專(zhuān)利名稱(chēng)：涂料用復(fù)合樹(shù)脂及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合樹(shù)脂，特別是一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂及其制備方法涂料用樹(shù)脂即粘接劑是涂料的核心組份，目前國(guó)內(nèi)比較好的涂料粘接劑有聚胺脂類(lèi)、環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)、丙烯酸樹(shù)脂類(lèi)、醇酸樹(shù)脂類(lèi)、氯化橡膠類(lèi)、乙烯類(lèi)、有機(jī)氟類(lèi)、以及經(jīng)有機(jī)改性的各類(lèi)合成樹(shù)脂。
以上各類(lèi)樹(shù)脂以有機(jī)成分為主，其耐磨和耐久性能不夠突出，由其制成的涂料壽命一般在數(shù)年左右，最長(zhǎng)不超過(guò)15年，上述樹(shù)脂各有所長(zhǎng)，但能同時(shí)滿(mǎn)足耐磨耐久和耐高溫、防水的要求的樹(shù)脂還不多見(jiàn)。由上述樹(shù)脂制成的涂料大多含有大量的有機(jī)溶劑揮發(fā)物質(zhì)，其VOC指標(biāo)嚴(yán)重超過(guò)國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存，施工過(guò)程中對(duì)環(huán)境及人體造成較大的傷害，長(zhǎng)期從事涂料生產(chǎn)，施工的人員都有不同程度的職業(yè)病，且生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)，施工過(guò)程中始終存在安全隱患。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂，含有重量配比的硅酸鹽溶液60-85份，有機(jī)樹(shù)脂15-20份，水50-150份，引發(fā)劑5-10份。
較優(yōu)的方案中，硅酸鹽溶液通過(guò)下列方法獲得，直徑為5-30nm的納米級(jí)超細(xì)粉SiO2加氫氧化鈉和/或氫氧化鉀進(jìn)行水解、并控制重量配比硅∶鈉和/或鉀＝6-10∶1，按常規(guī)方法加溫反應(yīng)后制得無(wú)色透明溶液。
較優(yōu)的方案中，還含有重量配比的有機(jī)硅溶液15-30份；有機(jī)硅溶液采用直徑為10-50nm的納米級(jí)甲基和/或苯基有機(jī)硅單體聚合物效果更好。
較優(yōu)的方案中，引發(fā)劑選用單一或混合的草酸、碳酸、磷酸、檸檬酸、富馬酸，對(duì)復(fù)合樹(shù)脂的共聚有幫助，并縮短制備時(shí)間。
本發(fā)明所采用的有機(jī)樹(shù)脂選用單一或復(fù)合的聚胺脂類(lèi)、環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)、丙烯酸樹(shù)脂類(lèi)、醇酸樹(shù)脂類(lèi)、氯化橡膠類(lèi)、乙烯類(lèi)、有機(jī)氟類(lèi)，在實(shí)踐中顯示了良好的性能。
涂料用復(fù)合樹(shù)脂的制備方法，可按下述步驟進(jìn)行按比例投料，加入反應(yīng)釜中加溫至70-80℃，反應(yīng)一至二小時(shí)得到成品。
本發(fā)明的核心部分是有機(jī)樹(shù)脂與無(wú)機(jī)硅酸鹽活性分子團(tuán)，在引發(fā)劑幫助下充分復(fù)合后產(chǎn)生良好的性能。無(wú)機(jī)硅酸鹽成分含有耐磨性能極好的無(wú)機(jī)硅，故復(fù)合樹(shù)脂顯示了優(yōu)越的耐磨耐久性。當(dāng)復(fù)合樹(shù)脂增加了有機(jī)硅成分，因有機(jī)硅有良好耐高溫和防水性能，復(fù)合樹(shù)脂也增加了耐高溫和防水的功能。本發(fā)明所述的復(fù)合樹(shù)脂有很好的粘接功能，當(dāng)其與常規(guī)顏料、填料、助劑混配得到成品涂料，不需要苯、二甲苯等常規(guī)的有機(jī)溶劑，因而是符合環(huán)保要求的新型涂料。
普通硅酸鹽溶液與有機(jī)樹(shù)脂按一定比例復(fù)合，就能顯示良好的性能，但儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)了有部分分層，造成一定的損耗；但納米級(jí)SiO2超細(xì)粉經(jīng)加堿水解、按常規(guī)方法加溫反應(yīng)后制得無(wú)色透明硅酸鹽溶液，包含大量顆粒極細(xì)膩微小的無(wú)機(jī)活性分子團(tuán)，再與有機(jī)樹(shù)脂復(fù)合，復(fù)合樹(shù)脂穩(wěn)定性好，不易分層，可提高復(fù)合樹(shù)脂的利用率，增加產(chǎn)品的附加值。
