CN112608682B - 一种矿车用防粘冰涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿车用防粘冰涂料及其制备方法，属于防粘冰涂料技术领域，所述矿车用防粘冰涂料由A组分和B组分组成；其中A组分由以下原料组成：环氧改性有机硅树脂、功能性填料、分散剂、润湿剂、活性流平剂等；B组分由以下原料组成：交联剂和第二溶剂；本发明的矿车用防粘冰涂料采用环氧改性有机硅树脂为基料，该基料不仅有有机硅树脂耐低温、强憎水性的优点，而且通过环氧树脂改性，由于环氧树脂独特的环氧基、羟基、醚键等活性基团,因此环氧树脂改性有机硅树脂后，能够明显提高涂料的附着力。

Description

一种矿车用防粘冰涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及功能涂料技术领域，具体说是一种矿车用防粘冰涂料及其制备方法。

背景技术

我国大多数矿山企业采用水采煤方法，采煤井和卸煤场之间矿车运煤过程暴露在低温露天环境下，矿车内会出现冻粘，并且运输距离越远冻结越严重，在反复运煤过程中矿车内的冻粘层积累会严重影响矿车的运煤效率，尤其是矿车冻粘情况严重时，卸煤工序机械清理冻结层对矿车也会产生很大的破坏；为了避免矿车的冻粘问题，煤场也投入了大量的人力物力，但是解决的效果不明显；

目前的防粘冰涂料主要有两种：第一种是亲水性防冰霜材料，其防冰霜原理是亲水涂层可吸附大量的水，并且加入乙二醇等助剂来降低凝固点，起到防结冰的作用，但是亲水材料使用的温度和湿度范围有限，并且污染后会降低甚至失去防冰作用；第二种是疏水性防冰霜材料，其原理是(超)疏水性基材表面具有较低的表面能，水滴在光滑的疏水基材表面上不能完全铺展，水滴与基材表面的接触面积较小，当水滴在基材表面的接触角随着基材表面能的降低而增加时，水滴与基材表面的接触面积就逐渐减小，从而降低了基材表面与水滴之间的热传导，延缓了水滴的凝固，但是该材料表面的机械性能不佳，在使用过程中表面容易被破坏，随着时间的增长和温度的降低，疏水材料便失去了防冰霜的作用。

有机硅树脂是以硅氧键(-Si-O-)为主链的结构，具有很强的热稳定性和憎水性，一方面有机硅树脂的热稳定性很高，在低温、高温甚至辐射照射下化学键都不会断裂、分解，可以在很宽的温度范围内使用；另一方面，有机硅树脂结构具有很强的憎水性，其表面张力很低，结构极其稳定，即使在水中长时间浸泡，结构变化也很小，是防冰粘附涂料的理想材料之一，但是长时间来因为有机硅树脂的附着力差，因此限定了其应用，而如何提高有机硅树脂的附着力也成为目前技术人员亟待解决的问题。

因此目前的防粘冰涂料都具有其局限性，当环境温度降低至很低、冰在涂层表面大面积长时间冻结不清除或基材表面受到破坏后，涂层就会失去防覆冰作用，并且我国冬季由于煤矿的矿车长时间存在于低温下，并且目前的防粘冰涂料的附着力普遍偏低，抗划伤性能不佳，没有合适的矿车用防粘冰涂料。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种矿车用防粘冰涂料及其制备方法。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种矿车用防粘冰涂料，由A组分和B组分组成；其中A组分以重量份计，由以下原料组成：环氧改性有机硅树脂20～30份、功能性填料25～30份、分散剂0.5～1份、润湿剂0.1～0.5份、活性流平剂1～2份、附着力促进剂0.1～0.8份、消泡剂0.1～0.5份、流变助剂0.1～0.5份、抗划伤助剂0.4～1份和第一溶剂20～25份；B组分以重量份计，由以下原料组成：交联剂9～12份和第二溶剂2～5份；

所述环氧改性有机硅树脂按照以下步骤制备得到：

①硅醇溶液的制备：

以重量份计，将12～18份甲基氯硅烷和8～12份苯基氯硅烷降温至0～5℃，加入25～30份甲苯真空抽至配料槽内，控制配料槽温度0～5℃，搅拌混合0.5～1小时，得到预混料；

向水解槽中依次加入8～12份水、15～25份甲苯、25～35份丙酮，搅拌20～30分钟并降温至15℃以下，向其中滴加预混料，控制水解槽的温度在15～25℃，滴加完毕后搅拌静止10～15分钟，放出水解液中的酸，水洗至溶液pH为5～7，得到硅醇溶液；

②环氧改性有机硅树脂的制备：

将步骤①得到的硅醇溶液抽至蒸溶槽，升温并控制真空压力-0.06～0.08MPa将硅醇溶液中的甲苯蒸出，温度升至90～95℃后停止蒸溶，得到硅醇；

将所得硅醇和E-44环氧树脂加入到缩合反应釜中混合30～60分钟，升温至120～130℃进行缩合1～2小时，得到环氧改性有机硅树脂；

其中硅醇和E-44环氧树脂的质量比为80～85：10～15；

所述功能性填料为纳米碳酸钙、氧化铝粉、高岭土、滑石粉或玻璃粉中的一种或几种；

所述分散剂为聚丙烯酰胺或脂肪酸聚乙二醇酯；

所述润湿剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物；

所述活性流平剂按照以下步骤制备得到：

以重量份计，将25～35份三乙醇胺、8～12份丙酮加入55～65份水中，搅拌30～60分钟，降温至10～15℃，滴加15～18份二甲基二氯硅烷，在15～25℃下，控制体系pH值，当pH值在8～9时，停止滴加，反应10～20分钟，水洗2～3遍，饱和氯化钠盐水洗至水洗物呈中性，将水洗物放置24h沉降分层，排除残留水，加入0.01～0.02份环烷酸钴，升温至55～65℃，反应30～60分钟，当反应液粘度为500～550cs时，得到活性流平剂；

