1.本发明涉及高硬度水性环氧树脂制备技术领域，尤其涉及一种用于环保涂料的高硬度水性环氧树脂及其制备方法。


背景技术：

2.环氧树脂是一种高分子聚合物，是指分子中含有两个以上环氧基团的一类聚合物的总称，它是环氧氯丙烷与双酚a或多元醇的缩聚产物，由于环氧基的化学活性，可用多种含有活泼氢的化合物使其开环，固化交联生成网状结构，因此它是一种热固性树脂，双酚a型环氧树脂不仅产量最大，品种最全，而且新的改性品种仍在不断增加，质量正在不断提高。
3.而环氧树脂在别于涂料的生产中，环氧树脂的整体强度较低，同时环氧树脂在被用彩钢板的涂料中时，其特殊的附着力将能够很好的附着在彩钢板上，但是涂料仅仅只能起到附着和填充的作用，而整体强度和硬度不够的环氧树脂将无法保证彩钢板的抗折和耐磨，同时硬度、韧性和刚性均无法有效保护彩钢板的情况下，彩钢板的使用范围将会大大降低，同时彩钢板的使用寿命也将相应的降低，而为解决以上的技术问题，现提出一种用于环保涂料的高硬度水性环氧树脂。


技术实现要素：

4.(一)发明目的
5.为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种用于环保涂料的高硬度水性环氧树脂，本发明采用环氧树脂与填充物料、增韧剂结合的方式进行增韧，提高了环氧树脂的整体韧性和整体强度，使用二氧化碳气相沉积的方式提升二氧化硅整体硬度和强度，同时利用沉积的方式将二氧化硅的状态颗粒化，进而增加了二氧化硅与环氧树脂的结合成功率，有效改善环氧树脂的流变特性。
6.(二)技术方案
7.本发明提供了一种用于环保涂料的高硬度水性环氧树脂，包括以下重量份的原料组成：环氧树脂20
‑
35份、填充物料3
‑
10份、二氧化硅5
‑
15份、碳化硅3
‑
12份、消泡剂2
‑
8份、固化剂3
‑
7份、增韧剂4
‑
11份、异氰酸酯溶剂3
‑
9 份、硅酸盐5
‑
13份、橄榄石2
‑
10份、白炭黑3
‑
15份。
8.上述方案中，包括如下重量份的原料组成：环氧树脂23
‑
32份、填充物料 5
‑
9份、二氧化硅5
‑
12份、碳化硅5
‑
10份、消泡剂3
‑
7份、固化剂5
‑
7份、增韧剂4
‑
9份、异氰酸酯溶剂3
‑
6份、硅酸盐5
‑
11份、橄榄石4
‑
10份、白炭黑6
‑
12份。
9.上述方案中，包括如下重量份的原料组成：环氧树脂25份、填充物料6份、二氧化硅11份、碳化硅8份、消泡剂6份、固化剂6份、增韧剂7份、异氰酸酯溶剂6份、硅酸盐8份、橄榄石9份、白炭黑8份。
10.上述方案中，所述填充物料为炭黑、陶土、沉淀碳酸钙、陶瓷碎片和稀土元素中的
任意一种或两种组合。
11.上述方案中，所述固化剂采用双氰胺、多元胺、酸酐、多元酚中的任意一种。
12.上述方案中，所述消泡剂具体采用gp消泡剂、gpe消泡剂和gpes消泡剂中的任意一种。
13.上述方案中，包括如下制备步骤：
14.s1：将二氧化硅、硅酸盐、橄榄石和白炭黑放入到反应釜中进行升温至 700～900℃区间，随后对反应釜中充入氮气，并将反应釜内部抽取呈负压状态，接着将反应釜中的温度以100℃/h的速度升温至900～1000℃，并进行气相沉积反应，最后将反应釜降温至常温状态，并从反应釜的内壁表面得到气相二氧化硅沉积物；
15.s2：将气相二氧化硅沉积物和异氰酸酯溶剂放入反应釜中，将反应釜中的温度降低到
‑
10～
‑
20℃，随后发生直接沉积反应，而后经无水乙醇分散脱水，热分解制备出气相二氧化硅结晶体；
16.s3：将填充物料和碳化硅研磨成粉末状颗粒得到粉末物料，随后将环氧树脂、消泡剂和粉末物料放入到搅拌机中进行搅拌40
‑
50min，在以上物料均匀混合后得到混合物料，接着将混合物料、固化剂、增韧剂、气相二氧化硅结晶体和去离子水放入到反应中进行升温到50
‑
70℃，接着搅拌20
‑
25min，脱水后得到高硬度水性环氧树脂。
17.上述方案中，所述步骤s3中的搅拌转速均在200r～350r/min。
18.与现有技术相比，本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
19.1、本发明中采用环氧树脂与填充物料、增韧剂结合的方式进行增韧，提高了环氧树脂的整体韧性和整体强度，同时在增韧同步操条件下将碳化硅添加到树脂中来，将进一步的提高环氧树脂的硬度和密度，进而提升环氧树脂的抗折性和耐磨性。
20.2、本发明同时使用二氧化碳气相沉积的方式提升二氧化硅整体硬度和强度，同时利用沉积的方式将二氧化硅的状态颗粒化，进而增加了二氧化硅与环氧树脂的结合成功率。
21.3、通过对气相二氧化硅进行表面处理，可以使之有效改善许多液体聚合物体系的流变特性，尤其是在环氧树脂体系内，本发明中对气相二氧化硅进行疏水化，进而使得气相二氧化硅不能被水所湿润，疏水化后，所吸收的水分的量会比原来亲水性气相化硅大幅降低。
