一种高韧性环保水性涂料技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种高韧性环保水性涂料。
背景技术
涂料是一种新型的高分子材料，具有均匀附着在基板材料表面而形成坚固
无开裂的膜的特性。传统涂料使用有机物作为溶剂，在加工和生产过程中会释
放出挥发性有机物，进而对环境带来污染。水性涂料以水作溶剂，可以节省大
量资源、消除了施工时火灾危险性、降低了对大气污染。
环氧树脂具有良好的电性能、化学稳定性、黏接性和加工性，在机械、电
气、电子、航天航空等领域有着重要的应用；环氧树脂是重要的热固性树脂，
具有优异的粘结性能、耐磨性能、机械性能、电绝缘性能和防腐性能，而且固
化收缩率低，易加工成型、成本低廉，在胶粘剂、重防腐涂料、电子电气绝缘
材料、增强材料及先进复合材料等领域得到广泛应用，但是环氧树脂固化时交
联密度高，涂膜很脆，容易开裂，柔韧性很差，耐冲击性能不好，限制了环氧
树脂的应用。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种高韧性环保水性涂料，
本发明韧性好，机械性能好，环保性能好。
本发明提出的一种高韧性环保水性涂料，其原料按重量份包括：改性环氧
树脂乳液80-100份，水10-15份，三丙二醇单丁醚2-4份，活性炭10-14份，
高岭土8-12份，负离子粉10-15份，润湿剂BYK3460.1-0.3份，十二烷基硫
酸钠2-3份，聚丙烯酰胺0.1-0.2份，聚丙烯酸0.1-0.2份，三丁基酚聚氧乙
烯醚0.2-0.4份，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚0.08-0.1份，乙二醇硅烷0.05-0.07
份，桉叶油0.05-0.07份，甲基异噻唑啉酮0.02-0.04份，流平剂0.1-0.3份；
其中，改性环氧树脂乳液的制备方法为：将纳米硅藻土加入水中超声分散，
过滤，升温，真空干燥，加入丙酮中混匀，通入氮气，滴加2,4-甲苯二异氰酸
酯，升温，回流，离心，洗涤，干燥得到物料A；取真空干燥后的环氧树脂，通
入氮气，加入物料A，搅拌得到物料B；取真空干燥后的聚乙二醇，通入氮气，
加入2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，升温，保温搅拌，加入二羟
甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续搅拌，加入物料B，加入二甲基环己胺，
继续搅拌，加入1,6-已二醇，继续搅拌，加入丙酮混匀，降温，加入三乙胺调
节pH，搅拌，加入水，搅拌，加入4,4’-二氨基-3,3’-二氯二苯甲烷，继续
搅拌，减压蒸出丙酮得到改性环氧树脂乳液。
优选地，其原料按重量份包括：改性环氧树脂乳液85-95份，水11-13份，
三丙二醇单丁醚2.5-3.5份，活性炭11-13份，高岭土9-11份，负离子粉12-14
份，润湿剂BYK3460.15-0.25份，十二烷基硫酸钠2.2-2.8份，聚丙烯酰胺
0.13-0.17份，聚丙烯酸0.13-0.17份，三丁基酚聚氧乙烯醚0.25-0.35份，
聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚0.085-0.095份，乙二醇硅烷0.055-0.065份，桉叶
油0.055-0.065份，甲基异噻唑啉酮0.025-0.035份，流平剂0.15-0.25份。
优选地，改性环氧树脂乳液的制备方法为：将纳米硅藻土加入水中超声分
散10-12h，过滤，升温至85-95℃，真空干燥20-26h，加入丙酮中混匀，通入
氮气，以0.5-1ml/min的速度滴加2,4-甲苯二异氰酸酯，升温至60-70℃，回
流2-4h，离心，丙酮洗涤，升温至85-95℃，真空干燥20-26h得到物料A；取
真空干燥后的环氧树脂，通入氮气，加入物料A，以300-500r/min的速度搅拌
20-40min得到物料B；取真空干燥后的聚乙二醇，通入氮气，加入2,4-甲苯二
