首页 / 专利库 / 复合材料 / 莫来石 / / 一种水性环氧涂料及其制备方法与应用

一种性环涂料及其制备方法与应用

阅读:556发布:2024-01-05

专利汇可以提供一种性环涂料及其制备方法与应用专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供的一种 水 性环 氧 涂料,包括以下重量份的组份:水性环氧 树脂 20-30份, 固化 剂20-30份,乳化剂4-6份,颜填料1-10份。本发明提供的水性环氧涂料配方简单、成本低;具有耐水性、耐油性、耐酸 碱 性、耐盐雾 腐蚀 性等化学特性; 耐磨性 、耐 冲压 性、耐洗刷性等优异;表面光亮、平整、美观、无接缝、易清洗、易维修保养、经久耐用。,下面是一种性环涂料及其制备方法与应用专利的具体信息内容。

1.一种性环涂料,其特征在于:包括以下重量份的组份:水性环氧树脂20-30份,固化剂20-30份,乳化剂4-6份,颜填料1-10份;
所述水性环氧树脂,其结构式如下:
R1-R10分别独立的为H、卤素、烷基、环烷基、芳基、羟基;n为自然数;
所述固化剂,包括以下重量份的组份:式(I)所示的化合物1份、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚2-3重量份、二甲基乙醇胺2-3重量份、壳聚糖1-2重量份;
式(I)所示的化合物为
所述乳化剂,其结构式如下:
其中,R11、R12分别独立的为烷基;m为自然数。
2.根据权利要求1所述的一种水性环氧涂料,其特征在于:包括以下重量份的组份:
水性环氧树脂20-30份,固化剂20-30份,乳化剂4-6份,颜填料1-10份;
所述水性环氧树脂,其结构式如下:
所述固化剂,包括以下重量份的组份:式(I)所示的化合物1份、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚2-3重量份、二甲基乙醇胺2-3重量份、壳聚糖1-2重量份;
式(I)所示的化合物为
所述乳化剂,其结构式如下:
m为自然数。
3.根据权利要求1所述的一种水性环氧涂料,其特征在于:所述水性环氧树脂的制备方法,包括以下步骤:在氢氧化钠存在下,式II所示的化合物与过量的环氧丙醇聚合反应,即得;反应式如下:
l为自然数。
4.根据权利要求3所述的一种水性环氧涂料,其特征在于:将式II所示的化合物溶于甲苯中,加入氢氧化钠水溶液,边搅拌边加热,当温度升到60-70℃时恒温搅拌并滴加环氧丙醇,于2小时内滴加完毕;提高温度,于80-90℃保持1-2h;加入蒸馏水,搅拌,静止分层除去水层,甲苯层减压蒸干即得;式II所示的化合物与环氧丙醇的摩尔比为n:(2n+2至2n+4);氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的含量为0.5n-1.5n摩尔;蒸馏水和甲苯的体积比为(2-4):1。
5.根据权利要求1所述的一种水性环氧涂料,其特征在于:所述固化剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)制备式(III)所示的化合物:
(1.1):乙烯基二甲基氯烷与2-基-5-硝基苯甲酸甲酯反应制得式a的化合物;
(1.2):式a的化合物与DOPO反应制得式b的化合物;
(1.3):式b的化合物水解制得式c的化合物;
(1.4):式c的化合物与2,4-二羟基二苯甲反应制得式d的化合物;
(1.5):式d的化合物还原制得式III的化合物,
反应方程式如下:
(2)将式(III)所示的化合物溶于二氯甲烷中,加热至50-60℃恒温,边搅拌编滴入三羟甲基丙烷三缩水甘油醚,在2h内滴完,再加入二甲基乙醇胺,恒温搅拌1-2h;
(3)升温至70-80℃,搅拌同时再加入壳聚糖,恒温搅拌1-2h;降至室温,即得。
6.根据权利要求5所述的一种水性环氧涂料,其特征在于:各原料的用量为:式(I)所示的化合物1份、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚2-3重量份、二甲基乙醇胺2-3重量份、壳聚糖1-2重量份。
7.根据权利要求1所述的一种水性环氧涂料,其特征在于:所述乳化剂的制备方法,包括以下步骤:
(1)在90-100℃下,式(IV)所示的化合物与环氧丙醇回流反应,得式(V)所示化合物;
(2)降温至40-50℃,式(V)所示化合物中加入丁二酸,搅拌,即得;
8.根据权利要求7所述的一种水性环氧涂料,其特征在于:步骤(1)中,反应时间为1-
2h,式(IV)所示的化合物与环氧丙醇的用量比为1:(2-3);步骤(2)中,反应时间为0.4-
0.6h,式(IV)所示的化合物与丁二酸的用量比为1:(0.8-1.0)。

