CN111440534A - 防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料及其制备方法，该防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料由如下质量份的原料组成：改性环氧树脂15‑30份、改性二氧化钛5‑15份、聚四氟乙烯粉末15‑25份、乙酸乙酯30‑50份、N‑甲基‑2‑吡咯烷酮5‑10份、固化剂0.5‑3份、消泡剂0.5‑3份；本发明通过使用改性环氧树脂、改性二氧化钛和聚四氟乙烯粉末共混，提高涂料的防粘性能和化学稳定性、耐热性、机械性能等其它性能；通过对环氧树脂进行改性，使环氧树脂不仅对金属具有优异的粘附力，同时成膜后具有较低的表面能，有利于涂料的防粘性能。

Description

防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子涂料技术领域，具体涉及防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料及其制备方法。
背景技术
防粘涂料是一种表面不易被其它粘性物质所粘附或粘着后易被除去的特种涂料。这种涂料由于表面能极低、摩擦系数小、易滑动等特点，所以具有不粘性。目前具有代表性的防粘涂料主要有以下几类：有机硅防粘涂料、氟碳防粘涂料和无机陶瓷防粘涂料。
有机硅防粘涂料一般由有机硅树脂、环氧树脂、颜料、填料及功能添加剂组成。有机硅防粘涂料虽然疏水防粘效果好，但是其涂膜硬度及耐腐蚀性能较差。专利CN201610035117.2公开了一种高导热高耐磨有机硅不粘涂料，其由有机硅改性聚酯树脂、陶瓷树脂、耐高温颜填料、导热助剂和溶剂组成，其导热助剂选自石墨烯、碳纳米管、金刚石、石墨、铝粉、银粉中的一种或几种。专利CN201510856346.6公开了一种高导热不粘锅涂料，主要由石墨烯、氧化硅溶胶、聚酰亚胺、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、甲基三甲氧基硅烷、氟硅油、钛白粉颜料、氧化铝耐磨粉、膨润土、去离子水和乙二醇丁醚组成。
氟碳防粘涂料的基本成分是氟树脂，目前使用的主要是聚四氟乙烯(PTFE)，它能在260℃以下长期连续使用，它不溶解或溶胀于任何已知的溶剂，即使在高温下，油水对它也不起作用，具有优异的自润滑和疏水疏油双疏性能，，极易清洗，广泛用于炊具内壁不粘涂层等领域。但氟碳防粘涂料仍需要添加各种助剂以提高其涂层的硬度、强度以及热分散性，这使得氟碳防粘涂料的成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料及其制备方法，可以解决现有以下问题：
1、通过使用改性环氧树脂、改性二氧化钛和聚四氟乙烯粉末共混，提高涂料的防粘性能和化学稳定性、耐热性、机械性能等其它性能；
2、通过对环氧树脂进行改性，使环氧树脂不仅对金属具有优异的粘附力，同时成膜后具有较低的表面能，有利于涂料的防粘性能。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料，其特征在于，该涂料由如下质量份的原料组成：改性环氧树脂15-30份、改性二氧化钛5-15份、聚四氟乙烯粉末15-25份、乙酸乙酯30-50份、N-甲基-2-吡咯烷酮1-5份、固化剂0.1-3份、消泡剂0.1-3份；
该防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料的制备方法如下：
先将改性环氧树脂加入乙酸乙酯中，并加入N-甲基-2-吡咯烷酮，搅拌至改性环氧树脂完全溶解，然后向溶液中加入聚四氟乙烯粉末和改性二氧化钛，超声20-60min，使聚四氟乙烯粉末和改性二氧化钛在溶液中分散均匀，接着加入消泡剂，搅拌1-2h后加入固化剂，继续搅拌15-30min，即得防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料。
