CN106519913B - 提高环氧树脂底涂复合物粘接能力的方法和高粘结能力的环氧树脂底涂复合物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高环氧树脂底涂复合物粘接能力的方法和高粘结能力的环氧树脂底涂复合物。该方法是在环氧树脂底涂复合物中添加含有1个以上的环氧基、1个以上的Si‑H键和1个以上的烷氧基的有机硅改性环氧化合物。高粘结能力的环氧树脂底涂复合物是双组分环氧树脂底涂复合物：A组分中环氧树脂100份，活性稀释剂0～40份，增韧剂0～20份，溶剂0～100份，含环氧基的偶联剂0～10份，有机硅改性环氧化合物0.1～10份；B组分中固化剂10～100份，溶剂0～100份，带氨基或巯丙基的偶联剂0～10份，促进剂0～20份。本发明的环氧树脂底涂复合物在恶劣环境下仍具有较好的粘接效果，且耐水粘接，防止涂膜开裂和剥离。

Description

提高环氧树脂底涂复合物粘接能力的方法和高粘结能力的环 氧树脂底涂复合物

技术领域

本发明涉及一种环氧树脂涂料领域，具体涉及一种提高环氧树脂底涂复合物粘接能力的方法和高粘结能力的环氧树脂底涂复合物。

背景技术

环氧树脂具有优良的粘结性能、绝缘性能、成型加工性能和耐化学溶剂性能等，一直以来，环氧树脂以其优异的粘接性能常常被人们用作底涂材料，能够和很多基材起到良好的粘接效果。在环氧地坪涂装行业中，环氧底涂与地面层和砂浆层优异地结合在一起，不仅起到了很好的粘接作用，还起到封闭地面的效果，作用非常重要。

环氧底涂复合物的种类比较多，常规的复合物是双酚A环氧树脂搭配聚酰胺、脂肪胺、芳香胺、脂环胺等胺类固化剂。然而仅仅树脂和固化剂的搭配得到的底涂粘接能力有限，于是为了进一步提高粘接强度，会考虑在A组份里添加γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH560)等带环氧基的硅烷偶联剂，B组份里添加γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-巯丙基三乙氧基硅烷(KH580)等带氨基或巯丙基的硅烷偶联剂，这种方法可以在一定程度上提高底涂对基面的粘接能力。

但是在一些很光滑的地面以及湿度较大的地面上使用现有的环氧底涂复合物进行粘接就存在很大的问题，特别是在有持续水压地面进行长期粘接的效果上受限很大。在上述条件下，由于受到持续水汽侵蚀和重物压力的影响，底涂层就会和基面剥离，从而影响使用。所以，如何能提高环氧底涂复合物和光滑、潮湿基面的粘接就成了一直以来人们考虑的问题。

发明内容

[要解决的技术问题]

本发明的目的是解决上述现有技术的问题，提供一种提高环氧树脂底涂复合物粘接能力的方法和高粘结能力的环氧树脂底涂复合物。

[技术方案]

为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：

本申请考虑通过添加可反应性的有机硅改性环氧化合物，以提高环氧树脂底涂复合物固化后对地面的粘接，并防止其受到持续水压影响而造成剥离，提高其使用寿命。而且所添加的有机硅改性环氧化合物不影响底涂的储存性以及对地面的封闭效果等使用性能。

一种提高环氧树脂底涂复合物粘接能力的方法，该方法是在环氧树脂底涂复合物中添加有机硅改性环氧化合物；所述有机硅改性环氧化合物中含有1个以上的环氧基、1个以上的Si-H键和1个以上的烷氧基。

本发明更进一步的技术方案，所述有机硅改性环氧化合物的添加量是按环氧树脂底涂复合物中环氧树脂与有机硅改性环氧化合物的质量比为100：0.1～10添加。

本发明更进一步的技术方案，所述有机硅改性环氧化合物是将含Si-H键的化合物和带环氧基的硅烷偶联剂在酸催化下重排反应得到；或者是将含Si-H键的化合物、带环氧基的硅烷偶联剂和带丙烯酰氧基丙基的硅烷偶联剂在酸催化下重排反应得到。

本发明更进一步的技术方案，所述含Si-H键的化合物为三甲氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷、二甲氧基二氢硅烷、二乙氧基二氢硅烷、四甲基氢环硅氧烷、五甲基氢环硅氧烷、六甲基氢环硅氧烷中的一种或几种；所述带环氧基的硅烷偶联剂为γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或几种；所述带丙烯酰氧基丙基的硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