说明书全文

一种性环涂料及其制备方法与应用

技术领域

[0001] 本发明涉及涂料材料领域,特别涉及一种水性环氧涂料及其制备方法与应用。

背景技术

[0002] 随着国家环保政策的相继出台和法律监管的日益严格,涂料企业纷纷投入大量人、物力开发包括环氧涂料在内的环保型低VOC的涂料。
[0003] 环保型环氧涂料的技术路线有很多种,例如水性环氧涂料、溶剂型高固体份涂料、无溶剂、粉末等等。这些不同种类的涂料有其各自独特的性能和特点,可以满足不同场合的应用需求。其中无溶剂和粉末涂料等技术路线几乎可以实现零VOC,虽然其对施工的环境条件要求高,但是技术是相对成熟的,所以它们需要的不是技术的创新而是应用的创新和推广。故而,含有VOC的溶剂型环氧涂料将是未来涂料VOC减排的重点针对对象。
[0004] 环氧涂料有以下三个降低VOC可能的方向:
[0005] 1)高VOC的低固体份含量的溶剂型涂料(VOC>420g/L)转向低VOC的低固体份含量的水性涂料(VOC<420g/L),该方向是“油转水”的范畴。
[0006] 2)高VOC的低固体份含量的溶剂型涂料(VOC>420g/L)转向低VOC的高固体份的溶剂型涂料(VOC<420g/L),该方向是“油转油”的范畴。
[0007] 3)低VOC的高固体份的溶剂型(VOC<420g/L)转向超低VOC高固体份水性涂料,该方向是“油转水”的范畴。
[0008] 为进一步降低生产过程中的能耗和有害物质排放,提升水性环氧涂料品质,实现绿色生产,亟需对涂料生产工艺进行改进。

