【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种纳米材料改性的水性环氧树脂漆及其制备方法和用途。
技术介绍
1、随着社会对环保要求的不断提高，传统溶剂型绝缘漆的环保弊端日渐显著，环保清洁的水性浸渍漆的使用越来越多，作为配套使用的表面漆，水性表面漆的需求也日趋增大。目前业界制备水性漆的工艺基本是在改性后的环氧树脂中加入乳化剂、固化剂等，进而制备得到水性环氧表面漆。虽然该水性环氧表面漆相对于传统溶剂型绝缘漆的voc含量大为降低，以水为分散介质的水性环氧树脂环境友好，但是目前制备的水性环氧绝缘表面漆存在着许多不足，如耐电弧时间短、热稳定性差、耐腐蚀性差、耐磨性差等，从而限制了其应用与发展。
2、为了进一步提升水性表面漆的性能，一般使用掺杂无机颗粒材料的方法。研究发现，纳米无机材料(如，纳米二氧化钛材料)在提高材料阻燃性能的同时能改善其热性能和力学性能。目前常用的掺杂材料包括二氧化硅、三氧化二铝、氮化硼、二氧化钛等，但是通常上述掺杂颗粒尺寸较大，与环氧树脂基体的相容性较差，在环氧树脂漆中分散不均匀，导致环氧树脂漆整体性能例如电气性能、力学性能、热稳定性和化学稳定性等还不够。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的缺点和不足，提供一种改进的纳米材料改性的水性环氧树脂漆，该水性环氧树脂漆具有优异的各项性能例如电气性能、力学性能、热稳定性和化学稳定性。
2、为解决以上技术问题，本专利技术采取的一种技术方案如下：
3、一种纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其包括水性环氧树
4、在一些实施方式中，所述纳米三氧化二铝和二氧化钛纳米管合计的质量与所述水性环氧树脂的质量的比例为0.04-0.20：1。
5、在一些实施方式中，所述纳米三氧化二铝为硅烷偶联剂改性的纳米三氧化二铝，所述二氧化钛纳米管为硅烷偶联剂改性的二氧化钛纳米管。
6、在一些实施方式中，所述硅烷偶联剂改性的纳米三氧化二铝和硅烷偶联剂改性的二氧化钛纳米管通过将纳米三氧化二铝和二氧化钛纳米管与硅烷偶联剂的乙醇溶液混合、干燥制备得到。
7、在一些实施方式中，所述硅烷偶联剂的乙醇溶液中的硅烷偶联剂占所述纳米三氧化二铝与所述二氧化钛纳米管的总质量的0.5-1.0％。
8、在一些实施方式中，所述水性环氧树脂由双酚a、环氧氯丙烷和亲水改性剂二乙醇胺反应制备得到，所述双酚a、环氧氯丙烷和亲水改性剂二乙醇胺的投料质量比为1-2：1：0.1-0.2。
9、在一些实施方式中，所述反应的温度为70-90℃。
10、在一些实施方式中，所述纳米材料改性的水性环氧树脂漆还包括成膜剂、分散剂和固化促进剂，所述成膜剂、分散剂、固化剂、固化促进剂和水性环氧树脂的质量比为0.1-0.2：0.001-0.005：0.3-0.4：0.01-0.05：1。
11、在一些实施方式中，所述成膜剂为2,2,4-甲基-1,3-戊二醇单异丁酯酸。
12、在一些实施方式中，所述分散剂为含颜料亲和基团的嵌段共聚物。
13、在一些实施方式中，所述嵌段共聚物选自德国毕克化学byk-163或德国默克化学mok-5032。
14、在一些实施方式中，所述固化促进剂为日本味之素pn-23。
15、在一些实施方式中，所述固化剂通过以下制备方法制备得到：将二乙烯三胺与聚丙二醇二缩水甘油醚发生加成反应，得到加成物，将所述加成物与环氧树脂进行反应，得到所述固化剂，所述二乙烯三胺、聚丙二醇二缩水甘油醚和环氧树脂的投料质量比为1-5：0.4-0.6：1。
16、在一些实施方式中，所述加成反应和反应的温度均为60-70℃。
17、在一些实施方式中，环氧树脂为环氧树脂e-20和环氧树脂e-12的复合物；所述复合物中所述环氧树脂e-20与所述环氧树脂e-12的投料质量比为2-5:1。
18、在一些实施方式中，所述纳米材料改性的水性环氧树脂漆还包括其他助剂，所述其他助剂选自乳化剂、润湿剂、消泡剂、防锈闪剂、流平剂和增稠剂中的一种或多种的组合。
