一种环氧树脂漆及其制备方法与流程

本技术涉及涂料领域，具体涉及一种环氧树脂漆及其制备方法。

背景技术：

1、水性环氧树脂是指环氧树脂以微粒或液滴的形式分散在以水为连续相的分散介质中而配得的稳定分散体系。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。环氧树脂分子链中含有的极性羟基和醚键，使其固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝土、木材等各种物质具有很高的粘附力，因此在电气绝缘漆领域具有重要的应用前景。

2、电机绕组绝缘漆在服役过程中面临多重环境胁迫，包括高频重复电应力下的表面电荷积累、高温热老化、腐蚀介质侵蚀以及绕组振动摩擦等。环氧树脂常用作高频变压器的主绝缘材料，因长期受高频重复电应力作用，导致表面积累的电荷密度增加，容易诱发绝缘失效。因此，开发同时具备优异绝缘性能、热稳定性、耐腐蚀性和耐磨性的水性环氧绝缘漆，对提高电气设备可靠性和使用寿命具有重要意义。

3、现有水性环氧绝缘漆主要通过掺入纳米氧化铝、二氧化钛等金属氧化物颗粒来改善性能。然而，纳米颗粒填料存在固有局限：球形颗粒间容易形成致密团聚体，分散困难；二氧化钛属于半导体材料，在高电场下可能引入导电通路；颗粒型填料在涂膜中仅能形成点状填充，无法构建有效的腐蚀介质阻隔屏障；氧化铝作为硬质磨料反而可能增加涂膜表面的摩擦系数。此外，氮化硼因其稳定的化学性质且表面无官能团，与其他溶液相容性差，在防腐涂层应用中多以物理填充的方式存在，这限制了其在增强涂层耐蚀性中的应用。如何在水性环氧树脂绝缘漆中构建兼具高绝缘可靠性、优异耐腐蚀阻隔性、自润滑耐磨性和良好热稳定性的多功能纳米填料体系，同时解决纳米填料在水性体系中的分散和界面相容性问题，是当前亟待解决的技术挑战。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中水性环氧绝缘漆无法兼顾高绝缘可靠性、耐腐蚀阻隔性、自润滑耐磨性和界面相容性的问题，本技术提供了一种环氧树脂漆及其制备方法。

2、本技术第一方面提供了一种环氧树脂漆，包括a组分和b组分；所述a组分包括：水性环氧树脂乳液、聚多巴胺改性六方氮化硼纳米片和硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅；所述b组分包括：固化剂。

3、本技术通过构建“聚多巴胺改性六方氮化硼纳米片（2d）+硅烷改性纳米二氧化硅（0d）”的0d/2d双填料协同体系，实现了绝缘漆综合性能的系统性提升。聚多巴胺改性六方氮化硼纳米片引入的浅陷阱加速表面电荷消散，抑制电荷积累诱发的沿面放电；同时其二维片状结构在涂膜中形成迷宫效应，迫使腐蚀介质走曲折的扩散路径；此外，其层状晶体结构赋予涂膜优异的自润滑性能，降低摩擦系数。硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅在填料-基体界面处形成深陷阱，捕获注入的电荷载流子，阻止电树枝萌生；其球形颗粒填充在片层间隙中，进一步密封渗透通道，形成0d密封+2d屏障的多尺度阻隔网络；其“硬核-软壳”结构通过核壳脱粘-空化机制实现增韧。同时，二维六方氮化硼纳米片在受到冲击时可引发裂纹偏转与片层桥联，消耗断裂能量从而进一步增韧。两种增韧机制在不同尺度上协同，解决了高交联密度与高韧性的矛盾。同时，聚多巴胺层上的氨基可直接与环氧基开环加成形成共价键合，无需额外桥联即可实现强界面，且其对金属基材具有极强的配位键合能力，显著增强附着力。

4、具体地，以100质量份所述水性环氧树脂乳液为基准，所述聚多巴胺改性六方氮化硼纳米片的含量可以为5-10份，所述硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅的含量可以为1-2份。聚多巴胺改性六方氮化硼纳米片的含量可以选自5份、6份、7份、8份、9份、10份中的任意数值；硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅的含量可以选自1份、1.2份、1.5份、1.8份、2份中的任意数值。