异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，升温至60-70℃，以300-400r/min的速度保
温搅拌8-10min，加入二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续搅拌15-20min，
加入物料B，加入二甲基环己胺，继续搅拌2-3h，加入1,6-已二醇，继续搅拌
20-40min，加入丙酮混匀，降温至25-35℃，加入三乙胺调节pH＝6.5-7.5，以
400-600r/min的速度搅拌20-40min，加入水，以800-900r/min的速度搅拌1-2h，
加入4,4’-二氨基-3,3’-二氯二苯甲烷，继续搅拌40-50min，减压蒸出丙酮
得到改性环氧树脂乳液。
优选地，在改性环氧树脂乳液的制备方法中，纳米硅藻土、2,4-甲苯二异
氰酸酯的重量比为4-5：6-7。
优选地，在改性环氧树脂乳液的制备方法中，物料A、环氧树脂的重量比为
1-2：50-90。
优选地，在改性环氧树脂乳液的制备方法中，聚乙二醇、2,4-甲苯二异氰
酸酯、二羟甲基丙酸、物料B、二甲基环己胺、1,6-已二醇、水、4,4’-二氨基
-3,3’-二氯二苯甲烷的重量比为70-90：35-55：7-9：110-140：0.4-0.5：9-13：
100-200：5-7。
优选地，在改性环氧树脂乳液的制备方法中，聚乙二醇为聚乙二醇800。
优选地，在改性环氧树脂乳液的制备方法中，2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲
基吡咯烷酮溶液的质量分数为35-55wt％。
优选地，在改性环氧树脂乳液的制备方法中，二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯
烷酮溶液的质量分数为12-18wt％。
上述，在改性环氧树脂乳液的制备方法中，“将纳米硅藻土加入水中超声分
散10-12h”不规定水的用量。
上述，在改性环氧树脂乳液的制备方法中，“丙酮”是作为分散溶剂和洗涤
溶剂，不规定其用量，根据具体操作确定其用量。
上述水均为去离子水。
本发明的制备方法如下：将水、改性环氧树脂乳液混合，以400r/min的速
度搅拌15min，加入三丙二醇单丁醚继续搅拌8min，加入润湿剂BYK346、十二
烷基硫酸钠、三丁基酚聚氧乙烯醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、乙二醇硅烷、
桉叶油、甲基异噻唑啉酮以500r/min的速度搅拌10min，加入活性炭、高岭土、
负离子粉，以1000r/min的速度搅拌20min，加入流平剂，以600r/min的速度
搅拌6min，加入聚丙烯酰胺、聚丙烯酸继续搅拌12min得到高韧性环保水性涂
料。
本发明用水在纳米硅藻土表面形成硅羟基，并与2,4-甲苯二异氰酸酯中一
端的异氰酸基团反应，在纳米硅藻土表面接枝上2,4-甲苯二异氰酸酯得到物料
A，物料A中剩余的异氰酸基团与环氧树脂中的部分羟基反应，从而将纳米硅藻
土、2,4-甲苯二异氰酸酯、环氧树脂接枝在一起得到物料B，避免了纳米硅藻土
的团聚，纳米硅藻土表面活性非常大，与环氧树脂接枝，可以大大增加环氧树
脂的抗冲击性、抗撕裂性、柔韧性等机械性能，并具有吸附作用，可以吸附有
害气体，保护环境，从而大大增加了本发明的抗裂作用和环保作用；将物料B
加入聚氨酯的合成过程中，物料B中环氧树脂上剩余的羟基可以与聚氨酯两端
的异氰酸基团反应，从而将聚氨酯穿插进环氧树脂中，形成相互穿插连接的复
杂网络结构，大大增加了本发明的韧性、抗冲击性、抗撕裂性能；物料B中的
氰酸基与穿插在环氧树脂中的聚氨酯上的氰酸基可以相互化学键合，进一步增
加本发明的韧性、抗冲击性、抗撕裂性能；活性炭、高岭土、负离子粉与改性
环氧树脂乳液中的纳米硅藻土相互配合，大大增加了本发明吸附、分解有害气
体的作用，保护环境；润湿剂BYK346、十二烷基硫酸钠、三丁基酚聚氧乙烯醚、
聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、乙二醇硅烷、流平剂相互作用，可以促进活性炭、
高岭土、负离子粉和改性环氧树脂乳液均匀分散，增加本发明的稳定性和机械
性能；桉叶油、甲基异噻唑啉酮可以增加本发明防腐杀菌防霉性；三丙二醇单
丁醚为成膜助剂，增加本发明的成膜性；聚丙烯酰胺、聚丙烯酸为增稠剂，上
述各物质相互配合，可以增加本发明的韧性、抗冲击性、稳定性、吸附性以及
净化空气的作用。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
一种高韧性环保水性涂料，其原料按重量份包括：改性环氧树脂乳液80份，
水15份，三丙二醇单丁醚2份，活性炭14份，高岭土8份，负离子粉15份，
润湿剂BYK3460.1份，十二烷基硫酸钠3份，聚丙烯酰胺0.1份，聚丙烯酸0.2
份，三丁基酚聚氧乙烯醚0.2份，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚0.1份，乙二醇硅
烷0.05份，桉叶油0.07份，甲基异噻唑啉酮0.02份，流平剂0.3份；
其中，改性环氧树脂乳液的制备方法为：将纳米硅藻土加入水中超声分散
10h，过滤，升温至95℃，真空干燥20h，加入丙酮中混匀，通入氮气，以1ml/min
的速度滴加2,4-甲苯二异氰酸酯，升温至60℃，回流4h，离心，丙酮洗涤，升
温至85℃，真空干燥26h得到物料A，其中，纳米硅藻土、2,4-甲苯二异氰酸
酯的重量比为4：7；取真空干燥后的环氧树脂，通入氮气，加入物料A，以300r/min
的速度搅拌40min得到物料B，其中，物料A、环氧树脂的重量比为1：90；取
真空干燥后的聚乙二醇800，通入氮气，加入质量分数为35wt％2,4-甲苯二异氰
酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，升温至70℃，以300r/min的速度保温搅拌10min，
加入质量分数为12wt％二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续搅拌20min，
加入物料B，加入二甲基环己胺，继续搅拌2h，加入1,6-已二醇，继续搅拌40min，
加入丙酮混匀，降温至25℃，加入三乙胺调节pH＝7.5，以400r/min的速度搅
拌40min，加入水，以800r/min的速度搅拌2h，加入4,4’-二氨基-3,3’-二
氯二苯甲烷，继续搅拌40min，减压蒸出丙酮得到改性环氧树脂乳液，其中，聚
乙二醇800、2,4-甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、物料B、二甲基环己胺、1,6-
已二醇、水、4,4’-二氨基-3,3’-二氯二苯甲烷的重量比为90：35：9：110：
0.5：9：200：5。
实施例2
一种高韧性环保水性涂料，其原料按重量份包括：改性环氧树脂乳液100
份，水10份，三丙二醇单丁醚4份，活性炭10份，高岭土12份，负离子粉10
份，润湿剂BYK3460.3份，十二烷基硫酸钠2份，聚丙烯酰胺0.2份，聚丙烯
酸0.1份，三丁基酚聚氧乙烯醚0.4份，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚0.08份，乙
二醇硅烷0.07份，桉叶油0.05份，甲基异噻唑啉酮0.04份，流平剂0.1份；
其中，改性环氧树脂乳液的制备方法为：将纳米硅藻土加入水中超声分散
12h，过滤，升温至85℃，真空干燥26h，加入丙酮中混匀，通入氮气，以0.5ml/min
的速度滴加2,4-甲苯二异氰酸酯，升温至70℃，回流2h，离心，丙酮洗涤，升
温至95℃，真空干燥20h得到物料A，其中，纳米硅藻土、2,4-甲苯二异氰酸
酯的重量比为5：6；取真空干燥后的环氧树脂，通入氮气，加入物料A，以500r/min
的速度搅拌20min得到物料B，其中，物料A、环氧树脂的重量比为2：50；取