通过以改性环氧树脂作为涂料的主原料，改性环氧树脂主链是双酚A环氧树脂，是一种综合性能较好的热固性树脂，具有良好的机械性能、粘接性能、化学稳定性好、电绝缘、易成型加工等优点，并且价格低、易获取，这种环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团，除了聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯不能直接用环氧树脂粘结外，对绝大多数金属和非金属都有很好的粘结性，因此对建筑铝合金模板具有优异的粘附作用，粘结强度高，固化后的环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，所以它的机械强度高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂，环氧固化物还具有优良的化学稳定性，其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂，又因环氧树脂固化物呈三维网状结构，能够耐油类等的浸渍；另外，通过添加改性二氧化钛，改性二氧化钛能够有效地填充到环氧树脂固化成膜的孔隙中，提高环氧树脂的抗渗透性，能达到更好的防腐效果，通过添加聚四氟乙烯粉末，有助于提高涂料的防粘性能，聚四氟乙烯是一种结晶性高分子聚合物，具有极低的表面能，且化学性质稳定，因此有利于提高涂料的防粘性能。
优选的，所述改性环氧树脂的制备方法如下：
S1、氮气保护下，将双酚A和环氧氯丙烷加入反应瓶中，搅拌下加热至70-80℃，加入四丁基溴化铵，反应4-8h，反应结束后减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷，得中间体一，反应方程式如下：
Figure BDA0002406517610000031
S2、氮气保护下，将中间体一和甲苯加入反应瓶中，搅拌下加热至70-80℃，加入氢氧化钠，反应2-5h，得溶液一，反应方程式如下：
Figure BDA0002406517610000032
S3、向溶液一中加入双酚A，加热至75-80℃，反应2-5h后，将反应液冷却至室温，并加入磷酸氢二钠调节pH至6-7，过滤，滤液用去离子水洗涤3次，将有机相减压蒸馏除去甲苯，得到双酚A环氧树脂，反应方程式如下：
Figure BDA0002406517610000041
S4、氮气保护下，将丙烯酸六氟丁酯、乙烯基乙氧基二甲基硅烷溶于甲苯中，并加入过硫酸钾，升温至60-70℃反应10-20h，减压蒸馏除去甲苯，向反应液加水和乳化剂，继续搅拌2-3h，得氟硅聚合乳液，反应方程式如下：
Figure BDA0002406517610000042
S5、氮气保护下，将双酚A环氧树脂加入反应瓶中，并加热至70-90℃，加入二月桂酸二丁基锡，并滴加氟硅聚合乳液，继续反应6-10h，得到改性环氧树脂，反应方程式如下：
Figure BDA0002406517610000043
丙烯酸六氟丁酯和乙烯基乙氧基二甲基硅烷在催化剂作用下发生共聚反应，生成氟硅聚合物，氟硅聚合物中的烷氧基较为活泼，可在催化剂作用下与双酚A环氧树脂链中的羟基反应，将氟硅聚合物引入双酚A环氧树脂分子链中，通过引入氟硅聚合物，使聚合物中具有含氟支链，有利于降低涂料成膜的表面能，提高其防粘特性，通过引入硅氧键，硅氧键的键能远大于碳氧键和碳碳键，可以使聚合物具有更高强度，有利于提高涂料的耐高温性能。
优选的，S1-S2中所述双酚A、环氧氯丙烷、四丁基溴化铵和氢氧化钠的摩尔比为1：6-12：0.01-0.1：2-4，每克双酚A添加10-20mL甲苯，S3中双酚A与S1中双酚A用量相同。
优选的，S4中所述乙烯基乙氧基二甲基硅烷、丙烯酸六氟丁酯、乳化剂和过硫酸钾的质量比为1：0.8-1.2：0.1-0.3:0.05-0.2,每克乙烯基乙氧基二甲基硅烷加入10-20mL甲苯，乳化剂为3-烯丙氧基-2-1-丙烷磺酸钠盐、乙氧基化烷基醚硫酸铵和曲拉通混合而成的复合乳化剂。
优选的，S5中所述双酚A环氧树脂、氟硅聚合乳液和二月桂酸二丁基锡的质量比为1：0.5-0.8：0.01-0.05。
优选的，所述改性二氧化钛的制备方法为：在反应瓶中加入体积比为1:0.05-0.2的乙醇和水混合溶液，并加入硅烷偶联剂搅拌均匀，升温至40-50℃加入纳米二氧化钛粉末，搅拌4-6h后，减压浓缩除去溶剂，将浓缩物置于80-90℃烘箱中干燥10-20h，得改性二氧化钛。
