[发明专利]一种运用中空微球降低热固化涂料收缩应力的方法

说明书

本发明公开了一种运用中空微球降低热固化涂料收缩应力的方法，具体是在涂料中添加中空微球，制备包含中空微球的涂料，用于降低涂料的固化收缩应力。在热固化涂料中，所述中空微球的添加量为热固化涂料的0.5～10wt％。添加中空微球后，热固化涂料的收缩应力降低25％。本发明通过流变的方法测试其法向应力表面该中空微球可以降低固化后材料的收缩应力，并保持涂料具有优异的综合性能。

技术领域

本发明属于热固化涂料技术领域，具体涉及一种运用中空微球降低热固化涂料收缩应力的方法。

背景技术

热固化树脂在固化成型的过程中均存在着一定的收缩问题，热固化涂料也不例外，其根本原因是参与固化反应的分子间由范德华力转变为共价键作用，分子间距离减小；另外在热固化过程中，由于温度改变产生的热应力也会导致涂层的应力积聚。涂层宏观上表现为尺寸收缩、发生挠曲和变形，甚至产生应力开裂等问题，影响其使用寿命，甚至危害生命财产安全。

目前，降低热固化、光固化涂层材料的收缩应力成为涂料工业领域亟待解决的重要难题。近年来，研究者们通过在树脂配方中加入无机填料，膨胀型单体，以及改进固化工艺等手段来解决。但是这些手段均存在明显的问题，无机填料的添加量较大，且不参与热固化涂料的固化反应，这会降低热固化涂料的使用性能；膨胀单体的制备方法则较为昂贵，经济实用性较差，工业领域难以普及应用；而通过改进固化工艺等手段在工业中运用较多，但是不能从根本上降低收缩。因此，需要开发一种新的技术，解决热固化涂料固化收缩问题。

中空微球由壳层材料和内部的空腔组成，其内部为中空空腔，外部壳层材料的力学性能可调节。中空微球有空心腔的存在，空心结构的表面积明显大于相同尺寸及组成的实心结构微球的表面积，而其密度则低于实心结构的微球。中空微球的这些独特性质极大地促进了其在活性催化等方面的应用。微球的中空结构可以直接储存气体或小分子等物质。空气、中空微球界面处及微球内部空气三者间折光指数的不同和微球特有的空腔结构，使得中空微球的遮盖性能、抗反射性能和可形变性能优异，所以中空微球常常作为遮盖性颜料及抗紫外线填料用于改善热固化涂料的性能。目前，市场上中空微球的应用主要集中在涂料、化妆品、油漆、皮革等行业，同时它在自修复材料、保温隔热材料等领域也有良好的应用前景，其应用范围尚待进一步开发利用。

但是，热固化涂料在制备过程中存在的收缩应力问题，尚未得到有效解决；本领域也未有文件公开有关中空微球在热固化涂料收缩应力问题方面的应用，亟需进一步研究开发。

发明内容

发明目的：为了解决上述的问题，保持热固化涂料的力学性能，同时降低固化收缩应力，本发明将一种力学性能可控的可反应的中空微球加入到涂料中降低其收缩应力，并通过流变测试实时监测固化过程中收缩应力的变化。通过该可反应性中空微球的弹性形变，缓冲抵消固化过程中产生的应力，中空微球的力学性能与涂料体系力学性能的匹配是降低收缩应力的一个至关重要的影响因素，解决其匹配问题，从而从根本上解决固化收缩应力的问题，且固化材料的基本力学性能维持不变或得到提高。

一种中空微球在热固化涂料中的用途，在热固化涂料中添加中空微球，制备包含中空微球的热固化涂料，用于降低热固化涂料的收缩应力。

进一步的，添加中空微球后，热固化涂料的收缩应力降低25％。

进一步的，在热固化涂料中，所述中空微球的添加量为热固化涂料的0.5～10wt％。

进一步的，所述热固化涂料为包括缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂、脂环族类环氧树脂中的任意一种或两种以上的组合。

进一步的，制备包含中空微球的热固化涂料的方法为：称取基体树脂和单体混合均匀后，加入中空微球和助剂，将样品在避光条件下以200-400rpm搅拌转速搅拌4-8h；优选为300rpm搅拌转速搅拌6h；真空烘箱中除去气泡，再进行涂膜并进行热固化，得到热固化涂料；所述中空微球存在一个或者多个空腔，空腔的总体积占所述中空微球体积的40％～60％。