所述附着力促进剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；

所述消泡剂为二甲基硅油消泡剂或聚氧丙烯-聚氧乙烯甘油醚；

所述流变助剂为气相二氧化硅、有机膨润土或聚酰胺蜡粉中/的一种或两种；

所述抗划伤助剂为聚乙烯蜡粉、聚丙烯蜡粉或聚四氟乙烯蜡粉中的一种或两种；

所述第一溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和丙二醇二乙酸酯的混合物；

所述第二溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯或醋酸丁酯；

所述交联剂为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或三官能团氮丙啶交联剂中的一种或两种。

优选的，环氧改性有机硅树脂在制备过程中，缩合反应停止的时间为环氧改性有机硅树脂的凝胶时间为180～200s。

优选的，聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物是通过乙二胺作为引发剂，环氧乙烷和环氧丙烷作为反应单体制备得到，具体的：

以重量份计，将50～60份的环氧乙烷和35～45份的环氧丙烷加入反应釜中，慢慢滴加4～5份乙二胺，控制反应温度在80℃以下，当温度不再继续上升后继续反应1小时，得到聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物。

优选的，A组分以重量份计，由以下原料组成：环氧改性有机硅树脂24～28份、功能性填料28～30份、分散剂0.5～1份、润湿剂0.2～0.4份、活性流平剂1.5～2份、附着力促进剂0.3～0.5份、消泡剂0.1～0.2份、流变助剂0.3～0.4份、抗划伤助剂0.5～0.8份和第一溶剂22～24份；B组分以重量份计，由以下原料组成：交联剂10～11份和第二溶剂3～4份。

优选的，所述第一溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和丙二醇二乙酸酯按照质量比2～4：1：5～8混合得到。

优选的，所述消泡剂为二甲基硅油消泡剂。

优选的，所述抗划伤助剂为聚丙烯蜡粉和聚四氟乙烯蜡粉按照质量比1：3组成。

本发明还包括一种矿车用防粘冰涂料的制备方法，包括以下步骤：

⑴以重量份计，将环氧改性有机硅树脂20～30份加入到反应釜中，升温至80～90℃，在搅拌下将第一溶剂20～25份加入反应釜中，继续搅拌10～20分钟，依次向其中加入分散剂0.5～1份、润湿剂0.1～0.5份、活性流平剂1～2份、附着力促进剂0.1～0.8份、消泡剂0.1～0.5份、流变助剂0.1～0.5份、抗划伤助剂0.4～1份和功能性填料25～30份，在600～800转/分下分散30～60分钟，研磨细度至30～50微米，得到A组分；

⑵将交联剂9～12份和第二溶剂2～5份混合，搅拌20～30分钟，温度稳定后包装，得到B组分；

⑶使用前将A组分和B组分混合，熟化30分钟，得到矿车用防粘冰涂料；

所述环氧改性有机硅树脂按照以下步骤制备得到：

①硅醇溶液的制备：

以重量份计，将12～18份甲基氯硅烷和8～12份苯基氯硅烷降温至0～5℃，加入25～30份甲苯真空抽至配料槽内，控制配料槽温度0～5℃，搅拌混合0.5～1小时，得到预混料；

向水解槽中依次加入8～12份水、15～25份甲苯、25～35份丙酮，搅拌20～30分钟并降温至15℃以下，向其中滴加预混料，控制水解槽的温度在15～25℃，滴加完毕后搅拌静止10～15分钟，放出水解液中的酸，水洗至溶液pH为5～7，得到硅醇溶液；

②环氧改性有机硅树脂的制备：

将步骤①得到的硅醇溶液抽至蒸溶槽，升温并控制真空压力-0.06～0.08MPa将硅醇溶液中的甲苯蒸出，温度升至90～95℃后停止蒸溶，得到硅醇；

将所得硅醇和E-44环氧树脂加入到缩合反应釜中混合30～60分钟，升温至120～130℃进行缩合1～2小时，得到环氧改性有机硅树脂；

其中硅醇和E-44环氧树脂的质量比为80～85：10～15；

所述功能性填料为纳米碳酸钙、氧化铝粉、高岭土、滑石粉或玻璃粉中的一种或几种；

所述分散剂为聚丙烯酰胺或脂肪酸聚乙二醇酯；

所述润湿剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物；

所述活性流平剂按照以下步骤制备得到：

以重量份计，将25～35份三乙醇胺、8～12份丙酮加入55～65份水中，搅拌30～60分钟，降温至10～15℃，滴加15～18份二甲基二氯硅烷，在15～25℃下，控制体系pH值，当pH值在8～9时，停止滴加，反应10～20分钟，水洗2～3遍，饱和氯化钠盐水洗至水洗物呈中性，加入0.01～0.02份环烷酸钴，升温至55～65℃，反应30～60分钟，当反应液粘度为500～550cs时，得到活性流平剂；

所述附着力促进剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；

所述消泡剂为二甲基硅油消泡剂或聚氧丙烯-聚氧乙烯甘油醚消泡剂；

所述流变助剂为气相二氧化硅、有机膨润土或聚酰胺蜡粉中的一种或两种；

所述抗划伤助剂为聚乙烯蜡粉、聚丙烯蜡粉或聚四氟乙烯蜡粉中的一种或两种；

所述第一溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和丙二醇二乙酸酯的混合物；

所述第二溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯或醋酸丁酯；

所述交联剂为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或三官能团氮丙啶交联剂中的一种或两种。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明的矿车用防粘冰涂料采用环氧改性有机硅树脂为基料，该基料不仅有有机硅树脂耐低温、强憎水性的优点，而且通过环氧树脂改性，由于环氧树脂独特的环氧基、羟基、醚键等活性基团因此，环氧树脂改性有机硅树脂后，能够明显提高涂料的附着力；

