弹性体改性的环氧硅氧烷组合物制造技术

本发明专利技术的弹性体改性的环氧聚硅氧烷组合物是这样制成的，包括将聚硅酮中间体与环氧树脂、弹性树脂中间体、多官能胺、任选的有机金属催化剂和任选的填料、颜料和加工助剂混合。组合物是利用足量的水来促进聚硅氧烷的水解以及这种水解产生的硅烷醇的缩聚。在固化形式中，分散排列的环氧－聚硅氧烷与环氧和／或聚硅氧烷聚合物交联形成涂料或地面铺装材料，与以均匀的线性环氧链段（它是连续的聚硅氧烷聚合物链）形式存在的常规环氧体系组合物相比，明显提高了冲击强度、柔韧性、耐龟裂性和耐磨性，其中所述环氧和／或聚硅氧烷聚合物中的一种或两种经弹性体改性了。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用作保护涂层等的环氧树脂基组合物，更具体地说，本专利技术涉及弹性体改性的环氧硅氧烷聚合物组合物，它提高了柔韧性、耐候性和耐化学性。
技术介绍
用作涂料应用的环氧硅氧烷组合物是众所周知的，赢得了市场上的接受，在维修、船舶、建筑物、建筑业、飞机和产品装饰市场中用作钢铁、铝、镀锌、木材和混凝土的保护和装饰涂料。尽管早就知道环氧基组合物具有对基质良好的粘结力、耐腐蚀性、耐化学性和耐候性的理想性能，但是它们在耐候性和有关光泽保持性方面的性能不太理想。需要开发环氧硅氧烷组合物以提高耐候性和光泽保持性，而不牺牲耐腐蚀性和耐化学性的理想性能。美国专利4,250,074公开了已知的环氧硅氧烷组合物，包括交织在环氧聚合物和聚硅氧烷聚合物之间的互穿聚合物网络(IPN)。该组合物是这样制备的，在基本上平衡的反应速率下，同时聚合环氧树脂和硅烷组混合物，在所得的整个涂层中形成聚合的环氧和聚硅氧烷的两个交织网络。利用胺固化剂形成聚合的环氧网络，水分布在整个混合物中，引起硅烷组水解缩聚形成聚硅氧烷。尽管与常规不含有硅氧烷的环氧树脂组合物相比，该环氧硅氧烷涂料组合物表现出提高了耐候性、耐腐蚀性和耐化学性，但是对于某些应用来说发现有些脆、缺乏所需程度的冲击强度、柔韧性和耐磨性。美国专利5,618,860公开了用作涂料的已知环氧聚硅氧烷组合物。该组合物是通过混合非芳族环氧树脂和二官能团氨基硅烷硬化剂、有机锡催化剂和任选的填料制成的。与常规不含有硅氧烷的环氧树脂组合物相比，所形成的环氧聚硅氧烷组合物提高了耐候性、耐化学性和耐腐蚀性以及冲击强度。尽管该环氧硅氧烷涂料组合物同上述环氧硅氧烷组合物一样提高了这样的性能，但是同样发现对于某些应用来说有些脆、缺乏所需程度的冲击强度、柔韧性和耐磨性。因此，希望将环氧硅氧烷组合物开发为，既能够提供环氧硅氧烷组合物已有的理想的耐候性、耐腐蚀性和耐化学性，同时又能够提高冲击强度、柔韧性和耐磨性。希望当将本专利技术的环氧硅氧烷组合物涂成涂层时，提高耐龟裂性和耐分层性能。
技术实现思路
根据本专利技术的原则，制备了弹性体改性的环氧硅氧烷组合物，包括在水存在下，混合(1)聚硅酮中间体，优选是烷氧基或硅烷醇官能的聚硅氧烷形式；和(2)环氧树脂，优选每分子具有多于1个1，2-环氧基，并且环氧当量为100至约5,000；(3)弹性树脂中间体，具有选自羟基、异氰酸酯基、羧基、环氧、巯基、和胺的官能团，所述弹性树脂中间体是选自丁烯、聚丁烯、丁二烯、聚丁二烯、腈、丙烯腈、聚硫化物和它们的组合的树脂；和(4)多官能胺固化剂。任选的有机金属催化剂可用于促进室温下的固化。弹性体改性的环氧硅氧烷组合物可以包括约1至40wt％的聚硅酮中间体，1至15wt％的多官能胺，5至60wt％的环氧树脂，和1至25wt％的弹性树脂中间体。当在水存在下混合时，这些上述组分进行水解和缩聚，根据所选择的弹性树脂中间体，形成弹性体改性的环氧聚合物或弹性体改性的聚硅氧烷聚合物。所述弹性树脂中间体与聚硅氧烷聚合物和/或环氧聚合物共聚形成完全固化的弹性体改性的环氧硅氧烷聚合物组合物。最终，通过正确选择环氧树脂、硅氧烷中间体、多官能胺硬化剂和颜料，影响本专利技术弹性体改性的环氧硅氧烷组合物的化学和物理性能。与常规环氧聚硅氧烷组合物相比，本专利技术的弹性体改性的环氧硅氧烷组合物是独特的，在于引入的弹性体对于由它形成的完全固化的涂层来说，提高了柔韧性、冲击强度、耐龟裂性和耐磨性。得到了这些提高性能，而不降低理想的耐候性、耐化学性和耐腐蚀性。
技术实现思路