一种高粘结能力的环氧树脂底涂复合物，它是双组分环氧树脂底涂复合物，各组分是由以下质量份的原料组成：

A组分：环氧树脂100份，活性稀释剂0～40份，增韧剂0～20份，溶剂0～100份，含环氧基的偶联剂0～10份，有机硅改性环氧化合物0.1～10份；

所述有机硅改性环氧化合物有1个以上的环氧基、1个以上的Si-H键和1个以上的烷氧基；

B组分：固化剂10～100份，溶剂0～100份，带氨基或巯丙基的偶联剂0～10份，促进剂0～20份。

本发明更进一步的技术方案，在A组分中，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、酚醛改性环氧树脂、其它能与胺类固化剂常温反应的环氧树脂预聚物中的一种或几种；所述活性稀释剂为带环氧基的碳链化合物中的一种或几种；所述增韧剂为纳米核壳粒子改性的橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯、长碳链化合物、壬基酚中的一种或几种；所述含环氧基的偶联剂为γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或几种。

本发明更进一步的技术方案，所述活性稀释剂为带1～2个环氧基的可参与环氧树脂固化反应的非有机硅类低分子化合物。

本发明更进一步的技术方案，在B组分中，所述固化剂包括聚酰胺、脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚醚胺、其它能与双酚A环氧树脂常温反应的胺类化合物及其衍生物中的一种或几种；所述促进剂为叔胺、咪唑、改性胺中的一种或几种；所述带氨基或巯丙基的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或者几种。

本发明更进一步的技术方案，在A组分和B组分中，所述溶剂选自甲苯、二甲苯、乙醇、异丙醇、丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮中的一种；所述A组分和B组分中的溶剂相同或不同。

下面将详细地说明本发明。

本发明提供了一种带环氧基、Si-H键或丙烯酰氧基丙基和烷氧基等粘接基团的有机硅改性环氧化合物，该有机硅改性环氧化合物中大量的环氧基和烷氧基不仅参与环氧树脂复合物的交联，还可以配合Si-H键或丙烯酰氧基丙基等粘接基团、以及γ―氨丙基三乙氧基硅烷KH550、γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷KH560、γ-巯丙基三乙氧基硅烷KH580等硅烷偶联剂的使用，产生协同效应，成膜后与混凝土地面成分发生反应和铆合，以解决环氧底涂与光滑难粘接的混凝土、腻子、瓷砖、金属、玻璃等基面粘接不好的问题。

本发明使用的有机硅改性环氧化合物与环氧树脂具有良好的相容性，能参与体系的固化和铆合，固化后可以提高固化后体系的粘接能力。此合成方法简单，产率高，效果明显，具有很高的应用价值。本发明使用的有机硅改性环氧化合物是将含Si-H键的化合物与带环氧基的硅烷偶联剂、带丙烯酰氧基丙基的硅烷偶联剂等在酸催化下通过重排反应得到所述有机硅改性环氧化合物，该化合物中的环氧官能团数与带环氧基的硅烷偶联剂的摩尔比例有关；其中，带丙烯酰氧基丙基的硅烷偶联剂的添加量可以为0；通过调节各原材料的用量可得到相应的有机硅改性环氧化合物，并且只要该有机硅改性环氧化合物有1个以上的环氧基、1个以上的Si-H键和1个以上的烷氧基，就能提高环氧树脂底涂复合物的粘结能力；因此此处无需限定各原材料的用量。

本发明高粘结能力的环氧树脂底涂复合物中使用的增韧剂可以提高复合物固化后与界面的粘接作用，防止开裂和剥离；使用的溶剂选择能在常温中挥发，并且能与环氧树脂有较强相容性的具有极性的溶剂。

[有益效果]

本发明与现有技术相比，具有以下的有益效果：

本发明的双组份环氧树脂底涂复合物中的有机硅改性环氧化合物在固化过程中参与交联和铆合，并可以与地面以及底涂以上的环氧或聚氨酯等树脂反应，从而使环氧树脂底涂复合物与光滑难粘接混凝土、腻子、瓷砖、金属、玻璃等基面起到良好的粘接效果，且在具有持续水压的环境中能够提高其耐水粘接，防止涂膜的开裂和剥离。