本发明的矿车用防粘冰涂料，通过添加活性流平剂提高涂料表面的防粘连性，另外配合多种功能性填料可以显著降低涂层的孔隙率，降低冰粘附强度，具有很好的防粘冰效果，含水矿物冻结后在涂层表面的附着力小于100Pa，依靠矿物重量即可完全脱落，具有极佳的附着力和抗划伤性，并且可以在很宽的温差范围内使用，-50～50℃漆膜均具有较好的使用性能。

具体实施方式

以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。

一种矿车用防粘冰涂料，由A组分和B组分组成；其中A组分以重量份计，由以下原料组成：环氧改性有机硅树脂20～30份、功能性填料25～30份、分散剂0.5～1份、润湿剂0.1～0.5份、活性流平剂1～2份、附着力促进剂0.1～0.8份、消泡剂0.1～0.5份、流变助剂0.1～0.5份、抗划伤助剂0.4～1份和第一溶剂20～25份；B组分以重量份计，由以下原料组成：交联剂9～12份和第二溶剂2～5份；

所述环氧改性有机硅树脂按照以下步骤制备得到：

①硅醇溶液的制备：

以重量份计，将12～18份甲基氯硅烷和8～12份苯基氯硅烷降温至0～5℃，加入25～30份甲苯真空抽至配料槽内，控制配料槽温度0～5℃，搅拌混合0.5～1小时，得到预混料；

向水解槽中依次加入8～12份水、15～25份甲苯、25～35份丙酮，搅拌20～30分钟并降温至15℃以下，向其中滴加预混料，控制水解槽的温度在15～25℃，滴加完毕后搅拌静止10～15分钟，放出水解液中的酸，水洗至溶液pH为5～7，得到硅醇溶液；

②环氧改性有机硅树脂的制备：

将步骤①得到的硅醇溶液抽至蒸溶槽，升温并控制真空压力-0.06～0.08MPa将硅醇溶液中的甲苯蒸出，温度升至90～95℃后停止蒸溶，得到硅醇；

将所得硅醇和E-44环氧树脂加入到缩合反应釜中混合30～60分钟，升温至120～130℃进行缩合1～2小时，得到环氧改性有机硅树脂；

其中硅醇和E-44环氧树脂的质量比为80～85：10～15；

本发明的硅醇在制备过程中采用甲基氯硅烷和苯基氯硅烷脱氯水解，水解过程采用过量水低温水解，有利于控制水解速度，并且能够防止硅醇进一步缩合成环，影响缩聚反应；

本发明的环氧改性有机硅树脂采用硅醇和环氧树脂E-44高温缩聚得到，其中硅醇中的羟基和环氧树脂E-44中的羟基在高温共缩聚反应时形成嵌段式结构，由于环氧树脂E-44可以显著提高有机硅树脂的附着力，并且由于E-44分子量大，虽然反应活性相对较低，在反应时需要较高的反应温度，但是得到的环氧改性有机硅树脂可以在很宽的温差范围内使用，-50～50℃漆膜均具有较好的使用性能，耐低温性能更加优异，并且在低温下长时间接触冰后也不会粘连，矿物在运输过程中容易清除。

所述功能性填料为纳米碳酸钙、氧化铝粉、高岭土、滑石粉或玻璃粉中的一种或几种；

所述分散剂为聚丙烯酰胺或脂肪酸聚乙二醇酯；

所述润湿剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物；

所述活性流平剂按照以下步骤制备得到：

以重量份计，将25～35份三乙醇胺、8～12份丙酮加入45～55份水中，搅拌30～60分钟，降温至10～15℃，滴加15～18份二甲基二氯硅烷，在15～25℃下，控制体系pH值，当pH值在8～9时，停止滴加，反应10～20分钟，水洗2～3遍，饱和氯化钠盐水洗至水洗物呈中性，加入0.01～0.02份环烷酸钴，升温至55～65℃，反应30～60分钟，当反应液粘度为500～550cs时，得到活性流平剂；

本发明优选的活性流平剂中的羟基不仅具有流平效果还能在固化过程中参与到反应中，避免后期助剂挥发漆膜产生毛细孔，降低漆膜的防结冰效果。

所述附着力促进剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；

所述消泡剂为二甲基硅油消泡剂或聚氧丙烯-聚氧乙烯甘油醚消泡剂；

所述流变助剂为气相二氧化硅、有机膨润土或聚酰胺蜡粉中的一种或两种；

所述抗划伤助剂为聚乙烯蜡粉、聚丙烯蜡粉或聚四氟乙烯蜡粉中的一种或两种；

所述第一溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和丙二醇二乙酸酯的混合物；

所述第二溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯或醋酸丁酯；

所述交联剂为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或三官能团氮丙啶交联剂中的一种或两种。

优选的，环氧改性有机硅树脂在制备过程中，缩合反应停止的时间为环氧改性有机硅树脂的凝胶时间为180～200s。

优选的，聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物是通过乙二胺作为引发剂，环氧乙烷和环氧丙烷作为反应单体制备得到，具体的：

以重量份计，将50～60份的环氧乙烷和35～45份的环氧丙烷加入反应釜中，慢慢滴加4～5份乙二胺，控制反应温度在80℃以下，当温度不再继续上升后继续反应1小时，得到聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物。

