有机硅改性水性环氧固化剂及其制备和应用、水性环氧高性能桥梁底漆及其制备制造技术

本发明专利技术公开了一种有机硅改性水性环氧固化剂及其制备和应用、水性环氧高性能桥梁底漆及其制备，有机硅改性水性环氧固化剂通过四官能巯基化合物与及聚乙二醇二缩水甘油醚及端环氧基含氟有机硅聚合物嵌段反应得到。该有机硅改性水性环氧固化剂可用于制备水性环氧高性能桥梁底漆；本发明专利技术通过将有机硅改性水性环氧固化剂引入水性环氧树脂底漆固化体系中，可用于混凝土表层基面强化处理，提升涂层与基面粘结性能，尤其适用于桥梁防护涂装体系。尤其适用于桥梁防护涂装体系。

【技术实现步骤摘要】
有机硅改性水性环氧固化剂及其制备和应用、水性环氧高性能桥梁底漆及其制备


[0001]本专利技术涉及建筑材料
，具体涉及一种有机硅改性水性环氧固化剂及其制备和应用、水性环氧高性能桥梁底漆及其制备。

技术介绍

[0002]桥梁作为交通运输系统的重要组成部分，发挥着非常重要的作用。环氧树脂材料因其粘结性能好、收缩率低、机械性能优异，在桥梁工程、建筑、电子、航空航天等领域具有广泛应用。传统的桥梁涂装体系用环氧树脂底漆几乎均为溶剂型，造成严重的污染环境，且溶剂存在还对交通运输、施工、存储方面造成较大的安全隐患。而水性环氧树脂底漆因为具有低VOC含量、分散介质为水、气味较小、使用安全、无毒环保等优点受到越来越多的关注，但由于水性环氧树脂需要采用大量的水乳化、分散环氧树脂及固化剂材料，使树脂及固化剂充分乳化混合才能反应成膜，因此传统胺类水性固化剂普遍存在成膜干燥时间较长、漆膜性能较脆等缺陷。此外传统水性环氧树脂底漆还采用乳化剂及较多的亲水基团，使得水性环氧材料存在先天的耐水性不足的缺陷。作为桥梁涂装防护体系用环氧底漆，需要具有涂料渗透性好、涂层冲击韧性好、粘结力好、耐水性优异等特点，同时需要固化速度快、干燥时间短以缩短工序间间隔，以节约施工工期。
[0003]中国专利CN110358057A公开了一种水性环氧树脂固化剂及其制备方法，该专利技术通过聚硫醇固化剂、丙二醇甲醚、乳化剂、消泡剂、水制备了水性固化剂，其中硫醇固化剂为巯基丙酸季戊四醇酯与脂肪族环氧化合物反应制得，所得水性环氧固化剂具有粘度小，色泽浅固化速度快的特点，由其制备的水性环氧涂层柔韧性较好，但其仍然需要外加乳化剂进行乳化，并且采用了大量的助溶剂丙二醇甲醚，不够经济环保。
[0004]中国专利CN109912781A公开了一种水性环氧树脂用水性环氧固化剂及其制备方法和其使用方法，得到的环氧固化体系固化速度较快，抗冲击性提升。但其中含有大量的酰胺键，导致材料成膜固化后吸湿性强，耐水性、耐酸碱性大幅下降。此外，制备过程需要涉及到醛类致癌物，同样不够环保。
[0005]因此，虽然目前有水性环氧材料相关增韧剂、固化速度提升的相关研究的报道，但未有相关报道给出一种固化速度慢、冲击韧性差、耐水性差等综合性能优异的水性环氧树脂底漆材料。

