【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及耐高温涂层，具体涉及一种室温固化水性耐高温硅树脂乳液及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着现代工业的发展，越来越多的设备需要在高温条件下服役，如高温炉、高温管道、飞机发动机、排气管等，相比于开发昂贵的合金材料来抵抗高温腐蚀，在材料表面涂覆耐高温防护涂层显得更加简单高效，因此，应用于不同温度、不同领域的耐高温涂料被不断地研发出来。耐高温涂料一般由耐高温树脂、颜填料、相关助剂组成，目前，市场上应用最广泛的是有机硅耐高温涂料，但其成膜基底材料通常为溶剂型有机硅树脂，存在voc含量高的问题，在施工过程中对人和环境造成较大安全隐患，不符合当前绿色低碳的发展趋势，并且漆膜一般需要高温固化（150~250℃固化0.5~1h）才能达到最佳性能，造成应用范围的局限性以及资源能耗的增加，因此在实际使用中，有机硅耐高温涂料的基底材料硅树脂逐渐向水性化、低固化温度方向发展。
2、有机硅树脂乳液作为一种新型绿色环保材料，因其优异的耐高低温性、耐候性、生理惰性和难燃特性，可应用在环保型耐高温涂料领域。目前，有机硅树脂乳液的制备方法主要包括机械乳化法和乳液聚合法两种。
3、机械乳化法是将高度交联的硅树脂在外加乳化剂或亲水基团的作用下，经过机械搅拌后形成聚合物乳液的方法，水性化后可极大地降低有机硅树脂产品的voc含量，赋予其良好的环境友好特性。中国专利cn108641097a中将环氧改性有机硅树脂、阴非离子乳化剂、助溶剂搅拌均匀，将其慢速加入到去离子水中，高速乳化相反转法制备出水性有机硅乳液。但通过此种方法制备的硅树脂乳
4、乳液聚合法是近年来研究最多的一类硅树脂乳液制备方法，是将有机硅单体在催化剂、引发剂、表面活性剂等作用下通过乳液聚合的聚合方法制备出硅树脂乳液。相比于溶剂型硅树脂的机械乳化法，该方法无需反应后的分水、水洗、浓缩、缩聚、脱溶剂和乳化等复杂工艺，可通过一步法来实现聚合和乳化，避免引入有害有机溶剂，具有短流程、低成本和低voc的优点。中国专利cn 118185014 a通过将不同官能度的硅氧烷单体滴加到阴非离子表面活性剂、催化剂和去离子水中的混合液中，升温搅拌进行乳液聚合制备得到水性耐高温甲基苯基硅树脂乳液。然而，由于不同官能度烷氧基硅烷在水中的溶解度差异较大，且单体的水解缩合速率不同，乳液聚合过程中硅烷单体均相成核和液滴成核同步发生、一部分硅氧烷预聚体在水相中聚合易凝胶，导致乳液稳定性变差，使得大规模制备难度增大。
5、从上述已报道的专利信息可知，通过烷氧基硅烷的乳液聚合反应可以制备出水性硅树脂乳液，但乳液稳定性不高，且在制备耐高温涂料需要高温固化，造成应用范围的局限性以及资源能耗的增加。同时现有的硅树脂乳液产品基本都存在含有机溶剂或含醇导致的高voc问题，严重制约了其在绿色低碳领域的应用推广。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种室温固化水性耐高温硅树脂乳液及其制备方法和应用。
2、本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
3、一种室温固化水性耐高温硅树脂乳液的制备方法，包括以下步骤：
4、s1、室温下，将含有伯胺或仲胺的有机硅氧烷单体和含甲基有机硅氧烷单体混合，滴加酸，控制反应体系ph为4-5，酸滴加完毕后升温至40-50℃，保温反应2-3 h后生成含有氨基的硅氧烷预聚物，然后用碱中和并脱除醇类副产物；
5、s2、室温下，将乳化剂和水搅拌分散均匀后加入含有氨基硅氧烷预聚物，控制滴加时间1-2 h，高速搅拌乳化1-2 h，制得预聚物乳液；
6、s3、升温至50-70℃，分别滴加碱性催化剂和苯基硅氧烷单体到预聚物乳液中，控制反应体系ph为11～13，苯基硅氧烷单体滴加时间为2-3 h，搅拌保温反应2-3h制得水性耐高温硅树脂乳液，加酸中和并脱除醇类副产物；
7、s4、向水性耐高温硅树脂乳液中加入环氧硅烷水解液固化剂，搅拌均匀，制得室温固化水性耐高温硅树脂乳液。
8、具体的，s1中所述的含有伯胺或仲胺的有机硅氧烷单体包括n-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、[3-(甲氨基)丙基]三甲氧基硅烷和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种混合物；所述的含甲基有机硅氧烷单体包括甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种混合物；所述的酸为盐酸，甲酸和乙酸水溶液中的任意一种；所述的碱为氢氧化钠、四甲基氢氧化铵和氨水中的任意一种。
9、所述的乳化剂包括阳离子乳化剂和非离子乳化剂中的任意一种或其组合，所述的阳离子乳化剂为十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的一种或多种混合物；所述的非离子乳化剂为辛基酚聚氧乙烯醚系列和异构十三醇聚氧乙烯醚系列中的一种或多种混合物。
10、s3中所述的碱性催化剂为0.1 mol/l的氨水溶液；所述的苯基硅氧烷单体为苯基三甲氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和二苯基二乙氧基硅烷中的一种或多种混合物；所述的酸为盐酸，甲酸和乙酸水溶液中的任意一种。
11、环氧硅烷水解液固化剂为3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷、1,3-双(3-缩水甘油醚氧基丙基)四甲基二硅氧烷和2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷水解液中的任意一种或其组合。
12、醇类副产物脱除采用减压蒸馏脱除，减压蒸馏时物料温度为50～60 ℃，真空度为-0 .08 mpa，减压蒸馏时间1～2 h，通过气相色谱检测乳液中醇含量≤1g/l时停止蒸馏。
13、含伯胺或仲胺的有机硅氧烷单体、含甲基有机硅氧烷单体、含苯基有机硅氧烷单体的摩尔比为1～2：4～6：10～15；所述乳化剂、水的质量比为1～2：70～90；所述的环氧硅烷水解液固化剂的质量占整体硅氧烷单体总质量的5％～10％；其中，整体硅氧烷单体总质量为环氧硅氧烷单体、含有甲基的硅氧烷单体、含有苯基的硅氧烷单体和含有含有氨基的有机硅氧烷单体四者的总质量。