本发明的优选的聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物采用乙二胺为引发剂，并且提供本反应的碱性环境，有利于反应的进行，并且采用的聚氧丙烯过量，得到的润湿剂为四官能团嵌段共聚物，具有更好的润湿效果，并且对涂层的耐水性无不利影响。

优选的，A组分以重量份计，由以下原料组成：环氧改性有机硅树脂24～28份、功能性填料28～30份、分散剂0.5～1份、润湿剂0.2～0.4份、活性流平剂1.5～2份、附着力促进剂0.3～0.5份、消泡剂0.1～0.2份、流变助剂0.3～0.4份、抗划伤助剂0.5～0.8份和第一溶剂22～24份；B组分以重量份计，由以下原料组成：交联剂10～11份和第二溶剂3～4份。

优选的，所述第一溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和丙二醇二乙酸酯按照质量比2～4：1：5～8混合得到。

优选的，所述消泡剂为二甲基硅油消泡剂。

优选的，所述抗划伤助剂为聚丙烯蜡粉和聚四氟乙烯蜡粉按照质量比1：3组成。

本发明还包括一种矿车用防粘冰涂料的制备方法，包括以下步骤：

⑴以重量份计，将环氧改性有机硅树脂20～30份加入到反应釜中，升温至80～90℃，在搅拌下将第一溶剂20～25份加入反应釜中，继续搅拌10～20分钟，依次向其中加入分散剂0.5～1份、润湿剂0.1～0.5份、活性流平剂1～2份、附着力促进剂0.1～0.8份、消泡剂0.1～0.5份、流变助剂0.1～0.5份、抗划伤助剂0.4～1份和功能性填料25～30份，在600～800转/分下分散30～60分钟，研磨细度至30～50微米，得到A组分；

⑵将交联剂9～12份和第二溶剂2～5份混合，搅拌20～30分钟，温度稳定后包装，得到B组分；

⑶使用前将A组分和B组分混合，熟化30分钟，得到矿车用防粘冰涂料；

所述环氧改性有机硅树脂按照以下步骤制备得到：

①硅醇溶液的制备：

以重量份计，将12～18份甲基氯硅烷和8～12份苯基氯硅烷降温至0～5℃，加入25～30份甲苯真空抽至配料槽内，控制配料槽温度0～5℃，搅拌混合0.5～1小时，得到预混料；

向水解槽中依次加入8～12份水、15～25份甲苯、25～35份丙酮，搅拌20～30分钟并降温至15℃以下，向其中滴加预混料，控制水解槽的温度在15～25℃，滴加完毕后搅拌静止10～15分钟，放出水解液中的酸，水洗至溶液pH为5～7，得到硅醇溶液；

②环氧改性有机硅树脂的制备：

将步骤①得到的硅醇溶液抽至蒸溶槽，升温并控制真空压力-0.06～0.08MPa将硅醇溶液中的甲苯蒸出，温度升至90～95℃后停止蒸溶，得到硅醇；

将所得硅醇和E-44环氧树脂加入到缩合反应釜中混合30～60分钟，升温至120～130℃进行缩合1～2小时，得到环氧改性有机硅树脂；

其中硅醇和E-44环氧树脂的质量比为80～85：10～15；

所述功能性填料为纳米碳酸钙、氧化铝粉、高岭土、滑石粉或玻璃粉中的一种或几种；

所述分散剂为聚丙烯酰胺或脂肪酸聚乙二醇酯；

所述润湿剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物；

所述活性流平剂按照以下步骤制备得到：

以重量份计，将25～35份三乙醇胺、8～12份丙酮加入55～65份水中，搅拌30～60分钟，降温至10～15℃，滴加15～18份二甲基二氯硅烷，在15～25℃下，控制体系pH值，当pH值在8～9时，停止滴加，反应10～20分钟，水洗2～3遍，饱和氯化钠盐水洗至水洗物呈中性，加入0.01～0.02份环烷酸钴，升温至55～65℃，反应30～60分钟，当反应液粘度为500～550cs时，得到活性流平剂；

所述附着力促进剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；

所述消泡剂为二甲基硅油消泡剂或聚氧丙烯-聚氧乙烯甘油醚消泡剂；

所述流变助剂为气相二氧化硅、有机膨润土或聚酰胺蜡粉中的一种或两种；

所述抗划伤助剂为聚乙烯蜡粉、聚丙烯蜡粉或聚四氟乙烯蜡粉中的一种或两种；

所述第一溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和丙二醇二乙酸酯的混合物；

所述第二溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯或醋酸丁酯；

所述交联剂为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或三官能团氮丙啶交联剂中的一种或两种。

请补充本发明可用以下助剂的生产厂家和型号

本发明可以选择的硅烷偶联剂型号为：KH-550、KH-560；

钛酸酯偶联剂可以选择的型号为：KR-38S、KR-12、KR-TTS；

硅油消泡剂可以选择的型号为：AK350、PMX200；

聚醚消泡剂可以选择的型号为：GPE20、GPE30；

聚酰胺蜡粉可以选择的型号为：2100、229、201P；

实施例1

一种矿车用防粘冰涂料，A组分和B组分组成；其中A组分由以下原料组成：环氧改性有机硅树脂20kg、功能性填料25kg、分散剂0.5kg、润湿剂0.1kg、活性流平剂1kg、附着力促进剂0.1kg、消泡剂0.1kg、流变助剂0.1kg、抗划伤助剂0.4kg和第一溶剂20kg；B组分由以下原料组成：交联剂9kg和第二溶剂2kg；