19、在一些实施方式中，所述润湿剂为聚醚改性硅氧烷共聚物。
20、在一些实施方式中，所述聚醚改性硅氧烷共聚物选自巴斯夫hydropalat875或陶氏hw-1000。
21、在一些实施方式中，所述消泡剂为不含有机硅的破泡聚合物，优选德国毕克化学byk-a500。
22、在一些实施方式中，所述防锈闪剂为水性硅烷偶联剂，优选kh450、kh566、kh578中的一种或多种的组合。
23、在一些实施方式中，所述流平剂为德国毕克化学byk380。
24、在一些实施方式中，所述增稠剂为非离子聚氨酯类缔合型增稠剂，优选南通晗泰化工ht-820或南通晗泰化工ma-2。
25、本专利技术还进一步提供一种制备前述纳米材料改性的水性环氧树脂漆的方法，所述方法包括以下步骤：将水性环氧树脂、任选的成膜剂和部分水混合，还选择性地加入乳化剂，制得混合液；往所述混合液中加入所述纳米三氧化二铝和二氧化钛纳米管；再依次加入固化剂、选择性地加入分散剂、选择性地加入润湿剂、选择性地加入消泡剂、选择性地加入流平剂、选择性地加入固化促进剂、选择性地加入防闪锈剂、选择性地加入增稠剂和剩余水，混合，制得所述纳米材料改性的水性环氧树脂漆。
26、本专利技术中，任选的表示可以加入该组分，也可以不加入该组分，当对应的纳米材料改性的水性环氧树脂漆含有该组分时，则加入。选择性地加入表示当对应的纳米材料改性的水性环氧树脂漆含有该组分时，则加入，不含有该组分时则不加入。
27、在一些实施方式中，所述方法还包括在加入所述纳米三氧化二铝和二氧化钛纳米管之前，将所述纳米三氧化二铝和二氧化钛纳米管与硅烷偶联剂的乙醇溶液混合、干燥进行改性的步骤。
28、在一些实施方式中，所述方法还包括采用锐钛矿相的二氧化钛粉末进行水热反应，制备得到所述二氧化钛纳米管的步骤。
29、本专利技术还提供前述纳米材料改性的水性环氧树脂漆用于绝缘漆的用途。
30、由于上述技术方案的运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：
31、本专利技术通过纳米三氧化二铝和二氧化钛纳米管的复配，并控制二者特定的质量配比，并将该特定的复配纳米材料用于水性环氧树脂漆的改性，该复配纳米材料可以在水性环氧树脂漆中形成稳定、均匀分散的颗粒和纳米管混合体系，其中二氧化钛纳米管可以间隔开纳米三氧化二铝颗粒，使得纳米三氧化二铝颗粒不易团聚，从而避免了由于传统纳米三氧化二铝/二氧化硅颗粒体系中，纳米颗粒的均匀性、在绝缘漆中的分散性难以控制以及与绝缘漆表界面不一致性过高导致的改性不理想的问题。此外，对纳米三氧化二铝和二氧化钛纳米管进行硅烷偶联剂改性，可以改善其与水性环氧树脂基体本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其包括水性环氧树脂、水和固化剂，其特征在于：所述纳米材料改性的水性环氧树脂漆还包括纳米三氧化二铝和二氧化钛纳米管，所述纳米三氧化二铝和二氧化钛纳米管的质量比为10-20:1。
2.根据权利要求1所述的纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其特征在于：所述纳米三氧化二铝和二氧化钛纳米管合计的质量与所述水性环氧树脂的质量的比例为0.04-0.20:1。
3.根据权利要求1所述的纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其特征在于：所述纳米三氧化二铝为硅烷偶联剂改性的纳米三氧化二铝，所述二氧化钛纳米管为硅烷偶联剂改性的二氧化钛纳米管。
4.根据权利要求1所述的纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其特征在于：所述水性环氧树脂由双酚A、环氧氯丙烷和亲水改性剂二乙醇胺反应制备得到，所述双酚A、环氧氯丙烷和亲水改性剂二乙醇胺的投料质量比为1-2：1：0.1-0.2。
5.根据权利要求1所述的纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其特征在于：所述纳米材料改性的水性环氧树脂漆还包括成膜剂、分散剂和固化促进剂，所述成膜剂、分散剂、固化剂、固化促进剂