具体实施方式

下面结合本发明的实施例对本发明作进一步的阐述和说明。

首先，先通过合成例1～3制备具有1个以上的环氧基、1个以上的Si-H键和1个以上的烷氧基的有机硅改性环氧化合物a、b、c。

合成例1

在三颈瓶中加入57g四甲基氢环四硅氧烷、111gγ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷，在搅拌的情况下加入5g干燥除水后的磺酸树脂，升温到80℃反应5h，随后过滤掉磺酸树脂，并减压蒸馏除去未反应的原料，即得有机硅改性环氧化合物a。

合成例2

在三颈瓶中加入29g三甲氧基氢硅烷、66gγ-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、59gγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，在搅拌的情况下加入5g干燥除水后的磺酸树脂，升温到80℃反应5h，随后过滤掉磺酸树脂，并减压蒸馏除去未反应的原料，即得有机硅改性环氧化合物b。

合成例3

在三颈瓶中加入57g四甲基氢环四硅氧烷、66gγ-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷，在搅拌的情况下加入5g干燥除水后的磺酸树脂，升温到80℃反应5h，随后过滤掉磺酸树脂，并减压蒸馏除去未反应的原料，即得有机硅改性环氧化合物c。

下面采用合成例1～3所得的有机硅改性环氧化合物制备具有良好粘接性能的环氧树脂底涂复合物，并对其进行粘接性能测试。

实施例1：

按照表1准备环氧树脂底涂复合物的原料：

表1 为实施例1的环氧树脂底涂复合物原料

表中A组分中各原料的用量是指各原料占A组分的质量百分比；B组分中各原料的用量是指各原料占B组分的质量百分比。其中，对本实施例的环氧树脂底涂复合物进行固化，固化条件为：A组分/B组分质量比＝100/50，25℃固化7天。

实施例2

按照表2准备环氧树脂底涂复合物的原料：

表2 为实施例2的环氧树脂底涂复合物原料

表中A组分中各原料的用量是指各原料占A组分的质量百分比；B组分中各原料的用量是指各原料占B组分的质量百分比。其中，对本实施例的环氧树脂底涂复合物进行固化，固化条件为：A组分/B组分质量比＝100/50，25℃固化7天。

实施例3

按照表3准备环氧树脂底涂复合物的原料：

表3 为实施例3的环氧树脂底涂复合物原料

实施例4

按照表4准备环氧树脂底涂复合物的原料：

表4 为实施例4的环氧树脂底涂复合物原料

表中A组分中各原料的用量是指各原料占A组分的质量百分比；B组分中各原料的用量是指各原料占B组分的质量百分比。其中，对本实施例的环氧树脂底涂复合物进行固化，固化条件为：A组分/B组分质量比＝100/50，25℃固化7天。

对比实施例1

按照表5准备环氧树脂底涂复合物的原料：

表5 为对比实施例1的环氧树脂底涂复合物原料

表中A组分中各原料的用量是指各原料占A组分的质量百分比；B组分中各原料的用量是指各原料占B组分的质量百分比。其中，对本实施例的环氧树脂底涂复合物进行固化，固化条件为：A组分/B组分质量比＝100/50，25℃固化7天。

对比实施例2

按照表6准备环氧树脂底涂复合物的原料：

表6 为对比实施例2的环氧树脂底涂复合物原料

表中A组分中各原料的用量是指各原料占A组分的质量百分比；B组分中各原料的用量是指各原料占B组分的质量百分比。其中，对本实施例的环氧树脂底涂复合物进行固化，固化条件为：A组分/B组分质量比＝100/50，25℃固化7天。

对上述实施例1～4和对比实施例1～2的环氧树脂底涂复合物进行粘结性能测试，测试依据为GB/T 9286-1998色漆和清漆漆膜的划格试验；各实施例的性能测试结果见表7和表8。

表7 各实施例所得复合物在光滑基面粘接性能测试(单位：级)

表8 各实施例所得复合物在光滑且湿热基面粘接性能测试(单位：级)

由此可见，实施例1～4是添加了有机硅改性环氧化合物的配方，而对比例1是没有有机硅改性环氧化合物、但具有硅烷偶联剂的配方，对比例2则是没有添加有机硅改性环氧化合物以及硅烷偶联剂的配方。