所述环氧改性有机硅树脂按照以下步骤制备得到：

①硅醇溶液的制备：

将24kg甲基氯硅烷和16kg苯基氯硅烷降温至0～5℃，加入50kg甲苯真空抽至配料槽内，控制配料槽温度0～5℃，搅拌混合0.5小时，得到预混料；

向水解槽中依次加入16kg水、30kg甲苯、50kg丙酮，搅拌20～30分钟并降温至15℃以下，向其中滴加预混料，控制水解槽的温度在15～25℃，滴加完毕后搅拌静止10～15分钟，放出水解液中的酸，水洗至溶液pH为5，得到硅醇溶液；

②环氧改性有机硅树脂的制备：

将步骤①得到的硅醇溶液抽至蒸溶槽，升温并控制真空压力-0.06～0.08MPa将硅醇溶液中的甲苯蒸出，温度升至90℃后停止蒸溶，得到硅醇；

取24kg所得硅醇和3kgE-44环氧树脂加入到缩合反应釜中混合30分钟，升温至120℃进行缩合1小时，得到环氧改性有机硅树脂；

所述功能性填料为纳米碳酸钙，所述分散剂为聚丙烯酰胺，所述润湿剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物；

所述附着力促进剂为硅烷偶联剂；

所述消泡剂为二甲基硅油消泡剂；

所述流变助剂为气相二氧化硅；

所述抗划伤助剂为聚乙烯蜡粉；

所述第一溶剂是由丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和丙二醇二乙酸酯按照质量比10：3：7组成的混合物；

所述第二溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯；

所述交联剂为甲苯二异氰酸酯；

所述活性流平剂按照以下步骤制备得到：

以重量份计，将250kg三乙醇胺、80kg丙酮加入40kg水中，搅拌30分钟，降温至10～15℃，滴加150kg二甲基二氯硅烷，在15℃下，控制体系pH值，当pH值在8时，停止滴加，反应10分钟，水洗2～3遍，用饱和氯化钠盐水洗至水洗物呈中性，加入0.1kg环烷酸钴，升温至55℃，反应30分钟，当反应液粘度为500～550cs时，得到活性流平剂；

实施例2

一种矿车用防粘冰涂料，A组分和B组分组成；其中A组分由以下原料组成：环氧改性有机硅树脂30kg、功能性填料30kg、分散剂1kg、润湿剂0.5kg、活性流平剂2kg、附着力促进剂0.8kg、消泡剂0.5kg、流变助剂0.5kg、抗划伤助剂1kg和第一溶剂25kg；B组分由以下原料组成：交联剂12kg和第二溶剂5kg；

所述环氧改性有机硅树脂按照以下步骤制备得到：

①硅醇溶液的制备：

将36kg甲基氯硅烷和24kg苯基氯硅烷降温至0～5℃，加入60kg甲苯真空抽至配料槽内，控制配料槽温度0～5℃，搅拌混合1小时，得到预混料；

向水解槽中依次加入24kg水、50kg甲苯、70kg丙酮，搅拌30分钟并降温至15℃以下，向其中滴加预混料，控制水解槽的温度在15～25℃，滴加完毕后搅拌静止15分钟，放出水解液中的酸，水洗至溶液pH为7，得到硅醇溶液；

②环氧改性有机硅树脂的制备：

将步骤①得到的硅醇溶液抽至蒸溶槽，升温并控制真空压力-0.06～0.08MPa将硅醇溶液中的甲苯蒸出，温度升至95℃后停止蒸溶，得到硅醇；

取34kg所得硅醇和6kgE-44环氧树脂加入到缩合反应釜中混合60分钟，升温至130℃进行缩合2小时，得到环氧改性有机硅树脂；

所述功能性填料为氧化铝粉；

所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯；

所述润湿剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物；

所述附着力促进剂为钛酸酯偶联剂；

所述消泡剂为聚氧丙烯-聚氧乙烯甘油醚消泡剂；

所述流变助剂为有机膨润土；

所述抗划伤助剂为聚丙烯蜡粉；

所述第一溶剂是由丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和丙二醇二乙酸酯按照质量比2：1：5组成的混合物；

所述第二溶剂为醋酸丁酯；

所述交联剂为六亚甲基二异氰酸酯；

所述活性流平剂按照以下步骤制备得到：

以重量份计，将350kg三乙醇胺、120kg丙酮加入430kg份水中，搅拌60分钟，降温至10～15℃，滴加180kg二甲基二氯硅烷，在25℃下，控制体系pH值，当pH值在9时，停止滴加，反应20分钟，水洗3遍，用饱和氯化钠盐水洗至水洗物呈中性，加入0.2kg环烷酸钴，升温至65℃，反应60分钟，当反应液粘度为500～550cs时，得到活性流平剂。

实施例3

一种矿车用防粘冰涂料，A组分和B组分组成；其中A组分由以下原料组成：环氧改性有机硅树脂24kg、功能性填料28kg、分散剂1kg、润湿剂0.2kg、活性流平剂1.5kg、附着力促进剂0.3kg、消泡剂0.2kg、流变助剂0.3kg、抗划伤助剂0.5kg和第一溶剂22kg；B组分由以下原料组成：交联剂10kg和第二溶剂4kg；

所述环氧改性有机硅树脂按照以下步骤制备得到：

①硅醇溶液的制备：

将28kg甲基氯硅烷和22kg苯基氯硅烷降温至0～5℃，加入52kg甲苯真空抽至配料槽内，控制配料槽温度0～5℃，搅拌混合1小时，得到预混料；

向水解槽中依次加入18kg水、36kg甲苯、56kg丙酮，搅拌25分钟并降温至15℃以下，向其中滴加预混料，控制水解槽的温度在18℃，滴加完毕后搅拌静止12分钟，放出水解液中的酸，水洗至溶液pH为6，得到硅醇溶液；