22.综上所述，本发明采用环氧树脂与填充物料、增韧剂结合的方式进行增韧，提高了环氧树脂的整体韧性和整体强度，使用二氧化碳气相沉积的方式提升二氧化硅整体硬度和强度，同时利用沉积的方式将二氧化硅的状态颗粒化，进而增加了二氧化硅与环氧树脂的结合成功率，有效改善环氧树脂的流变特性。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
24.实施例1
25.本发明提出的一种用于环保涂料的高硬度水性环氧树脂，按重量计，有如下的原
料组成：环氧树脂20份、填充物料10份、二氧化硅15份、碳化硅8份、消泡剂6份、固化剂6份、增韧剂8份、异氰酸酯溶剂8份、硅酸盐10份、橄榄石4份、白炭黑5份。
26.其中填充物料的具体成分为沉淀碳酸钙，固化剂采用多元胺，消泡剂具体采用gp消泡剂；
27.以上所述的高硬度水性环氧树脂制备工艺，包括如下的制备流程：
28.将二氧化硅15份、硅酸盐10份、橄榄石4份和白炭黑5份放入到反应釜中进行升温至700～900℃区间，随后对反应釜中充入氮气，并将反应釜内部抽取呈负压状态，接着将反应釜中的温度以100℃/h的速度升温至900～1000℃，并进行气相沉积反应，最后将反应釜降温至常温状态，并从反应釜的内壁表面得到气相二氧化硅沉积物，将气相二氧化硅沉积物和异氰酸酯溶剂8份放入反应釜中，将反应釜中的温度降低到
‑
10～
‑
20℃，随后发生直接沉积反应，而后经无水乙醇分散脱水，热分解制备出气相二氧化硅结晶体；
29.将沉淀碳酸钙10份和碳化硅8份研磨成粉末状颗粒得到粉末物料，随后将环氧树脂20份、gp消泡剂6份和粉末物料放入到搅拌机中进行搅拌40
‑
50min，在以上物料均匀混合后得到混合物料，接着将混合物料、多元胺6份、增韧剂 8份、气相二氧化硅结晶体和去离子水放入到反应中进行升温到50
‑
70℃，接着搅拌20
‑
25min，脱水后得到高硬度水性环氧树脂试件a1。
30.实施例2
31.原料同实施例1一致，区别在于配比的改变
32.本发明提出的一种用于环保涂料的高硬度水性环氧树脂，按重量计，有如下的原料组成：环氧树脂25份、填充物料5份、二氧化硅10份、碳化硅5份、消泡剂7份、固化剂7份、增韧剂9份、异氰酸酯溶剂5份、硅酸盐11份、橄榄石6份、白炭黑10份。
33.其中填充物料的具体成分为沉淀碳酸钙，固化剂采用多元胺，消泡剂具体采用gp消泡剂；
34.以上所述的高硬度水性环氧树脂制备工艺，包括如下的制备流程：
35.将二氧化硅10份、硅酸盐11份、橄榄石6份和白炭黑10份放入到反应釜中进行升温至700～900℃区间，随后对反应釜中充入氮气，并将反应釜内部抽取呈负压状态，接着将反应釜中的温度以100℃/h的速度升温至900～1000℃，并进行气相沉积反应，最后将反应釜降温至常温状态，并从反应釜的内壁表面得到气相二氧化硅沉积物，将气相二氧化硅沉积物和异氰酸酯溶剂5份放入反应釜中，将反应釜中的温度降低到
‑
10～
‑
20℃，随后发生直接沉积反应，而后经无水乙醇分散脱水，热分解制备出气相二氧化硅结晶体；
36.将沉淀碳酸钙5份和碳化硅5份研磨成粉末状颗粒得到粉末物料，随后将环氧树脂25份、gp消泡剂7份和粉末物料放入到搅拌机中进行搅拌40
‑
50min，在以上物料均匀混合后得到混合物料，接着将混合物料、多元胺7份、增韧剂 9份、气相二氧化硅结晶体和去离子水放入到反应中进行升温到50
‑
70℃，接着搅拌20
‑
25min，脱水后得到高硬度水性环氧树脂试件a2。
37.实施例3
38.原料同实施例1一致，区别在于配比的改变
39.本发明提出的一种用于环保涂料的高硬度水性环氧树脂，按重量计，有如下的原料组成：环氧树脂25份、填充物料6份、二氧化硅11份、碳化硅8份、消泡剂6份、固化剂6份、增
彩钢板试件a44.2摩氏11n/cm2合格1.108g/cm355.从表格1中能够看出来彩钢板试件a1～a4中的有害物质释放均在合格的释放范围之内(其中包含甲醛、汞、重金属等)，同时对冲击力的承受也均在合理的范围之内，而从表格1中莫氏硬度检测一栏能够看出彩钢板试件a1和试件 a2的硬度检测账面数据相较于试件a3的硬度检测账面数据要高，而试件a1～a3 的莫氏硬度检测数值要远强于试件a4的硬度，进而证明实施例1～3中得到的高硬度水性环氧树脂试件硬度要优于实施例4中得到的高硬度水性环氧树脂试件 a4，同时在表格1中呈现的树脂检测密度一栏中彩钢板试件a1～a3的密度远大于试件a4的密度，故而能够得出在本发明正确操作步骤中制备的高硬度水性环氧树脂具有高硬度、抗冲击和有害物质释放小的效果。
56.应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改。