有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料及其制备方法

本发明涉及化学，尤其涉及有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料及其制备方法。

背景技术：

1、目前，超疏水涂层在制备过程中仍存在vocs溶剂的大量使用、制备过程复杂繁琐以及获得的超疏水涂层力学性能差等缺陷，使得超疏水涂料距离实际大规模应用还有一段距离。虽然水性涂料更加环保，更符合绿色化学的要求，也一直是超疏水涂料所追求的方向，但由于低表面能物质难以分散在水体系中，仅有少量的水性体系被报道。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决相关技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料，该有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料为水性涂料，制备和使用过程环保；有机硅改性环氧树脂可以有效分散在水体系中，利用该有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料获得的涂层在自清洁、防污等方面有很好的应用前景。

2、在本发明的一个方面，本发明提供了一种有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料，以质量分数计，所述有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料包括：

3、有机硅改性环氧树脂2～50％、亲/疏水修饰纳米无机颗粒1～30％、第一有机溶剂2～10％、以及余量的水。

4、进一步地，所述第一有机溶剂包括正己烷、环己烷、丙二醇甲醚和丙二醇丁醚中的至少一种；

5、所述亲/疏水修饰纳米无机颗粒的粒径为10-600nm。

6、进一步地，所述有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料还包括固化剂，所述固化剂的质量分数为0.5～50％；

7、和/或，所述固化剂包括乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和聚酰胺中的至少一种。

8、在本发明的另一发明，本发明提供了一种如前面所述的有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料的制备方法，包括以下步骤：

9、将有机硅改性环氧树脂、亲/疏水修饰纳米无机颗粒、有机溶剂、以及水按照配比混合，得到所述有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料；

10、其中，以质量分数计，所述有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料包括：有机硅改性环氧树脂2～50％、亲/疏水修饰纳米无机颗粒1～30％、第一有机溶剂2～10％、以及余量的水。

11、进一步地，所述有机硅改性环氧树脂的制备方法包括以下步骤：

12、将环氧树脂、第一偶联剂、有机硅树脂以及催化剂混合后置于50～90℃温度下反应2～6h，得到所述有机硅改性环氧树脂，

13、和/或，基于所述环氧树脂、第一偶联剂、有机硅树脂以及催化剂的总质量，所述有机硅树脂的含量为5～50％。

14、进一步地，所述环氧树脂包括e-55型环氧树脂、e-51型环氧树脂、e-44型环氧树脂和e-20型环氧树脂中的至少一种；

15、所述第一偶联剂包括氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(β-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷和γ-脲丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；

16、所述有机硅树脂包括分子量为500到3000的双羟基聚二甲基硅氧烷；

17、所述催化剂包括二月桂酸二丁基锡和/或卡斯特催化剂。

18、进一步地，所述亲/疏水修饰纳米无机颗粒的制备方法包括以下步骤：

19、将第二偶联剂、纳米无机颗粒、第一有机胺溶于第二有机溶剂中，在60～100℃温度下反应时间为6～12h得到偶联剂改性纳米颗粒；

20、将所述偶联剂改性纳米颗粒、亲水单体、疏水单体、第二有机胺溶于第三有机溶剂中，在30～60℃温度下反应24～48h得到所述亲/疏水修饰纳米无机颗粒；

21、和/或，所述第二偶联剂的质量占所述纳米无机颗粒质量的1～50％，所述亲水单体与所述疏水单体的摩尔比为0.5～6:1。

22、进一步地，所述第二偶联剂包括氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(β-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷和γ-脲丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；

23、所述纳米无机颗粒包括二氧化硅、二氧化钛、氢氧化铝、氢氧化镁、碳酸钙和高岭土中的至少一种；

24、所述纳米无机颗粒的粒径为10-600nm；

25、所述第一有机胺和所述第二有机胺各自独立地包括三乙胺；

26、所述第二有机溶剂包括甲苯、二甲苯和二甲基甲酰胺中的至少一种；

27、所述亲水单体包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、n-异丙基丙烯酰胺、丙烯酸羟乙酯和甲基丙烯酸羟乙酯中的至少一种；

28、所述疏水单体包括丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十三氟辛酯和甲基丙烯酸十三氟辛酯中的至少一种；

29、所述第三有机溶剂包括甲醇、乙醇和二甲基甲酰胺中的至少一种。

30、进一步地，所述制备方法包括以下步骤：

31、将所述亲/疏水修饰纳米无机颗粒分散于去离子水中，获得第一组分；

32、将有机硅改性环氧树脂稀释于第一有机溶剂，获得第二组分；

33、将所述第二组分加入第一组分中并在5000～20000rpm的转速下搅拌3～20min，得到所述有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料。

34、进一步地，所述制备方法还包括以下步骤：

35、将搅拌完成后得到的乳液与固化剂混合后在50-500rpm条件下分散10～60min，得到所述有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料。

36、本发明实施例中的上述一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果之一：

37、本发明的有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料为水性涂料，原料及制备过程环保；在亲/疏水修饰纳米无机颗粒分散在水中时，其疏水链段卷缩，亲水链段伸展，使其能够稳定分散在水中，同时可以有效地使有机硅改性环氧树脂稳定分散在水体系中，进而获得原料分散均匀的有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料。利用该有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料获得的涂层在自清洁、防污等方面有很好的应用前景。

38、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料，其特征在于，以质量分数计，所述有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料包括：

2.根据权利要求1所述的有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料，其特征在于，所述第一有机溶剂包括正己烷、环己烷、丙二醇甲醚和丙二醇丁醚中的至少一种；

3.根据权利要求1或2所述的有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料，其特征在于，所述有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料还包括固化剂，所述固化剂的质量分数为0.5～50％；

4.一种如权利要求1～3任一项所述的有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述有机硅改性环氧树脂的制备方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂包括e-55型环氧树脂、e-51型环氧树脂、e-44型环氧树脂和e-20型环氧树脂中的至少一种；

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述亲/疏水修饰纳米无机颗粒的制备方法包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述第二偶联剂包括氨丙基三甲氧基硅烷、氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(β-氨乙基)氨丙基三甲氧基硅烷和γ-脲丙基三乙氧基硅烷中的至少一种；

9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及化学技术领域，尤其涉及有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料及其制备方法。以质量分数计，所述有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料包括：有机硅改性环氧树脂2～50％、亲/疏水修饰纳米无机颗粒1～30％、第一有机溶剂2～10％、以及余量的水。该有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料为水性涂料，制备和使用过程环保；有机硅改性环氧树脂可以有效分散在水体系中，利用该有机硅改性环氧树脂水性超疏水涂料获得的涂层在自清洁、防污等方面有很好的应用前景。

技术研发人员：郭天瑛,谢东,杨吉祥
受保护的技术使用者：南开大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15