②环氧改性有机硅树脂的制备：

将步骤①得到的硅醇溶液抽至蒸溶槽，升温并控制真空压力-0.06～0.08MPa将硅醇溶液中的甲苯蒸出，温度升至92℃后停止蒸溶，得到硅醇；

取41kg所得硅醇和7kgE-44环氧树脂加入到缩合反应釜中混合40分钟，升温至124℃进行缩合1.5小时，得到环氧改性有机硅树脂；

所述功能性填料由高岭土和滑石粉按照质量比1：1组成；

所述分散剂为聚丙烯酰胺；

所述润湿剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物，是通过乙二胺作为引发剂，环氧乙烷和环氧丙烷作为反应单体制备得到，具体的：

将6kg的环氧乙烷和4.5kg的环氧丙烷加入反应釜中，慢慢滴加0.5kg乙二胺，控制反应温度在80℃以下，当温度不再继续上升后继续反应1小时，得到聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物；

所述附着力促进剂为硅烷偶联剂；

所述消泡剂为聚氧丙烯-聚氧乙烯甘油醚消泡剂；

所述流变助剂由气相二氧化硅和有机膨润土按照质量比2：1组成；

所述抗划伤助剂由聚乙烯蜡粉和聚四氟乙烯蜡粉按照质量比1：4组成；

所述第一溶剂由丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和二羧二乙酸酯按照质量比2：1：7组成；

所述第二溶剂为醋酸丁酯；

所述交联剂为三官能团氮丙啶交联剂；

所述活性流平剂按照以下步骤制备得到：

以重量份计，将260kg三乙醇胺、9kg丙酮加入460kg份水中，搅拌40分钟，降温至12℃，滴加160kg二甲基二氯硅烷，在22℃下，控制体系pH值，当pH值在8.5时，停止滴加，反应16分钟，水洗2～3遍，饱和氯化钠盐水洗至水洗物呈中性，加入0.15kg环烷酸钴，升温至58℃，反应50分钟，当反应液粘度为530cs时，得到活性流平剂。

实施例4

一种矿车用防粘冰涂料，由A组分和B组分组成；其中A组分由以下原料组成：环氧改性有机硅树脂28kg、功能性填料30kg、分散剂1kg、润湿剂0.4kg、活性流平剂2kg、附着力促进剂0.5kg、消泡剂0.2kg、流变助剂0.4kg、抗划伤助剂0.8kg和第一溶剂24kg；B组分由以下原料组成：交联剂11kg和第二溶剂4kg；

所述环氧改性有机硅树脂按照以下步骤制备得到：

①硅醇溶液的制备：

以重量份计，将15份甲基氯硅烷和10份苯基氯硅烷降温至0～5℃，加入28份甲苯真空抽至配料槽内，控制配料槽温度0～5℃，搅拌混合45分钟，得到预混料；

向水解槽中依次加入10份水、20份甲苯、30份丙酮，搅拌25分钟并降温至15℃以下，向其中滴加预混料，控制水解槽的温度在18℃，滴加完毕后搅拌静止12分钟，放出水解液中的酸，水洗至溶液pH为6，得到硅醇溶液；

②环氧改性有机硅树脂的制备：

将步骤①得到的硅醇溶液抽至蒸溶槽，升温并控制真空压力-0.06～0.08MPa将硅醇溶液中的甲苯蒸出，温度升至92℃后停止蒸溶，得到硅醇；

将所得硅醇和E-44环氧树脂加入到缩合反应釜中混合45分钟，升温至125℃进行缩合1～2小时，随时检测反应釜中溶液的凝胶时间为180～200s时，停止反应，得到环氧改性有机硅树脂；

其中硅醇和E-44环氧树脂的质量比为80：15；

所述功能性填料是由纳米碳酸钙和滑石粉按照质量比2：1组成；

所述分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯；

所述润湿剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物，是通过乙二胺作为引发剂，环氧乙烷和环氧丙烷作为反应单体制备得到，具体的：

将5kg的环氧乙烷和3.5kg的环氧丙烷加入反应釜中，慢慢滴加0.4kg乙二胺，控制反应温度在80℃以下，当温度不再继续上升后继续反应1小时，得到聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物；

所述附着力促进剂为硅烷偶联剂KH-550；

所述消泡剂为硅油消泡剂；

所述流变助剂为气相二氧化硅和有机膨润土按照质量比1：1组成；

所述抗划伤助剂为聚丙烯蜡粉和聚四氟乙烯蜡粉按照质量比1：3组成；

所述第一溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和丙二醇二乙酸酯按照质量比3：1：6混合得到；

所述第二溶剂为醋酸丁酯；

所述交联剂为甲苯二异氰酸酯和三官能团氮丙啶交联剂按照质量比1：1组成。

所述活性流平剂按照以下步骤制备得到：

以重量份计，将300kg三乙醇胺、100kg丙酮加入440kg水中，搅拌50分钟，降温至12℃，滴加160kg二甲基二氯硅烷，在20℃下，控制体系pH值，当pH值在8～9时，停止滴加，反应15分钟，水洗2～3遍，饱和氯化钠盐水洗至水洗物呈中性，加入0.1kg环烷酸钴，升温至60℃，反应50分钟，当反应液粘度为540cs时，得到活性流平剂。

