-环氧基团/分子和环氧当量是100-5000；和
将固化体系加入该树脂组分中来形成完全固化的环氧改性的聚硅氧烷涂料组合物，该固化体系包含：
至少一种二烷氧基官能氨基硅烷和至少一种三烷氧基官能氨基硅烷的混合物；和
任选的包含至少一种金属催化剂的固化促进剂，
其中该混合物的平均烷氧基官能度值是2.0-2.8；和
在该涂料组合物完全固化之前，将该涂料组合物施涂到待保护的基底表面上。
22.权利要求21的涂料组合物，其中该树脂组分进一步包含基于蓖麻油的缩水甘油基醚的柔性环氧树脂，其环氧当量是200-1000。
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