优选的，所述二氧化钛粉末和硅烷偶联剂的质量比为1:0.3-0.5，每克二氧化钛粉末加入乙醇和水的混合溶液8-15mL。
优选的，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，固化剂为二氨基二苯基甲烷。
本发明的有益效果为：
1、通过以改性环氧树脂作为涂料的主原料，改性环氧树脂主链是双酚A环氧树脂，是一种综合性能较好的热固性树脂，具有良好的机械性能、粘接性能、化学稳定性好、电绝缘、易成型加工等优点，这种环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团，除了聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯不能直接用环氧树脂粘结外，对绝大多数金属和非金属都有很好的粘结性，因此对建筑铝合金模板具有优异的粘附作用，粘结强度高，固化后的环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，所以它的机械强度高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂，环氧固化物还具有优良的化学稳定性，其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂，因此环氧树脂大量用作防腐蚀底漆，又因环氧树脂固化物呈三维网状结构，能够耐油类等的浸渍；另外，通过添加改性二氧化钛，改性二氧化钛能够有效地填充到环氧树脂固化成膜的孔隙中，提高环氧树脂的抗渗透性，能达到更好的防腐效果，通过添加聚四氟乙烯粉末，有助于提高涂料的防粘性能，聚四氟乙烯是一种结晶性高分子聚合物，具有极低的表面能，且化学性质稳定，因此有利于提高涂料的防粘性能；
2、丙烯酸六氟丁酯和乙烯基乙氧基二甲基硅烷在催化剂作用下发生共聚反应，生成氟硅聚合物，通过氟硅聚合物中较为活泼的的烷氧基，可将氟硅聚合物引入双酚A环氧树脂分子链中，通过引入氟硅聚合物，聚合物中具有含氟支链，有利于降低涂料成膜的表面能，提高其防粘特性，通过引入硅氧键，硅氧键的键能远大于碳氧键和碳碳键，可以使聚合物具有更高强度，有利于提高涂料的耐高温性能。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
改性环氧树脂的制备：
S1、氮气保护下，将100g双酚A和300g环氧氯丙烷加入反应瓶中，搅拌下加热至80℃，加入1g四丁基溴化铵，反应5h，反应结束后减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷，得中间体一；
S2、氮气保护下，将中间体一和1.5L甲苯加入反应瓶中，搅拌下加热至80℃，加入氢氧化钠，反应3h，得溶液一；
S3、向溶液一中加入100g双酚A，加热至80℃，反应3h后，将反应液冷却至室温，并加入磷酸氢二钠调节pH至6-7，过滤，滤液用去离子水洗涤3次，将有机相减压蒸馏除去甲苯，得到双酚A环氧树脂；
S4、氮气保护下，将50g丙烯酸六氟丁酯、40g乙烯基乙氧基二甲基硅烷溶于500mL甲苯中，并加入2.5g过硫酸钾，升温至70℃反应16h，减压蒸馏除去甲苯，向反应液加50mL水和5g乳化剂，继续搅拌2h，得氟硅聚合乳液；
S5、氮气保护下，将100g双酚A环氧树脂加入反应瓶中，并加热至90℃，加入1g二月桂酸二丁基锡，并滴加60g氟硅聚合乳液，继续反应8h，得到改性环氧树脂A。
实施例2
改性环氧树脂的制备：
S1、氮气保护下，将100g双酚A和350g环氧氯丙烷加入反应瓶中，搅拌下加热至80℃，加入1g四丁基溴化铵，反应5h，反应结束后减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷，得中间体一；
S2、氮气保护下，将中间体一和1.5L甲苯加入反应瓶中，搅拌下加热至80℃，加入氢氧化钠，反应3h，得溶液一；
S3、向溶液一中加入100g双酚A，加热至80℃，反应3h后，将反应液冷却至室温，并加入磷酸氢二钠调节pH至6-7，过滤，滤液用去离子水洗涤3次，将有机相减压蒸馏除去甲苯，得到双酚A环氧树脂；