14、本专利技术第二方面提供一种室温固化水性耐高温硅树脂乳液，采用上述制备方法制得。
15、本专利技术第三方面提供上述室温固化水性耐高温硅树脂乳液作为耐高温水性涂料的应用。
16、本专利技术的有益效果是：
17、本专利技术中将亲水性不同的硅烷单体分批次滴加到水-乳化剂体系中，使得在乳液本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种室温固化水性耐高温硅树脂乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：S1中所述的含有伯胺或仲胺的有机硅氧烷单体包括N-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、[3-(甲氨基)丙基]三甲氧基硅烷和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种混合物；所述的含甲基有机硅氧烷单体包括甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种混合物；所述的酸为盐酸，甲酸和乙酸水溶液中的任意一种；所述的碱为氢氧化钠、四甲基氢氧化铵和氨水中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：S2中所述的乳化剂包括阳离子乳化剂和非离子乳化剂中的任意一种或其组合，所述的阳离子乳化剂为十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的一种或多种混合物；所述的非离子乳化剂为辛基酚聚氧乙烯醚系列和异构十三醇聚氧乙烯醚系列中的一种或多种混合
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：S3中所述的碱性催化剂为0.1 mol/L的氨水溶液；所述的苯基硅氧烷单体为苯基三甲氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和二苯基二乙氧基硅烷中的一种或多种混合物；所述的酸为盐酸，甲酸和乙酸水溶液中的任意一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：S4中所述的环氧硅烷水解液固化剂为3-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基甲基二甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧丙基甲基二乙氧基硅烷、1,3-双(3-缩水甘油醚氧基丙基)四甲基二硅氧烷和2-(3,4-环氧环己烷)乙基三甲氧基硅烷水解液中的任意一种或其组合。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：S1和S3中所述的醇类副产物脱除采用减压蒸馏脱除，减压蒸馏时物料温度为50～60℃，真空度为-0 .08 MPa，减压蒸馏时间1～2h，通过气相色谱检测乳液中醇含量≤1g/L时停止蒸馏。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：含伯胺或仲胺的有机硅氧烷单体、含甲基有机硅氧烷单体、含苯基有机硅氧烷单体的摩尔比为1～2：4～6：10～15；所述乳化剂、水的质量比为1～2：70～90；所述的环氧硅烷水解液固化剂的质量占整体硅氧烷单体总质量的5％～10％；其中，整体硅氧烷单体总质量为环氧硅氧烷单体、含有甲基的硅氧烷单体、含有苯基的硅氧烷单体和含有氨基的有机硅氧烷单体四者的总质量。
8.一种室温固化水性耐高温硅树脂乳液，其特征在于：采用如权利要求1~7任意一种所述制备方法制得。
9.一种如权利要求8所述室温固化水性耐高温硅树脂乳液作为耐高温水性涂料的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种室温固化水性耐高温硅树脂乳液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：s1中所述的含有伯胺或仲胺的有机硅氧烷单体包括n-(2-氨基乙基)-3-氨基丙基三甲氧基硅烷、(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷、(3-氨基丙基)三甲氧基硅烷、[3-(甲氨基)丙基]三甲氧基硅烷和二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷中的一种或多种混合物；所述的含甲基有机硅氧烷单体包括甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷中的一种或多种混合物；所述的酸为盐酸，甲酸和乙酸水溶液中的任意一种；所述的碱为氢氧化钠、四甲基氢氧化铵和氨水中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：s2中所述的乳化剂包括阳离子乳化剂和非离子乳化剂中的任意一种或其组合，所述的阳离子乳化剂为十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵和十六烷基三甲基氯化铵中的一种或多种混合物；所述的非离子乳化剂为辛基酚聚氧乙烯醚系列和异构十三醇聚氧乙烯醚系列中的一种或多种混合物。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：s3中所述的碱性催化剂为0.1 mol/l的氨水溶液；所述的苯基硅氧烷单体为苯基三甲氧基硅烷，苯基三乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和二苯基二乙氧基硅烷中的一种或多种混合物；...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊武厚，王斌，
申请(专利权)人：四川省纺织科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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