[发明专利]一种高强度阻燃性的水性环氧树脂涂料及其制法

说明书

本发明涉及环氧树脂材料技术领域，且公开了一种高强度阻燃性的水性环氧树脂涂料，包括以下配方原料：Co‑Ni基碳杂化材料、硅烷偶联剂、聚乙烯醇‑甘氨酸嵌段共聚物、双酚A环氧树脂、固化剂。该一种高强度阻燃性的水性环氧树脂涂料，碳微球原位生长在碳纳米管的表面，碳微球吸附Co²⁺和Ni²⁺，与尿素在生成镍钴碱式碳酸盐，形成热导率和导热系数很高Co‑Ni基碳杂化材料，改善了环氧树脂的导热性能，镍钴碱式碳酸盐在燃烧时的高温下形成CoO和NiO，高温下可以促进环氧树脂的碳化脱氢反应，形成致密的焦碳层，阻碍了燃烧热量的传导和氧气的渗透，聚乙烯醇‑甘氨酸嵌段共聚物提高了环氧树脂的交联度，增强了环氧树脂的拉伸强度和断裂强度。

技术领域

本发明涉及环氧树脂材料技术领域，具体为一种高强度阻燃性的水性环氧树脂涂料及其制法。

背景技术

环氧树脂是一种高分子聚合物，其分子中含有两个以上环氧基团，环氧树脂是一种热固性树脂，环氧基团具有良好的化学活性，可以用含有活泼氢的化合物与环氧树脂发生开环反应，固化交联生成网状结构，其中双酚A型环氧树脂产量最大，品种最全，新的改性品种也在不断增加，环氧树脂的制成品具有良好的物理机械性能、电气绝缘性能、耐化学药品性，在涂料、胶粘剂、电子浇铸、灌封包封等领域具有广泛的应用。

但是目前的环氧树脂的热传导系数较低，其材料的耐热性能较差，导致环氧树脂产品在高温下的韧性和强度等机械性能受到严重的影响，并且环氧树脂的阻燃性较差，大大降低了环氧树脂的实用性和适用范围。

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高强度阻燃性的水性环氧树脂涂料及其制法，解决了环氧树脂的耐热性能和阻燃性能较差的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高强度阻燃性的水性环氧树脂涂料，包括以下按重量份数计的配方原料：4.5-9份Co-Ni基碳杂化材料、0.5-1份硅烷偶联剂、18-27份聚乙烯醇-甘氨酸嵌段共聚物、60-76份双酚A环氧树脂、1-3份固化剂。

优选的，所述硅烷偶联剂为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷。

优选的，所述Co-Ni基碳杂化材料制备方法包括以下步骤：

(1)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、葡萄糖和羟基化碳纳米管，搅拌均匀后将反应瓶置于超声分散仪中，在50-70℃下进行超声分散处理1-2h，将溶液转移进水热合成反应釜，并置于反应釜加热箱中，加热至200-220℃，反应2-3h，将反应瓶置于真空干燥箱中除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，制备得到碳微球负载碳纳米管。

(2)将碳微球负载碳纳米管加入蒸馏水中，并加入磷酸，在50-60℃下匀速搅拌进行预活化20-25h，将溶液通过真空干燥除去溶剂，将固体混合物置于气氛电阻炉中，并通入N2，升温速率为3-5℃/min，在550-580℃下保温煅烧2-3h，使用蒸馏水洗涤煅烧产物，并充分干燥制备得到活化碳微球。

(3)向反应瓶中加入蒸馏水溶剂、活化碳微球、CoCl₂、NiCl₂，将反应瓶置于超声分散仪中，在40-50℃下进行超声分散处理30-50min，将溶液转移进行星球磨机中进行球磨5-8h，直至物料通过800-1000目网筛，向反应瓶中加入尿素，并置于油浴锅中，加热至100-110℃，匀速搅拌回流反应6-8h，将溶液通过真空干燥除去溶剂，使用蒸馏水洗涤固体产物，制备得到Co-Ni基碳杂化材料。

优选的，所述葡萄糖和羟基化碳纳米管的质量比为4-7:1。

优选的，所述碳微球负载碳纳米管和磷酸的质量比为1:1.2-1.5。