[发明专利]一种改性水性环氧树脂/纳米SiO2

说明书

本发明涉及一种改性水性环氧树脂/纳米SiO₂复合疏水涂层及制备方法，所述的疏水涂层是以氨基硅油改性水性环氧树脂作为基材，通过简单调节氟化SiO₂纳米粉体的加入量，制备出具有不同疏水性的疏水涂层。制备方法包括三个步骤，第一步用1H，1H，2H，2H‑全氟辛基三乙氧基硅烷(FAS)将预处理后的纳米SiO₂进行改性得到氟化纳米SiO₂，第二步用氨基硅油改性水性环氧树脂，第三步将氟化纳米SiO₂与改性水性环氧树脂复配制备疏水涂层。本制备方法中对纳米SiO₂的改性使用具有双官能团硅烷偶联剂，可使被处理过的基材具有极低的表面能和极差的润湿性。而氨基硅油可以使基材具有一定程度的耐水性。本制备方法工艺简单，涂层具有良好的疏水疏油性，力学性能也有所提高。

技术领域

本发明属于涂料技术领域，更具体是涉及一种改性水性环氧树脂/纳米SiO₂复合疏水涂层及制备方法。

背景技术

环氧树脂因其具有较好的耐腐蚀性、耐化学品性及耐溶剂性，尤其耐碱性良好，并且具有附着力强、硬度高、耐磨性好等特点，已在军工、民用等方面得到了广泛应用，特别是在涂料应用方面，世界范围内40％环氧树脂用作涂料。传统的环氧树脂在使用中存在低毒易挥发溶剂的问题，会污染环境。随着时代的发展，对环境保护的关注越来越高，国内外纷纷提出严格限制挥发性有机溶剂(VOC)的排放，开发具有环保效益的水性环氧体系成为各国研究的热点之一。而目前，在我国高污染涂料品种仍占据较大的比例，特别是工业涂装领域，仍是溶剂性涂料一统天下，对环境和施工人员带来严重危害。目前，用于环氧树脂的溶剂大多数是芳烃类、酮类及醇类有机溶剂中，而有机溶剂存在着价格高、且具有挥发性和污染环境等缺点。

在环保法规和政策的趋势下，水性环氧涂料成为发展极快的一类防腐涂料。它以改性水性环氧树脂为基材、水为溶剂，疏水型的纳米粒子作为填料，通过室温固化在涂层表面构筑微-纳米多级粗糙结构以获得疏水性能，提高耐磨性和耐腐蚀性。不但具有良好的抗水性，而且符合当今对环氧涂料的室温固化、低毒环保的趋势。水性涂料具有无色无味、低粘度、快干、高固含量、成本低等优点，并在制造过程不使用有机溶剂、施工过程不排放有机溶剂，因此开发水性涂料具有很大的应用价值。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种改性水性环氧树脂/纳米SiO₂复合疏水涂层及制备方法。所述的疏水涂层是以氨基硅油改性水性环氧树脂作为基材，通过简单调节氟化SiO₂纳米粉体的加入量，制备出具有不同疏水性的疏水涂层。本制备方法中对纳米SiO₂的改性使用具有双官能团硅烷偶联剂，可使被处理过的基材具有极低的表面能和极差的润湿性。而氨基硅油可以使基材具有一定程度的耐水性。本制备方法工艺简单，涂层具有良好的疏水疏油性，力学性能也有所提高。

本发明的技术方案为：

(1)制备氟化改性纳米SiO₂：将预处理后的纳米SiO₂分散在溶剂中，超声分散25min，加入FAS和催化剂，氮气保护下，在70℃反应12h。待悬浊液冷却后，离心分离，并用溶剂洗涤3～4次。最后在80℃下干燥改性SiO₂纳米粒子8h，得到氟化纳米SiO₂粉体。

(2)反相乳化法制备氨基硅油乳液：氨基硅油和乳化剂混合搅拌15min，转速1000r/min，再加入助乳化剂，高速搅拌5min，滴加溶剂，升温至70℃搅拌1h，得到氨基硅油乳液。

(3)水性环氧树脂基材改性：取氨基硅油乳液、水性环氧树脂乳液和催化剂于反应器中，氮气保护下，在70～80℃反应6h，得到改性水性环氧树脂乳液。