发明内容

[0009] 技术问题:为了解决现有技术缺陷,本发明提供了一种水性环氧涂料及其制备方法与应用。
[0010] 技术方案:本发明提供的一种水性环氧涂料,包括以下重量份的组份:水性环氧树脂20-30份,固化剂20-30份,乳化剂4-6份,颜填料1-10份;
[0011] 所述水性环氧树脂,其结构式如下:
[0012]
[0013] R1-R10分别独立的为H、卤素、烷基、环烷基、芳基、羟基;n为自然数;
[0014] 所述固化剂,包括以下重量份的组份:式(I)所示的化合物1份、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚2-3重量份、二甲基乙醇胺2-3重量份、壳聚糖1-2重量份;
[0015] 式(I)所示的化合物为
[0016]
[0017] 所述乳化剂,其结构式如下:
[0018]
[0019] 其中,R11、R12分别独立的为烷基;m为自然数。
[0020] 本发明还提供了一种水性环氧涂料,包括以下重量份的组份:水性环氧树脂20-30份,固化剂20-30份,乳化剂4-6份,颜填料1-10份;
[0021] 所述水性环氧树脂,其结构式如下:
[0022]
[0023] 所述固化剂,包括以下重量份的组份:式(I)所示的化合物1份、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚2-3重量份、二甲基乙醇胺2-3重量份、壳聚糖1-2重量份;
[0024] 式(I)所示的化合物为
[0025]
[0026] 所述乳化剂,其结构式如下:
[0027]
[0028] m为自然数。
[0029] 其中,所述水性环氧树脂的制备方法,包括以下步骤:在氢氧化钠存在下,式II所示的化合物与过量的环氧丙醇聚合反应,即得;反应式如下:
[0030]
[0031] l为自然数。
[0032] 优选地,将式II所示的化合物溶于甲苯中,加入氢氧化钠水溶液,边搅拌边加热,当温度升到60-70℃时恒温搅拌并滴加环氧丙醇,于2小时内滴加完毕;提高温度,于80-90℃保持1-2h;加入蒸馏水,搅拌,静止分层除去水层,甲苯层减压蒸干即得;式II所示的化合物与环氧丙醇的摩尔比为n:(2n+2至2n+4);氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的含量为0.5n-1.5n摩尔;蒸馏水和甲苯的体积比为(2-4):1。
[0033] 其中,所述固化剂的制备方法,包括以下步骤:
[0034] (1)制备式(III)所示的化合物:
[0035] (1.1):乙烯基二甲基氯烷与2-基-5-硝基苯甲酸甲酯反应制得式a的化合物;
[0036] (1.2):式a的化合物与DOPO反应制得式b的化合物;
[0037] (1.3):式b的化合物水解制得式c的化合物;
[0038] (1.4):式c的化合物与2,4-二羟基二苯甲反应制得式d的化合物;
[0039] (1.5):式d的化合物还原制得式III的化合物,
[0040] 反应方程式如下:
[0041]
[0042] (2)将式(III)所示的化合物溶于二氯甲烷中,加热至50-60℃恒温,边搅拌编滴入三羟甲基丙烷三缩水甘油醚,在2h内滴完,再加入二甲基乙醇胺,恒温搅拌1-2h;
[0043] (3)升温至70-80℃,搅拌同时再加入壳聚糖,恒温搅拌1-2h;降至室温,即得。
[0044] 优选地,各原料的用量为:式(I)所示的化合物1份、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚2-3重量份、二甲基乙醇胺2-3重量份、壳聚糖1-2重量份。
[0045] 其中,所述乳化剂的制备方法,包括以下步骤:
[0046] (1)在90-100℃下,式(IV)所示的化合物与环氧丙醇回流反应,得式(V)所示化合物;
[0047] (2)降温至40-50℃,式(V)所示化合物中加入丁二酸,搅拌,即得;
[0048]
[0049] 优选地,步骤(1)中,反应时间为1-2h,式(IV)所示的化合物与环氧丙醇的用量比为1:(2-3);步骤(2)中,反应时间为0.4-0.6h,式(IV)所示的化合物与丁二酸的用量比为1:(0.8-1.0)。
[0050] 有益效果:本发明提供的水性环氧涂料配方简单、成本低;具有耐水性、耐油性、耐酸性、耐盐雾腐蚀性等化学特性;耐磨性、耐冲压性、耐洗刷性等优异;表面光亮、平整、美观、无接缝、易清洗、易维修保养、经久耐用。附图说明
[0051] 图1为本发明制得的水性环氧树脂的氢谱图。
[0052] 图2为干燥实验结果图。
[0053] 图3为盐雾性能结果结果图一。
[0054] 图4为盐雾性能结果图二。