復(fù)合樹(shù)脂具備多項(xiàng)高性能的原理還有硅酸鹽溶液加入有機(jī)硅溶液經(jīng)加溫反應(yīng)后形成硅氧鍵與甲基相接的化合物，經(jīng)引發(fā)劑引發(fā)后能形成甲基硅氧高聚物，分子團(tuán)表面含有大量的-OH基，當(dāng)樹(shù)脂涂覆在鋼鐵、水泥墻體等剛性表面脫水濃縮時(shí)，-OH基與鋼鐵或水泥墻表面形成化學(xué)鍵結(jié)合，這是本復(fù)合樹(shù)脂具有超強(qiáng)粘接力的原因。若引發(fā)劑不采用本發(fā)明配比范圍內(nèi)的復(fù)合樹(shù)脂，其粘接力與常規(guī)樹(shù)脂的相仿，但并不影響復(fù)合樹(shù)脂的其他性能。
聚胺脂樹(shù)脂大分子結(jié)構(gòu)中含有重復(fù)的氨基甲酸酯鏈節(jié)，故全稱(chēng)是聚氨基甲酸樹(shù)脂、簡(jiǎn)稱(chēng)為聚氨脂，具有很強(qiáng)的粘接性能。
甲基硅氧高聚物與硅氧烷不一樣，硅氧烷只有少量-OH基，易燃，甲基硅氧高聚物含有大量-OH基、是不燃燒材料，是一種網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)的新型材料、適合于涂覆在剛性基面。
聚胺脂的分子結(jié)構(gòu)為條形結(jié)構(gòu)屬震性材料。
根據(jù)互穿網(wǎng)絡(luò)理論兩種以上的聚合物可用化學(xué)方法互相貫穿形成網(wǎng)絡(luò)互穿聚合物，是交織網(wǎng)絡(luò)狀的一類(lèi)新型復(fù)相聚合物材料。
互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(簡(jiǎn)稱(chēng)IPNO是聚合物共混改性技術(shù)發(fā)展的新領(lǐng)域，為制造特殊性能的聚合物材料開(kāi)拓了嶄新的途徑，發(fā)展十分迅速，目前已形成聚合物共混與復(fù)合的一個(gè)獨(dú)立的地位。
甲基硅氧聚合物與聚胺脂共混形成有機(jī)—無(wú)機(jī)互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物，在-OH基化學(xué)鍵結(jié)合不到的部位有聚胺脂有機(jī)地補(bǔ)充，故具有超強(qiáng)的粘接性。
由于本產(chǎn)品中有大量無(wú)機(jī)材料，故其具備超耐久的性能，即具超長(zhǎng)的耐候性，根據(jù)檢測(cè)結(jié)構(gòu)推測(cè)，正常使用壽命應(yīng)在30年以上。同時(shí)該產(chǎn)品還有目前市場(chǎng)上有機(jī)樹(shù)脂無(wú)法比擬的性能即不燃燒，耐高溫的超常性能。
由于同時(shí)引進(jìn)了有機(jī)及有機(jī)硅材料，故該聚合物又具有良好的防水性。
本發(fā)明除可以引進(jìn)聚胺脂外、還可以此加入環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)、丙烯酸樹(shù)脂類(lèi)、醇酸樹(shù)脂類(lèi)、氯化橡膠類(lèi)、乙烯類(lèi)、有機(jī)氟類(lèi)，均可制得高性能的有機(jī)一無(wú)機(jī)互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物。
根據(jù)以上情況不難理解，以上有機(jī)—無(wú)機(jī)互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物具有目前市場(chǎng)上大量使用的涂料所無(wú)法比擬的多項(xiàng)性能，是真正符合環(huán)保要求的高性能涂料樹(shù)脂。
本發(fā)明的復(fù)合樹(shù)脂有以下優(yōu)點(diǎn)耐久耐磨；良好的粘接性；由其配制的涂料耐高溫、防水、無(wú)有機(jī)溶劑、符合環(huán)保要求；阻燃性好；良好的經(jīng)濟(jì)性，本發(fā)明產(chǎn)品綜合生產(chǎn)成本1000元/噸左右，與其他合成樹(shù)脂相比有良好的價(jià)格性能比。
例2.一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂，其硅酸鹽溶液通過(guò)下列方法獲得，直徑為5-30nm的納米級(jí)超細(xì)粉SiO2加氫氧化鈉和/或氫氧化鉀進(jìn)行水解、并控制重量配比硅∶鈉和/或鉀＝6-10∶1，按常規(guī)方法加溫反應(yīng)后制得無(wú)色透明溶液。其余同實(shí)施例1。
