CN112029052A - 一种高固体聚硅氧烷树脂的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

一种高固体聚硅氧烷树脂的制备方法及其产品和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高固体丙烯酸酯改性聚硅氧烷树脂的制备方法以及使用该树脂为基料的涂料。本发明基于丙烯酸聚硅氧烷树脂的合成路线，在其原材料基础上增加了功能性单体硬脂酸，通过使用该单体的空间位阻作用有效减少了树脂分子间作用力从而明显降低了树脂同固体分条件下的黏度，因为该功能性单体具有较好的油溶性，有效改变了相关涂料产品重涂时的界面相互渗透以及互穿，从而实现涂料良好的施工重涂性。另外通过调控优化原材料比例，有效实现了树脂的高固含量。

Description

一种高固体聚硅氧烷树脂的制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种高固体聚硅氧烷树脂的制备方 法及其产品和应用。
背景技术
聚硅氧烷树脂涂料作为长效防腐体系面漆已得到了广泛的应用，其相应 产品主要用于地铁及高铁等轨道车辆、桥梁和体育场馆及电视塔等公共建筑、 石化设备和风电塔筒等钢结构设施的表面，起到装饰及防护作用。其以高耐 候、高耐化学介质的特性，深受市场认可。
聚硅氧烷树脂因性脆，实际应用中常采用有机树脂进行改性，如环氧改 性、、丙烯酸酯改性等。中国专利CN102352043A以氢化双酚A环氧树脂改性活 性聚硅氧烷为基料，氨基硅烷为固化剂制备钢结构防腐涂料。但由于环氧改 性需采用的脂肪族环氧，国内生产厂家较少，进口产品成本较高。并且环氧 聚硅氧烷树脂的保光保色性较差，逐渐被市场遗忘。丙烯酸酯改性的涂料应 用更加广泛，目前已在桥梁、场馆及电视塔等公共钢结构建筑领域等到应用。
但目前市售的丙烯酸酯改性的涂料其固体份相对较低，导致相关涂料产 品的不挥发份低以至于难于满足JT/T722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术 条件相关产品标准要求，并且重涂性差，往往造成重涂后漆膜外观不好严重 影响其装饰性。
发明内容
本发明目的是提供一种高固体丙烯酸酯改性聚硅氧烷树脂及以其为基料 的涂料，以该高固体丙烯酸酯改性聚硅氧烷树脂为基料制备的双组份涂料能 满足高固体份、低粘度，室温快速固化以及超长的耐候防腐性能及一定的耐 沾污性能，可广泛应用于地铁及高铁等轨道车辆的表面涂装，并且重涂性能 好。
本发明公开的技术方案具体如下：
一种高固体聚硅氧烷树脂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
1)称取Z-6018有机硅单体22-28质量份，称取二甲苯20-25质量份，将 两者置于反应釜，缓慢升温至回流，回流状态继续保温30分钟至无明显水珠 析出；
2)称取甲基丙烯酸甲酯10-12质量份，甲基丙烯酸丁酯10-16质量份， 甲基丙烯酸羟乙酯8-12质量份，丙烯酸0.3-0.6质量份，硬脂酸8-12质量份， 二甲苯4.5-5.5质量份，过氧化苯甲酰0.5-0.7质量份，将上述成分混合搅拌溶 解形成均匀溶液，将溶液在3±0.5小时内滴加至步骤1)反应釜中，滴完后 于136℃回流保温3小时；
3)称取二甲苯2-3质量份，过氧化苯甲酰0.1-0.2质量份，将上述成分混 合搅拌溶解形成均匀溶液，将溶液在0.5-1.0小时内滴加至步骤2)反应壶中， 滴完后保温至产品合格。产品合格标准：黏度(涂-4杯，25℃)为80-150秒、 固体量70±2％。
进一步优选的，按质量份数计，取步骤1)所述Z-6018有机硅单体28 质量份，二甲苯20质量份，取步骤2)所述甲基丙烯酸甲酯10质量份，甲 基丙烯酸丁酯16质量份，甲基丙烯酸羟乙酯10质量份，丙烯酸0.4质量份， 硬脂酸8质量份，二甲苯5.5质量份，过氧化苯甲酰0.6质量份，取步骤3) 所述二甲苯2质量份，过氧化苯甲酰0.2质量份。
优选的，按质量份数计，取步骤1)所述Z-6018有机硅单体22质量份， 二甲苯25质量份，取步骤2)所述甲基丙烯酸甲酯12质量份，甲基丙烯酸 丁酯10质量份，甲基丙烯酸羟乙酯12质量份，丙烯酸0.3质量份，硬脂酸 12质量份，二甲苯4.5质量份，过氧化苯甲酰0.7质量份，取步骤3)所述二 甲苯3质量份，过氧化苯甲酰0.1质量份。
2.根据所述方法制备得到的高固体聚硅氧烷树脂。