S4、氮气保护下，将50g丙烯酸六氟丁酯、50g乙烯基乙氧基二甲基硅烷溶于500mL甲苯中，并加入2.5g过硫酸钾，升温至70℃反应16h，减压蒸馏除去甲苯，向反应液加50mL水和5g乳化剂，继续搅拌2h，得氟硅聚合乳液；
S5、氮气保护下，将100g双酚A环氧树脂加入反应瓶中，并加热至90℃，加入1g二月桂酸二丁基锡，并滴加50g氟硅聚合乳液，继续反应8h，得到改性环氧树脂B。
实施例3
改性环氧树脂的制备：
S1、氮气保护下，将80g双酚A和300g环氧氯丙烷加入反应瓶中，搅拌下加热至80℃，加入1g四丁基溴化铵，反应5h，反应结束后减压蒸馏除去过量的环氧氯丙烷，得中间体一；
S2、氮气保护下，将中间体一和1.5L甲苯加入反应瓶中，搅拌下加热至80℃，加入氢氧化钠，反应3h，得溶液一；
S3、向溶液一中加入80g双酚A，加热至80℃，反应3h后，将反应液冷却至室温，并加入磷酸氢二钠调节pH至6-7，过滤，滤液用去离子水洗涤3次，将有机相减压蒸馏除去甲苯，得到双酚A环氧树脂；
S4、氮气保护下，将50g丙烯酸六氟丁酯、60g乙烯基乙氧基二甲基硅烷溶于500mL甲苯中，并加入2.5g过硫酸钾，升温至70℃反应16h，减压蒸馏除去甲苯，向反应液加50mL水和8g乳化剂，继续搅拌2h，得氟硅聚合乳液；
S5、氮气保护下，将100g双酚A环氧树脂加入反应瓶中，并加热至90℃，加入1g二月桂酸二丁基锡，并滴加70g氟硅聚合乳液，继续反应8h，得到改性环氧树脂C。
实施例4
改性二氧化钛的制备：
在反应瓶中加入1L体积比为1:0.05的乙醇和水混合溶液，并加入30g硅烷偶联剂搅拌均匀，升温至50℃加入100g纳米二氧化钛粉末，搅拌5h后，减压浓缩除去溶剂，将浓缩物置于80℃烘箱中干燥12h，得改性二氧化钛。
实施例5
防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料的制备：
先将100g改性环氧树脂A/B/C加入150g乙酸乙酯中，并加入10gN-甲基-2-吡咯烷酮，搅拌至改性环氧树脂完全溶解，然后向溶液中加入60g聚四氟乙烯粉末和50g改性二氧化钛，超声30min，使聚四氟乙烯粉末和改性二氧化钛在溶液中分散均匀，接着加入1g消泡剂，搅拌2h后加入1g固化剂，继续搅拌20min，即得防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料A/B/C。
实施例6
防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料的制备：
先将100g双酚A环氧树脂加入150g乙酸乙酯中，并加入10gN-甲基-2-吡咯烷酮，搅拌至改性环氧树脂完全溶解，然后向溶液中加入60g聚四氟乙烯粉末和50g改性二氧化钛，超声30min，使聚四氟乙烯粉末和改性二氧化钛在溶液中分散均匀，接着加入1g消泡剂，搅拌2h后加入1g固化剂，继续搅拌20min，即得防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料D。
实施例7
取铝合金模板，将模板经喷砂处理，然后将涂料A、B、C、D均匀喷涂于四块铝合金模板表面，涂膜厚度400μm，成膜干燥后对铝合金模板进行以下性能测试:
防粘测试：将湿混凝土涂抹在铝合金模板上，待混凝土干燥后观察铝合金模板状态；
附着力测试：根据GB/T 9286-88方法进行测试；
硬度测试：根据GB/T 6739-86方法进行测试；
测试结果如下：
Figure BDA0002406517610000101
由上表可知，由本发明方法制备的表面涂料，均具有较好的放粘性，其中表面涂料A、B、C均对湿混凝土表现出不易粘附，粘附部分干后自动脱落或剥落的现象，而表面涂料D因将改性环氧树脂替换为双酚A环氧树脂，没有在其分子链中引入含氟支链，因此防粘性较A、B、C差，而表面涂料D的硬度比A、B、C差很多，可能是由于表面涂料D的分子链中没有硅氧键连接的支链，使聚合物的密集性较A、B、C差。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (8)