例3.一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂，還含有重量配比的有機(jī)硅溶液15-30份；有機(jī)硅溶液采用直徑為10-50nm的納米級(jí)甲基和/或苯基有機(jī)硅單體聚合物效果更好。其余同實(shí)施例1。
例4.一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂，其引發(fā)劑選用單一或混合的草酸、碳酸、磷酸、檸檬酸、富馬酸，其余同實(shí)施例1。
例5.一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂，其有機(jī)樹(shù)脂選用單一或復(fù)合的聚胺脂類(lèi)、環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)、丙烯酸樹(shù)脂類(lèi)、醇酸樹(shù)脂類(lèi)、氯化橡膠類(lèi)、乙烯類(lèi)、有機(jī)氟類(lèi)，在實(shí)踐中顯示了良好的性能。其余同實(shí)施例1。
例6.一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂的制備方法，可按下述步驟進(jìn)行分別按實(shí)施1、2、3、4、5提供的原料及比例投料，加入反應(yīng)釜中加溫至70-80℃，反應(yīng)一至二小時(shí)得到成品。
例7.草酸、碳酸、磷酸、檸檬酸、富馬酸直徑為20nm的納米級(jí)超細(xì)粉SiO2加氫氧化鈉和氫氧化鉀進(jìn)行水解、并控制重量配比硅∶鈉和/或鉀＝8∶1，按常規(guī)方法加溫反應(yīng)后制得無(wú)色透明的硅酸鹽溶液。
取硅酸鹽溶液70份，聚胺脂水乳液20份，水80份，草酸引發(fā)劑7份，加入反應(yīng)釜中加溫至70-80℃，反應(yīng)一小時(shí)即生成一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂。
例8.
直徑為30nm的納米級(jí)超細(xì)粉SiO2加氫氧化鈉進(jìn)行水解、并控制重量配比硅∶鈉和/或鉀＝6∶1，按常規(guī)方法加溫反應(yīng)后制得無(wú)色透明的硅酸鹽溶液。
取硅酸鹽溶液60份，環(huán)氧樹(shù)脂15份，有機(jī)硅溶液15份，水50份，碳酸5份。加入反應(yīng)釜中加溫至70-80℃，反應(yīng)一小時(shí)即生成一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂。
例9.
直徑為25nm的納米級(jí)超細(xì)粉SiO2加氫氧化鉀進(jìn)行水解、并控制重量配比硅∶鈉和/或鉀＝10∶1，按常規(guī)方法加溫反應(yīng)后制得無(wú)色透明的硅酸鹽溶液。
硅酸鹽溶液85份，丙烯酸樹(shù)脂25份，有機(jī)硅溶液30份，水150份，檸檬酸10份。加入反應(yīng)釜中加溫至70-80℃，反應(yīng)一小時(shí)即生成一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂。
例10.
直徑為25nm的納米級(jí)超細(xì)粉SiO2加氫氧化鈉進(jìn)行水解、并控制重量配比硅∶鈉和/或鉀＝10∶1，按常規(guī)方法加溫反應(yīng)后制得無(wú)色透明的硅酸鹽溶液。
一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂，含有重量配比的硅酸鹽溶液80份，醇酸樹(shù)脂18份，直徑為10nm的納米級(jí)甲基有機(jī)硅單體聚合物溶液15份，水100份，草酸2份、碳酸3份、磷酸1份。加入反應(yīng)釜中加溫至70-80℃，反應(yīng)一小時(shí)即生成一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂。
例11.
直徑為25nm的納米級(jí)超細(xì)粉SiO2加氫氧化鈉進(jìn)行水解、并控制重量配比硅∶鈉和/或鉀＝7∶1，按常規(guī)方法加溫反應(yīng)后制得無(wú)色透明的硅酸鹽溶液。
一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂，含有重量配比的硅酸鹽溶液80份，醇酸樹(shù)脂18份，直徑為50nm的納米級(jí)苯基有機(jī)硅單體聚合物溶液25份，水100份，草酸2份、碳酸3份、酒石酸1份。加入反應(yīng)釜中加溫至70-80℃，反應(yīng)一小時(shí)即生成一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂。
例12.