3.一种高固体聚硅氧烷清漆，所述清漆由甲乙两种组分组成，所述甲组 份由高固体聚硅氧烷树脂液与醋酸丁酯以92：8质量比例组成，所述乙组分 为脂肪簇聚氨酯固化剂，甲乙组分质量比为4：1。
4.一种白聚硅氧烷面漆，其特征在于，所述面漆由甲乙两种组分组成， 所述甲组分由高固体聚硅氧烷树脂液、钛白粉和醋酸丁酯以75：20：5质量 比例组成，所述乙组分由脂肪簇聚氨酯固化剂和醋酸丁酯以90:10质量比例 组成，甲乙组分质量比为4：1。
进一步，上述清漆和面漆配方中所述脂肪簇聚氨酯固化剂为N3390或缩 二脲。
本发明有益效果在于：本发明基于丙烯酸聚硅氧烷树脂的合成路线，在 其原材料基础上增加了功能性单体硬脂酸，通过该单体的空间位阻作用有效 减少了树脂分子间作用力从而明显降低了树脂同固体分条件下的黏度，通过 该功能性单体较好的油溶性，有效改变了相关涂料产品重涂时的界面相互渗 透以及互穿，从而实现其良好的施工重涂性。并且通过优化原材料比例，以 高固体聚硅氧烷树脂制成的清漆和色漆，都一致的体现了高固、低粘、干性 及重涂性正常的特点，在满足JT/T722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术条 件标准中聚硅氧烷面漆指标的同时，明显改善了对比样的缺陷。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明所述技术方案做进一步描述：
本发明实施例和比较例所使用的原材料均为工业级市场品。
实施例1
高固体聚硅氧烷树脂液按如下所述步骤制备：
1)在装有搅拌器、温度计、回流及滴加装置的四颈烧瓶中投入Z-6018 有机硅单体1000克，二甲苯1200克，加热至回流，此时温度大约为136℃， 将反应放置继续保温30分钟左右至无明显水珠析出；
2)在配料缸中投入甲基丙烯酸甲酯460克、甲基丙烯酸丁酯520克、甲 基丙烯酸羟乙酯500克、丙烯酸18克、硬脂酸500克、过氧化苯甲酰24克、 二甲苯200克，搅拌使其溶解混合均匀，形成混合液备用；
3)将步骤2所制备的混合溶液在3小时内滴加至步骤1)反应釜中，滴 完后，于136℃回流保温3小时；
4)在配料缸中投入二甲苯100克，过氧化苯甲酰6克，搅拌溶解混合均 匀，于0.5小时滴加入如步骤3所述的反应釜中，约136℃保温1小时得成 品。
实施例2
高固体聚硅氧烷树脂液按如下所述步骤制备：
1)在装有搅拌器、温度计、回流及滴加装置的四颈烧瓶中投入Z-6018 有机硅单体1000克，二甲苯1000克，加热至回流，此时温度大约为136℃， 将反应放置继续保持30分钟左右至无明显水珠析出；
2)在配料缸中投入甲基丙烯酸甲酯500克、甲基丙烯酸丁酯500克、甲 基丙烯酸羟乙酯500克、丙烯酸18克、硬脂酸500克、过氧化苯甲酰24克、 二甲苯200克，搅拌使其溶解混合均匀，形成混合液备用；
3)将步骤2所制备的混合溶液在3小时内滴加至步骤1)反应釜中，滴 完后约136℃回流保温3小时；
4)在配料缸中投入二甲苯100克，过氧化苯甲酰6克，搅拌溶解混合均 匀，于0.5小时滴加入如步骤3所述的反应釜中，于136℃保温1小时得成品， 再冷却待测试。
将实施例1及实施例2制备所得树脂溶液进行性能测试，测试结果如表 1所示：
表1高固体聚硅氧烷树脂液指标
实施例1 实施例2
颜色及外观 白色透明粘稠液体 白色透明粘稠液体
粘度(涂-4杯) 120秒 116秒
固体含量(％) 70 68
酸值(mgKOH/g) 5.0 5.0
进一步将实施例1和2所制备聚硅氧烷树脂作为基料制备成涂料进行应 用试验。
(一)以实施例1、实施例2所制备聚硅氧烷树脂为基料制备清漆涂料
一种高固体聚硅氧烷清漆，所述清漆由甲乙两种组分组成，所述甲组份 由高固体聚硅氧烷树脂液与醋酸丁酯以92：8质量比例组成，所述乙组分为 N3390固化剂，甲乙组分质量比为4：1。所述涂料标记为试例1、试例2。
对比样：以现有市售聚硅氧烷树脂为基料制备清漆涂料，组分比例与上 述一致，所述涂料标记为对比样例。
进一步将所述三种清漆涂料进行性能检测，检测结果记录于表2所示。
表2聚硅氧烷清漆检测结果
Figure BDA0002570442010000061
(二)以实施例1、实施例2所制备聚硅氧烷树脂为基料制备白聚硅氧烷面 漆。
一种白聚硅氧烷面漆，所述面漆由甲乙两种组分组成，所述甲组分由高 固体聚硅氧烷树脂液、渝钛白R-298和醋酸丁酯以75：20：5质量比例组成， 所述乙组分由N3390固化剂和醋酸丁酯以90:10质量比例组成，甲乙组分质 量比为4：1。所述涂料标记为试例A、试例B。
