[发明专利]快速固化的改性硅氧烷组合物

说明书

发明领域

本发明涉及用于形成耐化学品、耐腐蚀和耐候性保护涂层的硅氧烷树脂组合物，更具体地涉及改性硅氧烷组合物，其经过特别配制以在宽的温度范围内提供加速的反应和固化速率，希望的话该温度范围包括环境温度在内，从而使得从涂布到获得期望的保护涂膜所需要的时间和/或能量最小化而没有损失柔韧性。

背景技术

硅氧烷树脂在形成保护涂层中作为理想的树脂添加剂的用途是本领域公知的。在某些应用中，硅氧烷成分如硅氧烷树脂的添加，已知对于所得到的固化涂膜的柔韧性、耐冲击性和耐候性的特性有帮助。在一种这样的实例中，将聚硅氧烷树脂与环氧树脂结合从而向所得环氧树脂基涂膜提供耐冲击性、柔韧性、耐腐蚀性和耐气候性的改善性能。

通常，用于该方面的硅氧烷树脂，通过酸或碱催化的硅氧烷树脂和氨基硅烷的水解、接着通过水解过程中形成的所得硅醇基团的缩合以及胺与环氧树脂的反应，与基础树脂材料如环氧树脂进行反应。该反应机理为，通过胺存在下的水分的存在引发反应，以及通过水解反应过程中形成的醇的蒸发推动反应完成。虽然这种已知的环氧-聚硅氧烷涂料组合物可用于形成保护涂层，为下面的基材提供一定程度的涂层硬度、柔韧性、耐冲击性、耐气候性以及耐腐蚀和耐化学品性，但是上述涂层性能仅在特定的干燥或固化时间过后才会存在或显现。需要提供挥发性有机物含量(VOC)降低的涂料以满足某些法规要求，这一需要使得在所述涂料的配制中较低分子量树脂的使用成为必要。

然而，伴随着使用上述较低分子量树脂的缺点在于，只能够通过提高这些树脂的交联密度来获得所期望的上述提到的涂层性能在与通过使用较高分子量树脂制成的涂料组合物相比时，提高树脂交联密度花费更长时间而且要求相应更长的干燥或固化时间和/或增加的能量输入(例如涉及到可以用于改进固化时间的外部加热设备)。此外，提高的交联密度会导致涂层的柔韧性程度降低。

在示例性的环氧-聚硅氧烷涂料组合物中，组合成分的交联密度通过上述反应方法达到；即，通过硅氧烷成分的水解缩合以及胺与环氧树脂的反应。尽管这些成分已知提供具有所需化学和机械性能的保护涂层，同时也满足VOC降低要求，但是所述涂层的干燥时间可能不适合于某些要求加快的或缩短的干燥时间的应用。

因此，期望配制改性的硅氧烷组合物，该组合物能够提供一定程度的涂层柔韧性、硬度、耐冲击性、耐气候性、以及耐腐蚀和耐化学品性，其与已知的环氧-聚硅氧烷涂料组合物相同或者更好，同时该组合物能够在缩短的干燥或固化时间内以及在宽的温度范围内提供上述性能，希望的话该温度范围可以包括环境温度在内。如果进行配制以提供缩短的固化时间以及在环境温度下固化，本发明的改性硅氧烷组合物可提供避免需要采取固化用外部加热装置的进一步优点。另外希望配制本发明的改性硅氧烷组合物，采用容易得到的材料以及无需使用外部技术或设备的特别处理，在缩短的干燥和固化时间内提供上述所需的化学和机械性能。

发明内容

本发明的快速固化的改性硅氧烷组合物一般包含：(1)烷氧基或硅醇官能化硅氧烷中间体，(2)至少一种胺反应性成分，其选自乙酰乙酸酯官能化成分、丙烯酸酯官能化成分及其混合物，(3)环氧官能化成分，(4)选自胺、氨基硅烷、酮亚胺、醛亚胺及其混合物的固化剂，和(5)水。可用于形成本发明快速固化的改性硅氧烷组合物的其他成分包括硅烷、有机金属催化剂、溶剂、颜料、填料和改性剂。

使上述成分组合并反应以形成包含充分交联的聚硅氧烷化学结构的充分固化的保护膜。如果所选择的胺反应性成分是乙酰乙酸酯官能化成分，所得到的充分交联的化学结构会包含烯胺环氧聚硅氧烷。如果所选择的胺反应性成分是丙烯酸酯官能化成分，所得到的充分交联的化学结构会包含丙烯酸酯环氧聚硅氧烷。

具体选择上述成分并进行组合以提供快速固化的改性硅氧烷组合物，其经过特别配制从而在与常规的环氧硅氧烷组合物相比时在缩短的固化或干燥时间内提供所需的充分固化的保护涂膜。具体地，在与依靠胺和环氧成分之间反应的常规环氧硅氧烷组合物相比时，本发明的快速固化的改性硅氧烷组合物利用相对加快的固化剂与胺反应性成分之间的反应速率。本发明的快速固化的改性硅氧烷组合物提供上述缩短的固化和干燥时间而没有损害上述的所需性能如柔韧性、硬度、耐冲击性、耐气候性、耐腐蚀和耐化学品性。

发明详述