对实施例1～4所得的一种矿车用防粘冰涂料进行性能检测，结果如表1所示。

其中，涂层附着力采用GB/T5210-1985涂层附着力的测定法-拉开法测定；铅笔硬度GB/T6739-1996漆膜硬度铅笔测定法测定；

冰和含30％水粉煤灰采用以下方法进行冰附着力的测试：

将1ml水到涂层表面，用直径30mm测试块放在水上，让水与测试块充分接触30分钟，擦去周围多余水，放于-40℃的恒温恒湿试验箱内30分钟，测拉拔强度；

30％水粉煤灰附着力测试：将5g含水粉煤灰放到涂层上，用30mm测试块将其压实，放于-40℃的恒温恒湿试验箱内30分钟，测拉拔强度。

表干时间按GB/T1728-1979(1989)中的指触法检测，实干时间按GB/T1728-1979(1989)中的刀片法检测，流平性按照GB/T1750-1979(1989)喷涂法测定，冲击强度按照GB/T1732-1993测定。

表1实施例1～4所得的矿车用防粘冰涂料进行性能检测结果表

由表1的结果可以看出，本发明的矿车用防粘冰涂料在25℃拉拔强度的拉拔强度在14.8～15.8MPa，铅笔硬度为5～6H，冲击强度50g·cm说明涂层具有良好的机械性能，为防粘冰提供了良好的基础；流平性4～8s，较好的流平性能降低冰在涂层表面的接触面积，对防粘冰提供有力保障。而对冰的附着力为84～98Pa，对含30％水分的粉煤灰的附着力为75～88Pa，因此涂料表面的附着力很小，冰很容易清除。

采用实施例4的组分进行对比例的设计，研究本发明的组分选择对于涂料性能的影响，其中对比例1的组分功能填料采用纳米碳酸钙和滑石粉重量比(2：1)，活性流平剂为2kg，抗划伤助剂0.8kg。

对比例2中采用的功能填料由氧化铝改成纳米碳酸钙和滑石粉，其余组分均和实施例4相同。

对比例3中采用的流平剂为德国毕克BYK-333流平剂；功能填料做了调整，其余组分均和实施例4相同；

对对比例1～3的涂料进行测试，结果如表2所示。

表2对比例1～3所得的涂料进行性能检测结果表

由表2的结果可以看出，本发明的环氧改性有机硅树脂经过硅醇和E-44环氧树脂缩合交联反应后对涂层的拉拔强度和铅笔硬度有很大的提高，对于涂覆后基材的附着力影响巨大，并且由于缩合反应生成了交联的网状结构，虽然延长了涂料的表干时间和实干时间，但是大大提高了涂料的硬度和冲击强度；并且缩合反应后环氧树脂中的独特的环氧基、羟基和醚键插入到有机硅树脂，在涂料固化后大大降低含水矿物冻结在涂层表面的附着力；采用本发明的润湿剂相比现有的润湿剂，能够改善涂料的表面张力和渗透性，提高各组分之间的分散作用，提高涂料的冲击强度和防粘冰性能；采用本发明的活性流平剂，对涂料的流平时间影响较大，采用本发明的活性流平剂能够大大缩短涂料的流平时间、表干时间和实干时间，本发明采用的活性流平剂中的羟基不仅具有流平效果还能在固化过程中参与到反应中，避免后期助剂挥发漆膜产生毛细孔，降低漆膜的防结冰效果。

Claims (7)

1.一种矿车用防粘冰涂料，其特征在于：由A组分和B组分组成；其中A组分以重量份计，由以下原料组成：环氧改性有机硅树脂20~30份、功能性填料25~30份、分散剂0.5~1份、润湿剂0.1~0.5份、活性流平剂1~2份、附着力促进剂0.1~0.8份、消泡剂0.1~0.5份、流变助剂0.1~0.5份、抗划伤助剂0.4~1份和第一溶剂20~25份；B组分以重量份计，由以下原料组成：交联剂9~12份和第二溶剂2~5份；

所述环氧改性有机硅树脂按照以下步骤制备得到：

①硅醇溶液的制备：

以重量份计，将12~18份甲基氯硅烷和8~12份苯基氯硅烷降温至0~5℃，加入25~30份甲苯真空抽至配料槽内，控制配料槽温度0~5℃，搅拌混合0.5~1小时，得到预混料；

向水解槽中依次加入8~12份水、15~25份甲苯、25~35份丙酮，搅拌20~30分钟并降温至15℃以下，向其中滴加预混料，控制水解槽的温度在15~25℃，滴加完毕后搅拌静止10~15分钟，放出水解液中的酸，水洗至溶液pH为5~7，得到硅醇溶液；

②环氧改性有机硅树脂的制备：

将步骤①得到的硅醇溶液抽至蒸溶槽，升温并控制真空压力-0.06MPa将硅醇溶液中的甲苯蒸出，温度升至90~95℃后停止蒸溶，得到硅醇；

将所得硅醇和E-44环氧树脂加入到缩合反应釜中混合30~60分钟，升温至120~130℃进行缩合1~2小时，得到环氧改性有机硅树脂；

其中硅醇和E-44环氧树脂的质量比为80~85：10~15；

所述功能性填料为纳米碳酸钙、氧化铝粉、高岭土、滑石粉或玻璃粉中的一种或几种；

所述分散剂为聚丙烯酰胺或脂肪酸聚乙二醇酯；

所述润湿剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物；

所述聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物是通过乙二胺作为引发剂，环氧乙烷和环氧丙烷作为反应单体制备得到，具体的：

以重量份计，将50~60份的环氧乙烷和35~45份的环氧丙烷加入反应釜中，慢慢滴加4~5份乙二胺，控制反应温度在80℃以下，当温度不再继续上升后继续反应1小时，得到聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物；

所述活性流平剂按照以下步骤制备得到：

以重量份计，将25~35份三乙醇胺、8~12份丙酮加入55~65份水中，搅拌30~60分钟，降温至10~15℃，滴加二甲基二氯硅烷，在15~25℃下，控制体系pH值，当pH值在8~9时，停止滴加，反应10~20分钟，水洗2~3遍，饱和氯化钠盐水洗至水洗物呈中性，加入0.01~0.02份环烷酸钴，升温至55~65℃，反应30~60分钟，当反应液粘度为500~550cs时，得到活性流平剂；