6.根据权利要求1所述的纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其特征在于：所述固化剂通过以下制备方法制备得到：将二乙烯三胺与聚丙二醇二缩水甘油醚发生加成反应，得到加成物，将所述加成物与环氧树脂进行反应，得到所述固化剂，所述二乙烯三胺、聚丙二醇二缩水甘油醚和环氧树脂的投料质量比为1-5：0.4-0.6：1。
7.根据权利要求6所述的纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其特征在于：环氧树脂为环氧树脂E-20和环氧树脂E-12的复合物；所述复合物中所述环氧树脂E-20与所述环氧树脂E-12的投料质量比为2-5:1。
8.根据权利要求1所述的纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其特征在于：所述纳米材料改性的水性环氧树脂漆还包括其他助剂，所述其他助剂选自乳化剂、润湿剂、消泡剂、防锈闪剂、流平剂和增稠剂中的一种或多种的组合。
9.一种制备权利要求1-8任一项所述纳米材料改性的水性环氧树脂漆的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：将水性环氧树脂、任选的成膜剂和部分水混合，还选择性地加入乳化剂，制得混合液；往所述混合液中加入所述纳米三氧化二铝和二氧化钛纳米管；再依次加入固化剂、选择性地加入分散剂、选择性地加入润湿剂、选择性地加入消泡剂、选择性地加入流平剂、选择性地加入固化促进剂、选择性地加入防闪锈剂、选择性地加入增稠剂和剩余水，混合，制得所述纳米材料改性的水性环氧树脂漆。
10.权利要求1-8任一项所述纳米材料改性的水性环氧树脂漆用于绝缘漆的用途。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其包括水性环氧树脂、水和固化剂，其特征在于：所述纳米材料改性的水性环氧树脂漆还包括纳米三氧化二铝和二氧化钛纳米管，所述纳米三氧化二铝和二氧化钛纳米管的质量比为10-20:1。
2.根据权利要求1所述的纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其特征在于：所述纳米三氧化二铝和二氧化钛纳米管合计的质量与所述水性环氧树脂的质量的比例为0.04-0.20:1。
3.根据权利要求1所述的纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其特征在于：所述纳米三氧化二铝为硅烷偶联剂改性的纳米三氧化二铝，所述二氧化钛纳米管为硅烷偶联剂改性的二氧化钛纳米管。
4.根据权利要求1所述的纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其特征在于：所述水性环氧树脂由双酚a、环氧氯丙烷和亲水改性剂二乙醇胺反应制备得到，所述双酚a、环氧氯丙烷和亲水改性剂二乙醇胺的投料质量比为1-2：1：0.1-0.2。
5.根据权利要求1所述的纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其特征在于：所述纳米材料改性的水性环氧树脂漆还包括成膜剂、分散剂和固化促进剂，所述成膜剂、分散剂、固化剂、固化促进剂和水性环氧树脂的质量比为0.1-0.2：0.001-0.005：0.3-0.4：0.01-0.05：1。
6.根据权利要求1所述的纳米材料改性的水性环氧树脂漆，其特征在于：所述固化剂通过以下制...
【专利技术属性】
技术研发人员：程小荣，顾明文，张海峰，胡翔睦，祁思哲，谢翔，
申请(专利权)人：苏州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
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