根据一实施例，制备了本专利技术的弹性体改性的环氧硅氧烷组合物，包括含环氧组分与多元胺或氨基硅烷组分反应形成固化的环氧硅烷聚合物，以及氨基硅烷组分与聚硅酮中间体反应形成聚硅氧烷聚合物。由于根据弹性树脂官能团的类型，弹性树脂与含有环氧的组分、聚硅酮中间体、或氨基硅烷或多元胺的加成反应，因此本专利技术的环氧硅氧烷组合物被称作“弹性体改性的”。与常规未经弹性体改性的环氧硅氧烷组合物相比，本专利技术的弹性体改性的环氧硅氧烷组合物提高了冲击强度、柔韧性、和耐磨性。根据本专利技术的原则，制备的弹性体改性的环氧硅氧烷组合物，包括在水存在下混合(a)至少带有两个1，2-环氧基的芳族或非芳族环氧树脂；和(b)烷氧基或硅烷醇官能的聚硅酮中间体；(c)多官能胺；(d)反应性弹性树脂中间体；和(e)任选的有机金属催化剂。本专利技术的弹性体改性的环氧硅氧烷组合物还可含有其它组分如任选的颜料和/或溶剂、流变改性剂、增塑剂、触变剂、防沫剂和溶剂等，以实现用户所追求的理想性能。对于环氧树脂组分，有用的环氧树脂每分子包括多于一个1，2-环氧基，可以是饱和或不饱和的、脂族的、环脂族的或杂环的。环氧树脂通常含有缩水甘油酯或缩水甘油醚基团，每环氧重量(即环氧当量)为100至5,000，反应性约2。环氧树脂优选是液体而不是固体形式。用于形成本专利技术组合物环氧树脂的实例包括多羟基酚的缩水甘油基聚醚，它是由表卤代醇如表氯醇和多羟基酚生成的。这种多羟基酚的实例包括间苯二酚、对苯二酚、双(4-羟苯基)-2，2-丙烷、或通常称作双酚A、4，4′-二羟基二苯酮、二(4-羟苯基)-1，1-乙烷、二(4-羟苯基)-1，1-异丁烷、二(4-羟苯基)-2，2-丁烷、二(2-二羟萘基)甲烷、间苯三酚、二(4-羟苯基)砜。其它的多羟基酚是含有多于两种酚的酚醛线性清漆树脂，或取代酚，通过亚甲基桥连接以及卤化部分如溴化和氯化酚化合物。其它有用的环氧树脂包括多羟基醇的缩水甘油基聚醚，它是这样制备的，利用酸性催化剂如三氟化硼使多羟基醇与表卤代醇反应，随后用碱性脱卤化氢试剂处理所得产物。可以用于制备这些聚环氧化物的多羟基醇中，包括甘油、乙二醇、丙二醇、二甘醇、己二醇、己三醇、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇等。环氧树脂以及它们的制备方法描述在美国专利2,467,171，2,615,007，2,615,008，2,801,227，2,538,072和3,033,803中，这些专利被引入本文以供参考。还有另一种环氧树脂的实例包括多羧酸的缩水甘油酯，它是利用美国专利3,859,314和3,576,827中所述方法由表卤代醇和多羧酸生成的，上述两专利被引入本文以供参考。多羧酸的实例包括邻苯二甲酸或其酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氢化邻苯二甲酸、六氢化邻苯二甲酸酐、己二酸、二聚脂肪酸、不饱和脂肪酸和丙烯酸制成的二元酸等。用于制备耐候性涂料组合物的环氧树脂包括Epirez 505，来自位于Lousiville，Kentucky的Rhone-Poulenc；Epon DPL-862，Eponex 1510和Eponex 1513(氢化双酚A-表氯醇环氧树脂)，来自位于Houston，Texas的Resolution Performance Products；Santolink LSE-120，来自位于Springfield，Massachusetts的Monsanto；Epodil 757(环己烷二甲醇二缩水甘油醚)，来自位于Allentown，Pennsylvania的AirProducts and Chemicals；Araldite XUGY358和PY327，来自位于Hawthorne，New York的Vantico本文档来自技高网...

【技术保护点】
通过混合下述组分制备的弹性体改性的环氧硅氧烷组合物：　　　　水；　　　　具有下式的聚硅酮中间体　　　　＊＊＊　　　　其中，每个Ｒ↓［１］选自羟基和具有高达６个碳原子的烷基、芳基和烷氧基，每个Ｒ↓［２］选自氢和高达６个碳原子的烷基和芳基，其中ｎ选择为使聚硅氧烷的重均分子量为约４００至约１０，０００；　　　　多官能胺固化剂；　　　　至少具有两个１，２－环氧基的环氧树脂；和　　　　弹性树脂中间体，具有选自羟基、环氧、异氰酸酯基、羧基、环氧、巯基、和胺的官能团，所述弹性树脂中间体是选自丁烯、聚丁烯、丁二烯、聚丁二烯、腈、丙烯腈、聚硫化物和它们的组合的树脂。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：S哈鲁吉，
申请(专利权)人：阿迈隆国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]