[发明专利]一种改性环氧树脂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种改性环氧树脂及其制备方法和应用，属于疏水材料技术领域。本发明采用低表面能物质对环氧树脂进行改性，能够提高环氧树脂的疏水性；本发明采用四官能度的环氧树脂作为基体树脂进行改性，在其分子结构中，每一分子都有4个环氧官能团，在改性后依然保留了大量的环氧官能团，改性产物具有较高的环氧值，在固化后能形成致密的三维网状结构，能够提高涂层对腐蚀性溶液的抵抗性。此外，本发明的改性过程容易控制，可以通过体系酸值十分容易地判断反应终点。

技术领域

本发明涉及疏水材料技术领域，尤其涉及一种改性环氧树脂及其制备方法和应用。

背景技术

为了进一步发挥涂层的作用，许多研究者进行了功能化涂层的研究，特别是超疏水涂层方面的研究。超疏水涂层具有很多优异的性能，例如自清洁、防覆冰、耐沾污和油水分离等，在交通、电力、建筑和家电等领域都有着巨大的应用潜力。而赋予涂层超疏水性的途径主要有两种，一种是在涂层表面构造微纳米分级粗糙结构，另一种是在表面覆盖低表面能物质。

在众多方法中，喷涂纳米粒子和树脂的共混物来制备超疏水涂层成为了最简单、成本较低且容易实现超疏水涂层大规模应用的方法。而环氧树脂由于具有很多优异的性能，对于铁、铝和铜等金属材料，玻璃和陶瓷等无机材料，以及一些有机材料都具有良好的附着力。此外，环氧树脂涂层由于结构比较紧密，可以有效防止化学品的侵入和破坏，特别是对于碱性溶液有很强的耐性。同时，环氧树脂还具有较好的耐热性和电绝缘性。因此，很多研究者对于环氧树脂基超疏水涂层进行了大量的研究。

但是，固化后的环氧树脂表面存在一些极性基团，有着较大的表面能，在一般情况下，环氧树脂的水接触角(WCA)在70～90°之间，并未达到疏水的要求(水接触角大于90°)。在进一步将环氧树脂同纳米粒子共混时，极性基团会限制涂层的疏水性。因此，对于环氧树脂进行疏水改性可以进一步提高超疏水涂层的疏水性。

通过环氧树脂中环氧基团键合含氟、硅或烷基的长链有机物可以显著提升环氧树脂的疏水性。但是该方法会消耗环氧基，双官能度的环氧树脂的环氧值会大大降低，从而导致改性树脂性能的下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种改性环氧树脂及其制备方法和应用，采用本发明的方法对环氧树脂进行改性，在提升疏水性的同时依然保留了大量的环氧官能团。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种改性环氧树脂的制备方法，包括以下步骤：

将马来酸酐、长链醇和有机溶剂混合，进行醇解反应，得到马来酸单酯；所述长链醇包括全氟辛醇、全氟丁醇、十八醇或羟基硅油；

将所述马来酸单酯和四官能团环氧树脂混合，进行接枝反应，得到改性环氧树脂。

优选的，所述四官能团环氧树脂的环氧值为0.90～0.96。

优选的，所述四官能团环氧树脂包括环氧树脂AG601。

优选的，所述马来酸酐和长链醇的摩尔比为1:1。

优选的，所述醇解反应的温度为70～90℃，时间为2～5h。

优选的，所述马来酸单酯中羧基和四官能团环氧树脂中环氧基的摩尔比为1：(2～4)。

优选的，所述接枝反应的温度为65～80℃。

本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的改性环氧树脂。

本发明提供了上述方案所述改性环氧树脂在制备疏水涂层中的应用。

优选的，当所述疏水涂层为超疏水涂层时，所述应用的方法包括：将改性环氧树脂、疏水性纳米二氧化硅、固化剂和稀释剂混合，将所得混合料涂覆到基体上，固化后形成超疏水涂层。