所述附着力促进剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；

所述消泡剂为二甲基硅油消泡剂或聚氧丙烯-聚氧乙烯甘油醚消泡剂；

所述流变助剂为气相二氧化硅、有机膨润土或聚酰胺蜡粉中的一种或两种；

所述抗划伤助剂为聚乙烯蜡粉、聚丙烯蜡粉或聚四氟乙烯蜡粉中的一种或两种；

所述第一溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和丙二醇二乙酸酯的混合物；

所述第二溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯或醋酸丁酯；

所述交联剂为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或三官能团氮丙啶交联剂中的一种或两种。

2.根据权利要求1所述的一种矿车用防粘冰涂料，其特征在于：环氧改性有机硅树脂在制备过程中，缩合反应停止的时间为180~200s。

3.根据权利要求1所述的一种矿车用防粘冰涂料，其特征在于：A组分以重量份计，由以下原料组成：环氧改性有机硅树脂24~28份、功能性填料28~30份、分散剂0.5~1份、润湿剂0.2~0.4份、活性流平剂1.5~2份、附着力促进剂0.3~0.5份、消泡剂0.1~0.2份、流变助剂0.3~0.4份、抗划伤助剂0.5~0.8份和第一溶剂22~24份；B组分以重量份计，由以下原料组成：交联剂10~11份和第二溶剂3~4份。

4.根据权利要求1所述的一种矿车用防粘冰涂料，其特征在于：所述第一溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和丙二醇二乙酸酯按照质量比2~4：1：5~8混合得到。

5.根据权利要求1所述的一种矿车用防粘冰涂料，其特征在于：所述消泡剂为二甲基硅油消泡剂。

6.根据权利要求1所述的一种矿车用防粘冰涂料，其特征在于：所述抗划伤助剂为聚丙烯蜡粉和聚四氟乙烯蜡粉按照质量比1：3组成。

7.权利要求1所述的一种矿车用防粘冰涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

⑴以重量份计，将环氧改性有机硅树脂20~30份加入到反应釜中，升温至80~90℃，在搅拌下将第一溶剂20~25份加入反应釜中，继续搅拌10~20分钟，依次向其中加入分散剂0.5~1份、润湿剂0.1~0.5份、活性流平剂1~2份、附着力促进剂0.1~0.8份、消泡剂0.1~0.5份、流变助剂0.1~0.5份、抗划伤助剂0.4~1份和功能性填料25~30份，在600~800转/分下分散30~60分钟，研磨细度至30~50微米，得到A组分；

⑵将交联剂9~12份和第二溶剂2~5份混合，搅拌20~30分钟，温度稳定后包装，得到B组分；

⑶使用前将A组分和B组分混合，熟化30分钟，得到矿车用防粘冰涂料；

所述环氧改性有机硅树脂按照以下步骤制备得到：

①硅醇溶液的制备：

以重量份计，将12~18份甲基氯硅烷和8~12份苯基氯硅烷降温至0~5℃，加入25~30份甲苯真空抽至配料槽内，控制配料槽温度0~5℃，搅拌混合0.5~1小时，得到预混料；

向水解槽中依次加入8~12份水、15~25份甲苯、25~35份丙酮，搅拌20~30分钟并降温至15℃以下，向其中滴加预混料，控制水解槽的温度在15~25℃，滴加完毕后搅拌静止10~15分钟，放出水解液中的酸，水洗至溶液pH为5~7，得到硅醇溶液；

②环氧改性有机硅树脂的制备：

将步骤①得到的硅醇溶液抽至蒸溶槽，升温并控制真空压力-0.06~0.08MPa将硅醇溶液中的甲苯蒸出，温度升至90~95℃后停止蒸溶，得到硅醇；

将所得硅醇和E-44环氧树脂加入到缩合反应釜中混合30~60分钟，升温至120~130℃进行缩合1~2小时，得到环氧改性有机硅树脂；

其中硅醇和E-44环氧树脂的质量比为80~85：10~15；

所述功能性填料为纳米碳酸钙、氧化铝粉、高岭土、滑石粉或玻璃粉中的一种或几种；

所述分散剂为聚丙烯酰胺或脂肪酸聚乙二醇酯；

所述润湿剂为聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段共聚物；

所述活性流平剂按照以下步骤制备得到：

以重量份计，将25~35份三乙醇胺、8~12份丙酮加入55~65份水中，搅拌30~60分钟，降温至10~15℃，滴加15~18份二甲基二氯硅烷，在15~25℃下，控制体系pH值，当pH值在8~9时，停止滴加，反应10~20分钟，水洗2~3遍，饱和氯化钠盐水洗至水洗物呈中性，加入0.01~0.02份环烷酸钴，升温至55~65℃，反应30~60分钟，当反应液粘度为500~550cs时，得到活性流平剂；

所述附着力促进剂为硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂；

所述消泡剂为二甲基硅油消泡剂或聚氧丙烯-聚氧乙烯甘油醚消泡剂；

所述流变助剂为气相二氧化硅、有机膨润土或聚酰胺蜡粉中的一种或两种；

所述抗划伤助剂为聚乙烯蜡粉、聚丙烯蜡粉或聚四氟乙烯蜡粉中的一种或两种；

所述第一溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯和丙二醇二乙酸酯的混合物；

所述第二溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯或醋酸丁酯；

所述交联剂为甲苯二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯或三官能团氮丙啶交联剂中的一种或两种。