环氧硅氧烷涂料组合物制造技术

描述了环氧-聚硅氧烷基涂料和地板组合物，其在固化后表现出改进的挠性和优异的耐候性和耐腐蚀性。可以通过将聚硅氧烷、环氧树脂材料和固化体系合并来制备该环氧-聚硅氧烷聚合物涂料组合物，该固化体系包括选自二烷氧基官能氨基硅烷、三烷氧基官能氨基硅烷和氨基官能聚硅氧烷树脂的化合物的混合物，其中该混合物的平均烷氧基官能度值是2.0-2.8。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】环氧硅氧烷涂料组合物专利
本专利技术涉及可用于保护性涂层等的环氧树脂基组合物，和更具体的，涉及环氧-聚硅氧烷聚合物组合物，其具有改进的挠性、耐候性性能和降低的收缩率以及具有与常规的环氧聚硅氧烷涂料配方相当的耐腐蚀性、压缩强度和耐化学品性。专利技术背景环氧涂料是公知的，并且已经在商业上赢得认可，作为保护性和装饰性涂层，用于维护、海运、构造、建筑、飞机、汽车、地板和产品整饰市场中的钢、铝、镀锌、木材和混凝土。用于制备这些涂料的基础原材料通常包含基本组分(a)环氧树脂，(b)硬化剂，和(c)颜料，集料或者其他组分。环氧树脂是每个分子中具有超过一个1，2-环氧基团的那些，并且其可以是饱和的或者不饱和的，脂肪族的，脂环族的或者杂环的。该环氧树脂通常包含缩水甘油基酯或者缩水甘油基醚基团和每个环氧的重量是大约100-大约5000。硬化剂典型的选自通用种类的脂肪族胺类或者脂肪族胺加成物类、聚酰胺类、聚酰胺型胺类、脂环族胺类、芳族胺类、曼尼希碱类、酮亚胺类、和羧酸衍生物。颜料和集料包括例如二氧化钛和其他无机和有机着色颜料、二氧化硅、硫酸钡、硅酸镁、硅酸钙、气相法二氧化硅、石榴石、长石、炭黑等。环氧基保护性涂料代表了最广泛使用的腐蚀控制方法之一。它们可以用于在从大气曝露延伸到完全浸入强腐蚀性溶液中的宽范围的腐蚀性条件下，为钢、混凝土、铝和其他结构提供长期保护。在过去20年中，这些涂料是由用脂肪族多胺或者聚酰胺树脂固化的固体或液体环氧树脂配制的，例如ShellEpon1001，或者Epon828环氧树脂，其是用二亚乙基三胺(DETA)或者Versamid100系列聚酰胺固化的。在典型的双包装涂料体系中，环氧树脂组分通常是载色剂，用于颜料研磨和其他集料和不同的添加剂的分散。环氧基保护性涂层具有许多性能，这使得它们作为涂料是令人期望的。它们易于获得和易于通过许多方法来施涂，包括喷涂、辊涂和刷涂。它们能够良好附着于钢、混凝土和其他基底上，具有低的湿蒸气透过率，充当了水、氯化物和硫酸盐离子进入的阻挡层，在多种大气曝露条件下提供了优异的腐蚀保护和对许多化学品和溶剂具有良好的耐性。环氧基材料也可以作为主要用于混凝土上的表面涂覆剂或者地板材料来配制。例如，一种商业上成功的环氧基地板材料利用了液体双酚A环氧树脂和改性脂肪族多胺以及相组合的分级硅砂集料。某些环氧基涂层和地板材料不会表现出良好的日光耐候性。虽然这样的涂层能够保持它们的耐化学品性和耐腐蚀性，但是曝露于日光的紫外(UV)光分量会导致被称作粉化的表面降解现象，其改变了初始涂层的颜色和光泽保持性二者。在期望或者需要颜色和光泽保持性之处，环氧保护性涂层典型的顶涂有更耐候性涂层，例如醇酸、乙烯基或者脂肪族聚氨酯涂层。最终的结果是两层或者有时候三层涂层体系，其提供了期望的耐腐蚀性和耐候性，但是其的施涂也是劳动密集型和昂贵的。另外，环氧基涂层和地板材料需要耐机械作用。例如，涂覆的材料会经历冲击或者挠曲，这会导致环氧涂层中的裂纹或者其他缺陷。随后曝露于大气或者化学品会导致化学品与下面的表面材料接触，潜在的产生下面的材料的氧化，环氧涂层从下面的降解和/或环氧涂层与表面的分离。虽然环氧基涂层和地板材料已经赢得了广泛的商业认可，但是仍然需要环氧基材料具有改进的耐化学品性和耐腐蚀性，耐机械作用(例如挠曲或冲击)，和改进的颜色或者光泽保持性。在它们会曝露于日光的任何之处，需要具有改进的颜色和光泽保持性的环氧涂层和地板材料。不粉化和不需要耐候性顶涂层的环氧涂层是令人期望的。需要将具有改进的耐化学品、耐腐蚀、耐冲击、耐挠曲和耐磨性的涂料和地板材料用于初级和次级化学容纳结构二者，用于保护化学、发电、有轨车、下水道和废水处理、汽车以及纸张和纸浆加工工业中的钢和混凝土。在工业环境例如航运和收货码头中需要改进的环氧基地板树料，在其中可以预期会发生重的冲击负荷，对于地板来说，其必须用蒸气和侵蚀性化学品(例如食品加工、肉类包装和饮料工业中所用的那些)来重复清洗，并且其中苛性的、酸性的和高反应性化学品的泄露会是不可避免的。所以，本专利技术提供了新的环氧基涂料和地板组合物，其表现出一种或多种的改进的耐化学品性、耐候性、耐腐蚀性、耐机械作用、挠性、高的拉伸和压缩强度、和优异的耐冲击和耐磨性。