技术实现思路

[0006]本专利技术为了部分解决上述水性环氧树脂底漆材料固化速度慢、冲击韧性差、耐水性差等综合性能不足的技术问题，提供了一种有机硅改性水性环氧固化剂及其制备方法和应用、水性环氧高性能桥梁底漆及其制备方法，具体技术方案如下：一种有机硅改性水性环氧固化剂，该有机硅改性水性环氧固化剂由A
’
、B
’
、C
’
三种链段通过硫碳键以HA
’
B
’
A
’
C
’
A
’
B
’
A
’
H结构形式组合而成，
[0007]上述链段A
’
结构为：
[0008]其中R1，R2，R3，R4独立的选自p为1
‑
3；
[0009]上述链段B
’
结构为：
[0010]n值为2
‑
10；
[0011]上述链段C
’
结构为：
[0012][0013]x为5
‑
9，y为3
‑
6。
[0014]上述链段A
’
的来源单体是四官能巯基化合物，上述四官能巯基化合物的结构式为：其中R1，R2，R3，R4独立的选自p为1
‑
3。
[0015]上述四官能巯基化合物为四官能巯基丙酸季戊四醇酯。
[0016]上述链段B
’
的来源单体是聚乙二醇二缩水甘油醚，其中上述聚乙二醇二缩水甘油醚分子量为200
‑
600，结构式为n值为2
‑
10。
[0017]上述聚乙二醇二缩水甘油醚中n值为2、6.1、9.9中的任一种。
[0018]上述链段C
’
的来源单体是端环氧基含氟有机硅聚合物，其中上述端环氧基含氟有机硅聚合物分子量为1000
‑
2000，结构式为x为5
‑
9，y为3
‑
6。
[0019]上述端环氧基含氟有机硅聚合物中x为5、y为3；上述端环氧基含氟有机硅聚合物中x为7.1、y为4.2；上述端环氧基含氟有机硅聚合物中x为9.0、y为5.4。
[0020]一种有机硅改性水性环氧固化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)四官能巯基化合物与聚乙二醇二缩水甘油醚发生巯基环氧反应，得到预聚物；(2)向步骤(1)得到的预聚物中加入端环氧基含氟有机硅聚合物，得到反应产物；(3)向步骤(2)的反应产物中加入与反应产物等质量的去离子水混合均匀得到有机硅改性水性环氧固化剂。
[0021]上述步骤(1)中使用到叔胺类反应促进剂，上述步骤(1)中叔胺类反应促进剂为1,8
‑
二氮杂二环十一碳
‑7‑
烯；上述步骤(1)中叔胺类反应促进剂的用量为上述四官能巯基化
合物质量的1％。
[0022]上述步骤(1)中四官能巯基化合物与聚乙二醇二缩水甘油醚的摩尔比为(2.3
‑
2.5):1。
[0023]上述步骤(2)中端环氧基含氟有机硅聚合物的用量与四官能巯基化合物摩尔比为1:(5
‑
10)。
[0024]上述步骤(1)中聚乙二醇二缩水甘油醚加入到四官能巯基化合物和叔胺类反应促进剂的混合液中，加入过程中温度控制在20℃
‑
30℃，加入时间控制在60
‑
120min，加入操作完成后反应于28
‑
32℃持续反应55
‑
65min。
[0025]上述步骤(2)中加入过程中温度控制在20
‑
30℃，加入时间控制在30
‑
60min，加入操作完成后于28
‑
32℃反应55
‑
65min，后升温至38
‑
42℃反应55
‑
65min。
[0026]上述步骤(3)中搅拌条件为在高速分散机中快速搅拌混合，其中温度38
‑
42℃、转速300～600r/min、搅拌时间30～60min。
[0027]一种有机硅改性水性环氧固化剂的应用，该有机硅改性水性环氧固化剂可用于制备水性环氧高性能桥梁底漆。
[0028]一种水性环氧高性能桥梁底漆，上述水性环氧高性能桥梁底漆包括质量份数比为1:(3
‑
4)的组分I和组分II，上述组分I包括环氧树脂、环氧稀释剂，其中各组分的重量配比为环氧树脂100份、环氧稀释剂5
‑
25份；上述组分II包括有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机硅改性水性环氧固化剂，其特征在于：该有机硅改性水性环氧固化剂由A
’
、B
’
、C
’
三种链段通过硫碳键以HA
’
B
’
A
’
C
’
A
’
B
’
A
’
H结构形式组合而成，所述链段A
’
结构为：其中R1，R2，R3，R4独立的选自p为1
‑
3；所述链段B
’
结构为：n值为2
‑
10；所述链段C
’
结构为：x为5
‑
9，y为3
‑
6。2.根据权利要求1所述的一种有机硅改性水性环氧固化剂，其特征在于：所述链段A
’
的来源单体是四官能巯基化合物，所述四官能巯基化合物的结构式为：其中R1，R2，R3，R4独立的选自p为1
‑
3。3.根据权利要求2所述的一种有机硅改性水性环氧固化剂，其特征在于：所述四官能巯基化合物为四官能巯基丙酸季戊四醇酯。4.根据权利要求1所述的一种有机硅改性水性环氧固化剂，其特征在于：所述链段B
’
的来源单体是聚乙二醇二缩水甘油醚，其中所述聚乙二醇二缩水甘油醚分子量为200
‑
600，结构式为n值为2
‑
10。5.根据权利要求4所述的一种有机硅改性水性环氧固化剂，其特征在于：所述聚乙二醇二缩水甘油醚中n值为2、6.1、9.9中的任一种。6.根据权利要求1所述的一种有机硅改性水性环氧固化剂，其特征在于：所述链段C
’
的来源单体是端环氧基含氟有机硅聚合物，其中所述端环氧基含氟有机硅聚合物分子量为1000
‑
2000，结构式为x为5
‑
9，y为3
‑
6。7.根据权利要求6所述的一种有机硅改性水性环氧固化剂，其特征在于：所述端环氧基含氟有机硅聚合物中x为5、y为3；所述端环氧基含氟有机硅聚合物中x为7.1、y为4.2；所述端环氧基含氟有机硅聚合物中x为9.0、y为5.4。8.权利要求1所述的一种有机硅改性水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)四官能巯基化合物与聚乙二醇二缩水甘油醚发生巯基环氧反应，得到预聚物；(2)向步骤(1)得到的预聚物中加入端环氧基含氟有机硅聚合物，得到反应产物；(3)向步骤(2)的反应产物中加入与反应产物等质量的去离子水混合均匀得到有机硅改性水性环氧固化剂。9.根据权利要求8所述的一种有机硅改性水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中使用到叔胺类反应促进剂，所述步骤(1)中叔胺类反应促进剂为1,8
‑
二氮杂二环十一碳
‑7‑
烯；所述步骤(1)中叔胺类反应促进剂的用量为所述四官能巯基化合物质量的1％。10.根据权利要求8所述的一种有机硅改性水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中四官能巯基化合物与聚乙二醇二缩水甘油醚的摩尔比为(2.3
‑
2.5):1。11.根据权利要求8所述的一种有机硅改性水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中端环氧基含氟有机硅聚合物的用量与四官能巯基化合物摩尔比为1:(5
‑
10)。12.根据权利要求8所述的一种有机硅改性水性环氧固化剂的制备方法，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙德文，李波，冉千平，张小冬，卢立群，沈志明，刘畅，王中华，侯平平，亓帅，朱剑南，陈利麟，
申请(专利权)人：江苏丰彩建材集团有限公司，
类型：发明
国别省市：