通过表7和表8可以看出，通过添加有机硅改性环氧化合物，在光滑的瓷砖、耐磨地坪、混凝土密封固化剂地坪上的粘接可以明显提高；而在光滑和湿热的基面上，通过添加有机硅改性环氧化合物则不仅仅可以提高底涂对于光滑的瓷砖、耐磨地坪、混凝土密封固化剂地坪上的粘接，甚至在腻子、水泥地面、金属基材和玻璃上面也具体明显的效果。由此可见，此有机硅改性环氧化合物的加入，使底涂更适合于应用在比较恶劣的(如光滑、湿热)的使用环境。

尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。

Claims (8)

1.一种提高环氧树脂底涂复合物粘接能力的方法，其特征在于该方法是在环氧树脂底涂复合物中添加有机硅改性环氧化合物；所述有机硅改性环氧化合物中含有1个以上的环氧基、1个以上的Si-H键和1个以上的烷氧基；所述有机硅改性环氧化合物是将含Si-H键的化合物和带环氧基的硅烷偶联剂在酸催化下重排反应得到；或者是将含Si-H键的化合物、带环氧基的硅烷偶联剂和带丙烯酰氧基丙基的硅烷偶联剂在酸催化下重排反应得到。

2.根据权利要求1所述的提高环氧树脂底涂复合物粘接能力的方法，其特征在于所述有机硅改性环氧化合物的添加量是按环氧树脂底涂复合物中环氧树脂与有机硅改性环氧化合物的质量比为100：0.1～10添加。

3.根据权利要求1所述的提高环氧树脂底涂复合物粘接能力的方法，其特征在于所述含Si-H键的化合物为三甲氧基氢硅烷、三乙氧基氢硅烷、二甲氧基二氢硅烷、二乙氧基二氢硅烷、四甲基氢环四硅氧烷、五甲基氢环硅氧烷、六甲基氢环硅氧烷中的一种或几种；所述带环氧基的硅烷偶联剂为γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或几种；所述带丙烯酰氧基丙基的硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三异丙氧基硅烷、γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

4.一种高粘结能力的环氧树脂底涂复合物，其特征在于它是双组分环氧树脂底涂复合物，各组分是由以下质量份的原料组成：

A组分：环氧树脂100份，活性稀释剂0～40份，增韧剂0～20份，溶剂0～100份，含环氧基的偶联剂0～10份，有机硅改性环氧化合物0.1～10份；所述有机硅改性环氧化合物中含有1个以上的环氧基、1个以上的Si-H键和1个以上的烷氧基；所述有机硅改性环氧化合物是将含Si-H键的化合物和带环氧基的硅烷偶联剂在酸催化下重排反应得到；或者是将含Si-H键的化合物、带环氧基的硅烷偶联剂和带丙烯酰氧基丙基的硅烷偶联剂在酸催化下重排反应得到；

B组分：固化剂10～100份，溶剂0～100份，带氨基或巯丙基的偶联剂0～10份，促进剂0～20份。

5.根据权利要求4所述的高粘结能力的环氧树脂底涂复合物，其特征在于在A组分中，所述环氧树脂为双酚A环氧树脂、双酚F环氧树脂、酚醛改性环氧树脂、其它能与胺类固化剂常温反应的环氧树脂预聚物中的一种或几种；所述活性稀释剂为带环氧基的碳链化合物中的一种或几种；所述增韧剂为纳米核壳粒子改性的橡胶、丁腈橡胶、聚氨酯、长碳链化合物、壬基酚中的一种或几种；所述含环氧基的偶联剂为γ-(2,3环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3环氧丙氧)丙基甲基二乙氧基硅烷中的一种或几种。

6.根据权利要求5所述的高粘结能力的环氧树脂底涂复合物，其特征在于所述活性稀释剂为带1～2个环氧基的可参与环氧树脂固化反应的非有机硅类低分子化合物。

7.根据权利要求4所述的高粘结能力的环氧树脂底涂复合物，其特征在于在B组分中，所述固化剂包括聚酰胺、脂肪胺、脂环胺、芳香胺、聚醚胺、其它能与双酚A环氧树脂常温反应的胺类化合物及其衍生物中的一种或几种；所述促进剂为叔胺、咪唑、改性胺中的一种或几种；所述带氨基或巯丙基的偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三乙氧基硅烷中的一种或者几种。

8.根据权利要求4所述的高粘结能力的环氧树脂底涂复合物，其特征在于在A组分和B组分中，所述溶剂选自甲苯、二甲苯、乙醇、异丙醇、丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮中的一种；所述A组分和B组分中的溶剂相同或不同。