1.防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料，其特征在于，该涂料由如下质量份的原料组成：改性环氧树脂15-30份、改性二氧化钛5-15份、聚四氟乙烯粉末15-25份、乙酸乙酯30-50份、N-甲基-2-吡咯烷酮5-10份、固化剂0.5-3份、消泡剂0.5-3份；
所述改性环氧树脂的制备方法如下：
S1、氮气保护下，将双酚A和环氧氯丙烷加入反应瓶中，搅拌下加热至70-80℃，加入四丁基溴化铵，反应4-8h，反应液经减压蒸馏得中间体一；
S2、氮气保护下，将中间体一和甲苯加入反应瓶中，搅拌下加热至70-80℃，加入氢氧化钠，反应2-5h，得溶液一；
S3、向溶液一中加入双酚A，加热至75-80℃，反应2-5h后，将反应液冷却至室温，并加入磷酸氢二钠调节pH至6-7，过滤，滤液用去离子水洗涤3次，然后经减压蒸馏得到双酚A环氧树脂；
S4、氮气保护下，将丙烯酸六氟丁酯、乙烯基乙氧基二甲基硅烷溶于甲苯中，并加入过硫酸钾，升温至60-70℃反应10-20h，减压蒸馏后向反应液加水和乳化剂，继续搅拌2-3h，得氟硅聚合乳液；
S5、氮气保护下，将双酚A环氧树脂加入反应瓶中，并加热至70-90℃，加入二月桂酸二丁基锡，并滴加氟硅聚合乳液，继续反应6-10h，得到改性环氧树脂。
2.根据权利要求1所述的防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料，其特征在于，S1-S2中所述双酚A、环氧氯丙烷、四丁基溴化铵和氢氧化钠的摩尔比为1：6-12：0.01-0.1：2-4，每克双酚A添加10-20mL甲苯，S3中双酚A与S1中双酚A用量相同。
3.根据权利要求1所述的防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料，其特征在于，S4中所述乙烯基乙氧基二甲基硅烷、丙烯酸六氟丁酯、乳化剂和过硫酸钾的质量比为1：0.8-1.2：0.1-0.3:0.05-0.2,每克乙烯基乙氧基二甲基硅烷加入10-20mL甲苯，乳化剂为3-烯丙氧基-2-1-丙烷磺酸钠盐、乙氧基化烷基醚硫酸铵和曲拉通混合而成的复合乳化剂。
4.根据权利要求1所述的防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料，其特征在于，S5中所述双酚A环氧树脂、氟硅聚合乳液和二月桂酸二丁基锡的质量比为1：0.5-0.8：0.01-0.05。
5.根据权利要求1所述的防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料，其特征在于，所述改性二氧化钛的制备方法为：在反应瓶中加入体积比为1:0.05-0.2的乙醇和水混合溶液，并加入硅烷偶联剂搅拌均匀，升温至40-50℃加入纳米二氧化钛粉末，搅拌4-6h后，减压浓缩除去溶剂，将浓缩物置于80-90℃烘箱中干燥10-20h，得改性二氧化钛。
6.根据权利要求1所述的防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
先将改性环氧树脂加入乙酸乙酯中，并加入N-甲基-2-吡咯烷酮，搅拌至改性环氧树脂完全溶解，然后向溶液中加入聚四氟乙烯粉末和改性二氧化钛，超声20-60min，使聚四氟乙烯粉末和改性二氧化钛在溶液中分散均匀，接着加入消泡剂，搅拌1-2h后加入固化剂，继续搅拌15-30min，即得防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料。
7.根据权利要求6所述的防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料的制备方法，其特征在于，所述二氧化钛粉末和硅烷偶联剂的质量比为1:0.3-0.5，每克二氧化钛粉末加入乙醇和水的混合溶液8-15mL。
8.根据权利要求6所述的防混凝土粘附的建筑铝合金模板用表面涂料的制备方法，其特征在于，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，固化剂为二氨基二苯基甲烷。
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