对比样：以现有市售聚硅氧烷树脂为基料制备面漆涂料，组分比例与上 述一致，所述涂料标记为对比样例C。
进一步将所述三种面漆涂料进行性能检测，检测结果记录于表3所示。
表3聚硅氧烷面漆检测结果
Figure BDA0002570442010000062
Figure BDA0002570442010000071
参考JT/T722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件中聚硅氧烷面漆重 要指标：不挥发分(甲+乙)(％)：≥70，漆膜表干：≤2小时，实干≤24小 时，重涂性：重涂无障碍，耐磨性：≤0.04克，硬度：≥0.6，附着力：≥5MPa， 适用期：≥5小时。
综上表2以及表3的检测结果，可发现本发明通过功能性单体-硬脂酸的 添加应用，以及进一步优化原材料组成比例所所得的高固体聚硅氧烷树脂不 论清漆还是面漆，都一致的体现了高固、低粘、干性及重涂性正常的特点。 在满足JT/T722-2008公路桥梁钢结构防腐涂装技术条件标准中聚硅氧烷面漆 指标的同时，明显改善了对比样的缺陷。
最后说明的是，对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够 实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显 而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情 况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些 实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种高固体聚硅氧烷树脂的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
1)称取Z-6018有机硅单体22-28质量份，称取二甲苯20-25质量份，将两者置于反应釜，缓慢升温至回流，回流状态继续保温30分钟至无明显水珠析出；
2)称取甲基丙烯酸甲酯10-12质量份，甲基丙烯酸丁酯10-16质量份，甲基丙烯酸羟乙酯8-12质量份，丙烯酸0.3-0.6质量份，硬脂酸8-12质量份，二甲苯4.5-5.5质量份，过氧化苯甲酰0.5-0.7质量份，将上述成分混合搅拌溶解形成均匀溶液，将溶液在3±0.5小时内滴加至步骤1)反应釜中，滴完后于136℃回流保温3小时；
3)称取二甲苯2-3质量份，过氧化苯甲酰0.1-0.2质量份，将上述成分混合搅拌溶解形成均匀溶液，将溶液在0.5-1.0小时内滴加至步骤2)反应壶中，滴完后于136℃继续保温至产品合格。
2.根据权利要求1所述一种高固体聚硅氧烷树脂的制备方法，其特征在于，按质量份数计，取步骤1)所述Z-6018有机硅单体28质量份，二甲苯20质量份，取步骤2)所述甲基丙烯酸甲酯10质量份，甲基丙烯酸丁酯16质量份，甲基丙烯酸羟乙酯10质量份，丙烯酸0.4质量份，硬脂酸8质量份，二甲苯5.5质量份，过氧化苯甲酰0.6质量份，取步骤3)所述二甲苯2质量份，过氧化苯甲酰0.2质量份。
3.根据权利要求1所述一种高固体聚硅氧烷树脂的制备方法，其特征在于，按质量份数计，取步骤1)所述Z-6018有机硅单体22质量份，二甲苯25质量份，取步骤2)所述甲基丙烯酸甲酯12质量份，甲基丙烯酸丁酯10质量份，甲基丙烯酸羟乙酯12质量份，丙烯酸0.3质量份，硬脂酸12质量份，二甲苯4.5质量份，过氧化苯甲酰0.7质量份，取步骤3)所述二甲苯3质量份，过氧化苯甲酰0.1质量份。
4.由权利要求1-3任一项所述方法制备得到的高固体聚硅氧烷树脂。
5.一种高固体聚硅氧烷清漆，其特征在于，所述清漆由甲乙两种组分组成，所述甲组份由高固体聚硅氧烷树脂液与醋酸丁酯以92：8质量比例组成，所述乙组分为脂肪簇聚氨酯固化剂，甲乙组分质量比为4：1。
6.一种白聚硅氧烷面漆，其特征在于，所述面漆由甲乙两种组分组成，所述甲组分由高固体聚硅氧烷树脂液、钛白粉和醋酸丁酯以75：20：5质量比例组成，所述乙组分由脂肪簇聚氨酯固化剂和醋酸丁酯以90:10质量比例组成，甲乙组分质量比为4：1。
7.根据权利要求5或6任一项所述一种高固体聚硅氧烷清漆，其特征在于，所述脂肪簇聚氨酯固化剂为N3390或缩二脲。
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