技术实现思路
本专利技术提供了新的环氧-聚硅氧烷聚合物涂料组合物。根据第一实施方案，本专利技术提供了一种环氧-聚硅氧烷聚合物涂料组合物，其包含水，具有下式的聚硅氧烷：非芳族环氧树脂，其具有超过一个1，2-环氧基团/分子和环氧当量是100-5000；和包含烷氧基官能氨基硅烷混合物的固化体系，其中该混合物的平均烷氧基官能度值是2.0-2.8和其中该合并的组合物反应来形成交联的环氧聚硅氧烷聚合物结构。根据该聚硅氧烷分子式，每个R1选自羟基或者具有最高6个碳原子的烷基、芳基或者烷氧基，每个R2选自氢或者具有最高6个碳原子的烷基或者芳基，和其中对n进行选择，以使得该聚硅氧烷的分子量是400-10000。在另外一个实施方案中，本专利技术提供了一种环氧-聚硅氧烷聚合物涂料组合物，其包含水，20-80重量％的具有下式的聚硅氧烷：20-80重量％的非芳族环氧树脂，其具有超过一个1，2-环氧基团/分子和环氧当量是100-5000；最高15重量％的固化促进剂，其包含辛酸盐、十二烷酸盐或环烷酸盐形式的锡催化剂；最高15重量％的基于蓖麻油的缩水甘油基醚的柔性环氧树脂，其的环氧当量是200-1000；和5-40重量％的固化体系，其包含至少一种二烷氧基官能氨基硅烷和至少一种三烷氧基官能氨基硅烷的混合物，其中该混合物的平均烷氧基官能度值是2.0-2.8，并且以这样的量加入，其足以在涂料组合物中提供胺当量与环氧当量之比为0.7∶1.0-1.3∶1.0，和其中该合并的组合物反应来形成交联的环氧聚硅氧烷聚合物结构。根据该聚硅氧烷分子式，每个R1选自羟基或者具有最高6个碳原子的烷基、芳基或者烷氧基，每个R2选自氢或者具有最高6个碳原子的烷基或者芳基，和其中对n进行选择，以使得该聚硅氧烷的分子量是400-10000。该二烷氧基官能氨基硅烷具有通式：和该三烷氧基官能氨基硅烷具有通式：其中每个R5是独立的选自芳基、烷基、二烷基芳基、烷氧基烷基、烷基氨基烷基或者环烷基的二官能有机基团，和R6和R7每个独立的选自烷基、羟基烷基、烷氧基烷基或者羟基烷氧基烷基，其中该R6和R7基团每个包含小于大约6个碳原子。在另外一个实施方案中，本专利技术提供一种方法，其通过用涂料组合物涂覆表面，来保护基底表面免受一种或多种化学品、腐蚀和大气的不期望的影响，所述涂料组合物是通过包含下面步骤的方法来制备的：制备树脂组合物，将固化体系加入该树脂组分来形成完全固化的环氧改性的聚硅氧烷涂料组合物，其中该混合物的平均烷氧基官能度值是2.0-2.8和其中该合并的组合物反应来形成交联的环氧聚硅氧烷聚合物结构，和在该组合物完全固化之前，将该涂料组合物施涂到待保护的基底表面上。该树脂组合物包含水，具有下式的聚硅氧烷：非芳族环氧树脂，其具有超过一个1，2-环氧基团/分子和环氧当量是100-5000。根据该聚硅氧烷分子式，每个R1选自羟基或者具有最高6个碳原子的烷基、芳基或者烷氧基，每个R2选自氢或者具有最高6个碳原子的烷基或者芳基，和其中对n本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环氧‑聚硅氧烷聚合物涂料组合物，其包含：水；具有下式的聚硅氧烷其中每个R1选自羟基或者具有最高6个碳原子的烷基、芳基或者烷氧基，每个R2选自氢或者具有最高6个碳原子的烷基或者芳基，和其中对n进行选择，以使得该聚硅氧烷的分子量是400‑10000；非芳族环氧树脂，其包含超过一个1，2‑环氧基团/分子和环氧当量是100‑5000；和固化体系，其包含烷氧基官能氨基硅烷的混合物，其中该混合物的平均烷氧基官能度值是2.0‑2.8；其中该合并的组合物反应来形成交联的环氧聚硅氧烷聚合物结构。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.09 US 13/415,9251.