具体实施方式

[0055] 下面对本发明作出进一步说明。
[0056] 实施例1水性环氧树脂的制备
[0057] 将式II所示的化合物溶于甲苯中,加入氢氧化钠水溶液,边搅拌边加热,当温度升到60-70℃时恒温搅拌并滴加环氧丙醇,于2小时内滴加完毕;提高温度,于80-90℃保持1-2h;加入蒸馏水,搅拌,静止分层除去水层,甲苯层减压蒸干即得;式II所示的化合物与环氧丙醇的摩尔比为n:(2n+2至2n+4);氢氧化钠水溶液中氢氧化钠的含量为0.5n-1.5n摩尔;蒸馏水和甲苯的体积比为(2-4):1。
[0058] 得反应产物1037.6g,氢谱见图1。
[0059] 实施例2固化剂的制备
[0060] 2.1式a化合物的制备
[0061] 称取2-氨基-5-硝基苯甲酸甲酯11.30g于反应瓶中,加入四氢呋喃60mL、三乙胺30mL溶解后,室温下滴加10mL溶解有12.05g乙烯基二甲基氯硅烷的四氢呋喃溶液,滴毕,45℃搅拌过夜,反应结束后,冷却至室温,加水80mL,二氯甲烷萃取(3*50mL),合并二氯甲烷层,无水硫酸钠干燥,过滤,减压蒸除溶剂即得,无需纯化,直接用于下一步。
[0062] ES:M/Z 281[M+H]+。
[0063] 2.2式b化合物的制备
[0064] 称取5gDOPO于反应瓶中,加入7.2g实施例1所得物式a化合物,80ml二氧六环,氮气保护下回流反应10h,反应结束后,冷却至室温,减压蒸除溶剂,柱层析纯化得式b化合物。
[0065] ES:M/Z 497[M+H]+。
[0066] 1H NMR(600MHz,CDCl3)(δ,ppm):8.36~8.34(m,1H),8.24~8.22(m,1H),7.98~7.96(m,1H),7.80~7.79(m,1H),7.67~7.65(m,1H),7.55~7.53(m,1H),7.42~7.40(m,
1H),7.25~7.24(m,1H),7.09~7.07(m,1H),7.01~7.00(m,2H),4.05(s,1H),3.90(s,3H),
1.85~1.83(m,2H),1.05~1.04(m,2H),0.09(s,6H)。
[0067] 2.3式c化合物的制备
[0068] 称取4.2g实施例2所得物式b的化合物于反应瓶中,加入40%的氢氧化钠水溶液20mL,70℃搅拌2h,反应结束后,冷却至室温,1M的盐酸调节pH至7左右,加入二氯甲烷萃取(3*20mL),合并有几层,无水硫酸钠干燥,过滤,减压蒸除溶剂,残渣用甲醇重结晶制得式c的化合物。
[0069] ES:M/Z 483[M+H]+。
[0070] 1H NMR(600MHz,CDCl3)(δ,ppm):11.88(br,1H),8.59~8.57(m,1H),8.38~8.37(m,1H),7.97~7.96(m,1H),7.83~7.81(m,1H),7.66~7.65(m,1H),7.55~7.53(m,1H),7.42~7.40(m,1H),7.25~7.24(m,1H),7.09~7.07(m,1H),7.01~7.00(m,2H),4.05(s,
1H),1.88~1.86(m,2H),1.10~1.09(m,2H),0.09(s,6H)。
[0071] 2.4式d化合物的制备
[0072] 称取2g实施3所得物式c化合物于反应瓶中,加入二氯亚砜30mL,DMF 2mL,升温回流2h,减压蒸除溶剂备用;称取2,4-二羟基二苯甲酮3.5g于反应瓶中,加入三乙胺3mL,四氢呋喃20mL,0-5℃下缓慢滴加15mL溶解有上步所得酰氯的四氢呋喃溶液,滴毕,0-10℃下继续搅拌4h,反应结束后,加入水30mL,二氯甲烷萃取(3*50mL),无水硫酸钠干燥,柱层析纯化即得式d化合物。
[0073] ES:M/Z 679[M+H]+。
[0074] 1H NMR(600MHz,CDCl3)(δ,ppm):8.53~8.52(m,1H),8.28~8.26(m,1H),7.98~7.97(m,1H),7.80~7.78(m,1H),7.70~7.68(m,2H),7.65~7.63(m,1H),7.58~7.56(m,