真空干燥后的聚乙二醇800，通入氮气，加入质量分数为55wt％2,4-甲苯二异氰
酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，升温至60℃，以400r/min的速度保温搅拌8min，
加入质量分数为18wt％二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，继续搅拌15min，
加入物料B，加入二甲基环己胺，继续搅拌3h，加入1,6-已二醇，继续搅拌20min，
加入丙酮混匀，降温至35℃，加入三乙胺调节pH＝6.5，以600r/min的速度搅
拌20min，加入水，以900r/min的速度搅拌1h，加入4,4’-二氨基-3,3’-二
氯二苯甲烷，继续搅拌50min，减压蒸出丙酮得到改性环氧树脂乳液，其中，聚
乙二醇800、2,4-甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、物料B、二甲基环己胺、1,6-
已二醇、水、4,4’-二氨基-3,3’-二氯二苯甲烷的重量比为70：55：7：140：
0.4：13：100：7。
实施例3
一种高韧性环保水性涂料，其原料按重量份包括：改性环氧树脂乳液85份，
水13份，三丙二醇单丁醚2.5份，活性炭13份，高岭土9份，负离子粉14份，
润湿剂BYK3460.15份，十二烷基硫酸钠2.8份，聚丙烯酰胺0.13份，聚丙烯
酸0.17份，三丁基酚聚氧乙烯醚0.25份，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚0.095份，
乙二醇硅烷0.055份，桉叶油0.065份，甲基异噻唑啉酮0.025份，流平剂0.25
份；
其中，改性环氧树脂乳液的制备方法为：将纳米硅藻土加入水中超声分散
10.5h，过滤，升温至92℃，真空干燥22h，加入丙酮中混匀，通入氮气，以
0.8ml/min的速度滴加2,4-甲苯二异氰酸酯，升温至63℃，回流3.5h，离心，
丙酮洗涤，升温至88℃，真空干燥24h得到物料A，其中，纳米硅藻土、2,4-
甲苯二异氰酸酯的重量比为4.2：6.7；取真空干燥后的环氧树脂，通入氮气，
加入物料A，以350r/min的速度搅拌35min得到物料B，其中，物料A、环氧树
脂的重量比为1.2：80；取真空干燥后的聚乙二醇800，通入氮气，加入质量分
数为40wt％2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，升温至68℃，以
320r/min的速度保温搅拌9.5min，加入质量分数为14wt％二羟甲基丙酸的N-甲
基吡咯烷酮溶液，继续搅拌19min，加入物料B，加入二甲基环己胺，继续搅拌
2.3h，加入1,6-已二醇，继续搅拌35min，加入丙酮混匀，降温至27℃，加入
三乙胺调节pH＝7.2，以450r/min的速度搅拌35min，加入水，以830r/min的
速度搅拌1.8h，加入4,4’-二氨基-3,3’-二氯二苯甲烷，继续搅拌42min，减
压蒸出丙酮得到改性环氧树脂乳液，其中，聚乙二醇800、2,4-甲苯二异氰酸酯、
二羟甲基丙酸、物料B、二甲基环己胺、1,6-已二醇、水、4,4’-二氨基-3,3’-
二氯二苯甲烷的重量比为85：40：8.5：120：0.48：10：170：5.5。
实施例4
一种高韧性环保水性涂料，其原料按重量份包括：改性环氧树脂乳液95份，
水11份，三丙二醇单丁醚3.5份，活性炭11份，高岭土11份，负离子粉12
份，润湿剂BYK3460.25份，十二烷基硫酸钠2.2份，聚丙烯酰胺0.17份，聚
丙烯酸0.13份，三丁基酚聚氧乙烯醚0.35份，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚0.085
份，乙二醇硅烷0.065份，桉叶油0.055份，甲基异噻唑啉酮0.035份，流平
剂0.15份；