5、进一步地，所述a组分还包括润湿分散剂、消泡剂和去离子水；以100质量份所述水性环氧树脂乳液为基准，所述润湿分散剂的含量为0.3-0.6份，所述消泡剂的含量为0.2-0.5份，所述去离子水的含量为20-40份。润湿分散剂有助于纳米填料在体系中的稳定分散，消泡剂可消除混合过程中的气泡缺陷，去离子水用于调节黏度。

6、进一步地，所述润湿分散剂为改性丙烯酸酯型润湿分散剂，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

7、进一步地，所述固化剂为改性多元胺加成物固化剂。

8、进一步地，所述改性多元胺加成物固化剂的制备方法为：采用二乙烯三胺与聚丙二醇二缩水甘油醚反应合成，并用环氧树脂进行封端。该固化剂分子链中的聚丙二醇柔性链段可赋予固化物一定韧性，环氧树脂封端提升了与环氧基体的相容性。

9、进一步地，所述聚多巴胺改性六方氮化硼纳米片由六方氮化硼粉体依次经液相球磨剥离、碱液羟基化处理和盐酸多巴胺接枝改性制得。该制备过程使氮化硼获得高径厚比的二维结构，并在表面引入羟基和氨基活性位点，极大改善了其在环氧基体中的分散性和界面结合力。

10、进一步地，所述硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅中的硅烷偶联剂为kh560或kh570。kh560可提供与环氧基体反应的环氧基团，kh570可提供疏水甲基丙烯酰氧基团，两者均能显著改善纳米二氧化硅的界面相容性并构建“硬核-软壳”结构。

11、本技术第二方面提供了一种所述的环氧树脂漆的制备方法，包括以下步骤：制备聚多巴胺改性六方氮化硼纳米片分散液；向水性环氧树脂乳液中加入润湿分散剂，混合后加入所述聚多巴胺改性六方氮化硼纳米片分散液，再依次加入硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅和消泡剂，经真空脱泡处理后获得a组分；将a组分与b组分混合，熟化后施工并阶梯升温固化。该制备方法通过合理的加料顺序和分散工艺，确保了双填料在水性体系中的均匀分散与稳定共存，阶梯升温固化有效降低了固化内应力。

12、进一步地，所述阶梯升温固化的工艺为：30℃保温20-40min、60℃保温50-70min、100℃保温20-40min、130℃保温50-70min、150℃保温20-40min。30℃保温时间可以选自20、30、40min；60℃保温时间可以选自50、60、70min；100℃保温时间可以选自20、30、40min；130℃保温时间可以选自50、60、70min；150℃保温时间可以选自20、30、40min。该阶梯式升温过程有利于水分平稳挥发和交联网络逐步构建，避免涂膜缺陷。

13、本发明具有如下有益效果：

14、通过构建聚多巴胺改性六方氮化硼纳米片与硅烷改性纳米二氧化硅的0d/2d双填料协同体系，浅陷阱消散与深陷阱阻断构成双层电荷防线，协同提升了绝缘可靠性，显著提高了介电击穿强度和表面电荷消散率。

15、二维片层阻隔与零维颗粒密封形成多尺度阻隔网络，大幅延长了腐蚀介质的渗透路径，使耐腐蚀阻抗提升了数个数量级。

16、聚多巴胺的仿生界面键合机制无需额外偶联剂桥联即可实现填料与基体及金属基材的强共价键合与配位键合，彻底解决了纳米填料界面相容性差的问题，大幅提升了附着力。

17、六方氮化硼的层间滑移赋予涂膜自润滑性能，相比传统硬质氧化物填料，显著降低了摩擦系数，提高了耐磨性。

18、双填料在微观和介观尺度的协同增韧解决了高交联密度与高韧性的传统矛盾，配合固化剂的减量设计，在提升致密性和绝缘性的同时获得了优异的冲击强度。