直徑為25nm的納米級(jí)超細(xì)粉SiO2加氫氧化鈉進(jìn)行水解、并控制重量配比硅∶鈉和/或鉀＝6∶1，按常規(guī)方法加溫反應(yīng)后制得無(wú)色透明的硅酸鹽溶液。
一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂，含有重量配比的硅酸鹽溶液80份，聚胺脂18份，直徑為30nm的納米級(jí)甲基和苯基有機(jī)硅單體聚合物溶液各10份，水100份，草酸2份、碳酸3份、磷酸1份。加入反應(yīng)釜中加溫至70-80℃，反應(yīng)一小時(shí)即生成一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂。放制二年不分層。使用復(fù)合樹(shù)脂涂抹鋼板后反復(fù)高強(qiáng)度暴曬，水沖刷，復(fù)合樹(shù)脂二年內(nèi)不脫落，顯示良好的粘接能力。
例13.對(duì)比實(shí)驗(yàn)取直徑為100nm的SiO2加氫氧化鈉進(jìn)行水解，其余同實(shí)施例12，所得涂料用復(fù)合樹(shù)脂放制半年有17％的物質(zhì)沉淀。但其他性能基本不受影響。
取直徑為70nm的甲基和苯基有機(jī)硅單體聚合物溶液各5份，其余同實(shí)施例12，放制半年有12％的物質(zhì)沉淀。所得涂料用復(fù)合樹(shù)脂涂抹鋼板后反復(fù)高強(qiáng)度暴曬，水沖刷，復(fù)合樹(shù)脂在五個(gè)月脫落，粘接能力較差，證明當(dāng)有機(jī)硅單體聚合物用量和顆粒要求超出本發(fā)明范圍，證對(duì)復(fù)合樹(shù)脂粘接力有影響。
取硫酸3份，磷酸1份為引發(fā)劑，其余同實(shí)施例12，所得涂料用復(fù)合樹(shù)脂需共聚5小時(shí)。且涂抹鋼板后反復(fù)高強(qiáng)度暴曬，水沖刷，復(fù)合樹(shù)脂在三個(gè)月脫落，粘接能力較差，證明引發(fā)劑的種類(lèi)和用量對(duì)復(fù)合樹(shù)脂的共聚穩(wěn)定和粘接力有影響。
權(quán)利要求
1.一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂，含有重量配比的硅酸鹽溶液60-85份，有機(jī)樹(shù)脂15-20份，水50-150份，引發(fā)劑5-10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂，其特征在于硅酸鹽溶液通過(guò)下列方法獲得，直徑為5-30nm的納米級(jí)超細(xì)粉SiO2加氫氧化鈉和/或氫氧化鉀進(jìn)行水解、并控制重量配比硅∶鈉和/或鉀＝6-10∶1，按常規(guī)方法加溫反應(yīng)后制得無(wú)色透明溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂，其特征在于還含有重量配比的有機(jī)硅溶液15-30份。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂，其特征在于有機(jī)硅溶液為直徑為10-50nm的納米級(jí)甲基和/或苯基有機(jī)硅單體聚合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂，其特征在于有機(jī)樹(shù)脂為單一或復(fù)合的聚胺脂類(lèi)、環(huán)氧樹(shù)脂類(lèi)、丙烯酸樹(shù)脂類(lèi)、醇酸樹(shù)脂類(lèi)、氯化橡膠類(lèi)、乙烯類(lèi)、有機(jī)氟類(lèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂，其特征在于引發(fā)劑為單一或混合的草酸、碳酸、磷酸、檸檬酸、富馬酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5項(xiàng)所述的任意一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂的制備方法，按比例投料，加入反應(yīng)釜中加溫至70-80℃，反應(yīng)一至二小時(shí)得到成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合樹(shù)脂，特別是一種涂料用復(fù)合樹(shù)脂及其制備方法。復(fù)合樹(shù)脂含有硅酸鹽溶液、有機(jī)硅溶液、有機(jī)樹(shù)脂、引發(fā)劑。本發(fā)明的核心部分是有機(jī)樹(shù)脂與無(wú)機(jī)硅酸鹽活性分子團(tuán)，在引發(fā)劑幫助下充分復(fù)合后產(chǎn)生良好的性能。本發(fā)明所述的復(fù)合樹(shù)脂有很好的耐磨耐久，耐高溫，防水和粘接功能，當(dāng)其與常規(guī)顏料、填料、助劑混配得到成品涂料，不需要苯、二甲苯等常規(guī)的有機(jī)溶劑，因而又是符合環(huán)保要求的新型涂料。
文檔編號(hào)C09D7/12GK1403509SQ0213874
公開(kāi)日2003年3月19日 申請(qǐng)日期2002年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月2日
發(fā)明者馬黎明, 田桂英 申請(qǐng)人:田桂英, 馬黎明