其中，改性环氧树脂乳液的制备方法为：将纳米硅藻土加入水中超声分散
11.5h，过滤，升温至88℃，真空干燥24h，加入丙酮中混匀，通入氮气，以
0.6ml/min的速度滴加2,4-甲苯二异氰酸酯，升温至67℃，回流2.5h，离心，
丙酮洗涤，升温至92℃，真空干燥22h得到物料A，其中，纳米硅藻土、2,4-
甲苯二异氰酸酯的重量比为4.8：6.3；取真空干燥后的环氧树脂，通入氮气，
加入物料A，以450r/min的速度搅拌25min得到物料B，其中，物料A、环氧树
脂的重量比为1.8：60；取真空干燥后的聚乙二醇800，通入氮气，加入质量分
数为50wt％2,4-甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，升温至62℃，以
380r/min的速度保温搅拌8.5min，加入质量分数为16wt％二羟甲基丙酸的N-甲
基吡咯烷酮溶液，继续搅拌17min，加入物料B，加入二甲基环己胺，继续搅拌
2.7h，加入1,6-已二醇，继续搅拌25min，加入丙酮混匀，降温至33℃，加入
三乙胺调节pH＝6.8，以550r/min的速度搅拌25min，加入水，以870r/min的
速度搅拌1.2h，加入4,4’-二氨基-3,3’-二氯二苯甲烷，继续搅拌48min，减
压蒸出丙酮得到改性环氧树脂乳液，其中，聚乙二醇800、2,4-甲苯二异氰酸酯、
二羟甲基丙酸、物料B、二甲基环己胺、1,6-已二醇、水、4,4’-二氨基-3,3’-
二氯二苯甲烷的重量比为75：50：7.5：130：0.42：12：130：6.5。
实施例5
一种高韧性环保水性涂料，其原料按重量份包括：改性环氧树脂乳液90份，
水12份，三丙二醇单丁醚3份，活性炭12份，高岭土10份，负离子粉13份，
润湿剂BYK3460.2份，十二烷基硫酸钠2.5份，聚丙烯酰胺0.15份，聚丙烯
酸0.15份，三丁基酚聚氧乙烯醚0.3份，聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚0.09份，
乙二醇硅烷0.06份，桉叶油0.06份，甲基异噻唑啉酮0.03份，流平剂0.2份；
其中，改性环氧树脂乳液的制备方法为：将纳米硅藻土加入水中超声分散
11h，过滤，升温至90℃，真空干燥23h，加入丙酮中混匀，通入氮气，以0.7ml/min
的速度滴加2,4-甲苯二异氰酸酯，升温至65℃，回流3h，离心，丙酮洗涤，升
温至90℃，真空干燥23h得到物料A，其中，纳米硅藻土、2,4-甲苯二异氰酸
酯的重量比为4.5：6.5；取真空干燥后的环氧树脂，通入氮气，加入物料A，
以400r/min的速度搅拌30min得到物料B，其中，物料A、环氧树脂的重量比
为1.5：70；取真空干燥后的聚乙二醇800，通入氮气，加入质量分数为45wt％2,4-
甲苯二异氰酸酯的N-甲基吡咯烷酮溶液，升温至65℃，以350r/min的速度保
温搅拌9min，加入质量分数为15wt％二羟甲基丙酸的N-甲基吡咯烷酮溶液，继
续搅拌18min，加入物料B，加入二甲基环己胺，继续搅拌2.5h，加入1,6-已
二醇，继续搅拌30min，加入丙酮混匀，降温至30℃，加入三乙胺调节pH＝7，
以500r/min的速度搅拌30min，加入水，以850r/min的速度搅拌1.5h，加入
4,4’-二氨基-3,3’-二氯二苯甲烷，继续搅拌45min，减压蒸出丙酮得到改性
环氧树脂乳液，其中，聚乙二醇800、2,4-甲苯二异氰酸酯、二羟甲基丙酸、物
料B、二甲基环己胺、1,6-已二醇、水、4,4’-二氨基-3,3’-二氯二苯甲烷的
重量比为80：45：8：125：0.45：11：150：6。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局
限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本
发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护
范围之内。