一种环氧-聚硅氧烷聚合物涂料组合物，其包含：水；具有下式的聚硅氧烷其中(a)每个R1独立地选自羟基、具有最高6个碳原子的烷基、具有最高6个碳原子的芳基或者具有最高6个碳原子的烷氧基，(b)每个R2独立地选自氢、具有最高6个碳原子的烷基或者具有最高6个碳原子的芳基，和(c)对n进行选择，以使得该聚硅氧烷的分子量是400-10000；非芳族环氧树脂，其包含超过一个1,2-环氧基团和环氧当量是100-5000；和固化体系，其包含烷氧基官能氨基硅烷的混合物，其中该烷氧基官能氨基硅烷的混合物的平均烷氧基官能度值是2.2-2.8；其中该合并的组合物反应来形成交联的环氧-聚硅氧烷聚合物结构。2.权利要求1的涂料组合物，其中该烷氧基官能氨基硅烷的混合物包含至少一种具有下面通式的二烷氧基官能氨基硅烷：其中(a)R5是独立地选自芳基、烷基、二烷基芳基、烷氧基烷基、烷基氨基烷基或者环烷基的二官能有机基团，其中每个烷基、芳基或烷氧基包含最高6个碳原子，和(b)R6和R7每个独立地选自烷基、羟基烷基、烷氧基烷基或者羟基烷氧基烷基，其中该烷基或者烷氧基每个包含最高6个碳原子。3.权利要求1的涂料组合物，其中该固化体系包含至少一种二烷氧基官能氨基硅烷和至少一种三烷氧基官能氨基硅烷的混合物。4.权利要求3的涂料组合物，其中该至少一种二烷氧基官能氨基硅烷具有通式：和该至少一种三烷氧基官能氨基硅烷具有通式：其中(a)每个R5是独立地选自芳基、烷基、二烷基芳基、烷氧基烷基、烷基氨基烷基或者环烷基的二官能有机基团，其中每个烷基、芳基或烷氧基包含最高6个碳原子，及(b)R6和R7每个独立地选自烷基、羟基烷基、烷氧基烷基或者羟基烷氧基烷基，其中该烷基或者烷氧基每个包含最高6个碳原子。5.权利要求4的涂料组合物，其中每个R6和R7独立地选自C1-C6烷基和每个R5独立地选自C1-C6烷基或者C1-C6烷基氨基C1-C6烷基。6.权利要求4的涂料组合物，其中该至少一种二烷氧基官能氨基硅烷选自氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、氨基丙基乙基二甲氧基硅烷、氨基丙基乙基二乙氧基硅烷、N-β-氨基乙基-γ-氨基丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2-氨基乙基-3-氨基异丁基-甲基二甲氧基硅烷或者氨基新己基甲基二甲氧基硅烷；和该至少一种三烷氧基官能氨基硅烷选自氨基丙基三甲氧基硅烷、氨基丙基三乙氧基硅烷、氨基丙基三丙氧基硅烷、氨基新己基三甲氧基硅烷、N-β-氨基乙基-γ-氨基丙基三甲氧基硅烷、Ν-β-氨基乙基-γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-苯基氨基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基甲硅烷基丙基二亚乙基三胺、3-(3-氨基苯氧基)丙基三甲氧基硅烷、氨基乙基氨基甲基苯基三甲氧基硅烷、2-氨基乙基-3-氨基丙基-三-2-乙基己氧基硅烷、N-氨基己基氨基丙基三甲氧基硅烷或者三氨基丙基三甲氧基乙氧基硅烷。7.权利要求1的涂料组合物，其中该涂料组合物包含20-80重量％的聚硅氧烷，20-80重量％的非芳族环氧树脂和5-40重量％的固化体系。8.权利要求1的涂料组合物，其中该涂料组合物包含胺当量与环氧当量之比为0.7:1.0-1.3:1.0。9.权利要求1的涂料组合物，其中该非芳族环氧树脂选自脂环族环氧树脂，其中该脂环族环氧树脂包含氢化环己烷二甲醇或者氢化双酚A环氧树脂的二缩水甘油基醚。10.权利要求1的涂料组合物，其进一步包含基于蓖麻油的缩水甘油基醚的柔性环氧树脂，其环氧当量是200-1000。11.权利要求10的涂料组合物，其中该涂料组合物包含最高15重量％的柔性环氧树脂。12.权利要求1的涂料组合物，其进一步包含固化促进剂，该固化促进剂包含选自下面的至少一种金属催化剂：锌、锰、锆、钛、钴、铁、铅或者锡催化剂，每种为辛酸盐、新癸酸盐或者环烷酸盐的形式。13.权利要求12的涂料组合物，其中该涂料组合物包含最高10重量％的固化促进剂。14.权利要求1的涂料组合物，其进一步包含一种或多种腐蚀抑制剂，其选自锌或者磷酸盐基腐蚀抑制剂或者有机腐蚀抑制剂。15.权利要求1的涂料组合物，其进一步包含选自下面的至少一种另外的成分：颜料、集料、流变改性剂、增塑剂、消泡剂、触变剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·R·莫勒，
申请(专利权)人：PPG工业俄亥俄公司，
类型：发明
国别省市：美国;US