2H),7.52~7.50(m,3H),7.40~7.38(m,1H),7.24~7.22(m,1H),7.08~7.03(m,5H),5.36(s,1H),4.10(s,1H),1.84~1.82(m,2H),1.05~1.04(m,2H),0.09(s,6H)。
[0075] 2.5式III化合物的制备
[0076] 称取1.0g实施例4所得物式d的化合物于反应瓶中,加入乙醇50ml,还原粉0.5g,盐酸5ml,回流反应2h,反应结束后,冷却至室温,将反应液倒入水中,加酸氢钠调节pH至中性,抽滤,滤液用二氯甲烷萃取(30ml*3),无水硫酸钠干燥,过滤,柱层析纯化得标准化合物。
[0077] ES:M/Z 649[M+H]+。
[0078] 1H NMR(600MHz,CDCl3)(δ,ppm):7.96~7.95(m,1H),7.83~7.81(m,1H),7.78~7.77(m,2H),7.68~7.67(m,1H),7.64~7.62(m,2H),7.59~7.57(m,3H),7.40~7.39(m,
1H),7.24~7.22(m,1H),7.08~7.03(m,51H),6.68~6.66(m,1H),6.55~6.54(m,1H),6.27(br,2H),5.35(s,1H),4.10(s,1H),1.84~1.82(m,2H),1.05~1.04(m,2H),0.09(s,6H)。
[0079] 2.6高固含水性涂料用固化剂的制备,包括以下重量份的组份:式(I)所示的化合物1份、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚2.5重量份、二甲基乙醇胺2.5重量份、壳聚糖1.5重量份。
[0080] 其制备方法,包括以下步骤:
[0081] (1)将式(I)所示的化合物溶于二氯甲烷中,加热至55℃恒温,边搅拌编滴入三羟甲基丙烷三缩水甘油醚,在2h内滴完,再加入二甲基乙醇胺,恒温搅拌1.5h;
[0082] (2)升温至75℃,搅拌同时再加入壳聚糖,恒温搅拌1.5h;降至室温,即得。
[0083] 实施例3水性环氧树脂用乳化剂的制备
[0084] 水性环氧树脂用乳化剂的制备方法,包括以下步骤:
[0085] (1)在95℃下,式(IV)所示的化合物与环氧丙醇回流反应,得式(V)所示化合物;反应时间为1.5h,式(IV)所示的化合物与环氧丙醇的用量比为1:2.5。
[0086] (2)降温至45℃,式(V)所示化合物中加入丁二酸,搅拌,即得;反应时间为0.5h,式(IV)所示的化合物与丁二酸的用量比为1:1。
[0087] 实施例4水性环氧涂料的制备
[0088] 制备一批水性环氧涂料,其配方如下表。
[0089]
[0090] 实验例测试实施例4的水性环氧涂料性能
[0091] 1)粘度:样品1-3的混合粘度只有800cp左右,非常适合无气喷涂,在加入5%的水的情况下,空气喷枪也可以实现良好的喷涂,而施工体积固体份含量还可以在60%以上,从而实现低膜涂装或厚膜涂装的质量控制。
[0092] 2)干燥时间:比较快的干燥时间,有利于缩短施工的等待时间和快速的运输堆放。表干时间为10分钟,硬干时间为2、3个小时,实干只有4个小时,见图2。
[0093] 3)硬度:样品1-3具有非常快的硬度发展,一天之内可以达到3H,两个星期后可以达到4H。
[0094] 4)冷热循环实验:涂料喷涂在冲砂板上,在干膜厚度600微米,9个循环不开裂(50℃,1时,-18℃,1小时)。
[0095] 5)非常好的盐雾性能,见图3和4。
高效检索全球专利

专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

申请试用

分析报告

专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

申请试用

QQ群二维码
意见反馈