CN101717601A - 一种水性不粘涂料的面漆 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水性不粘涂料的面漆，由以下重量百分比的原料组成：(1)氟碳聚合物50％-71％、(2)表面活性剂1.5％-5％、(3)溶剂2％-6％、(4)增稠剂0.2％-0.6％、(5)颜填料0.5％-5％、(6)纯水余量。本发明的水性不粘涂料的面漆，受氟碳聚合物的性能波动影响小，尤其指使用下列氟碳聚合物，同样也可以得到良好的涂料贮存稳定性和喷涂应用性能，提高了涂层的防化学性能和耐久性、涂层喷涂厚度和成膜致密性的水性不粘涂料的面漆。本发明可以选用国内外正在推广的微含全氟辛酸(PFOA)及其盐的氟碳聚合物作为主要树脂，以及更具有经济性的氟碳聚合物。

Description

一种水性不粘涂料的面漆

技术领域

本发明涉及一种水性不粘涂料的面漆，尤其指使用国内外正在推广的微含全氟辛酸(PFOA)及其盐的氟碳聚合物作为主要树脂；以及更具有经济性的氟碳聚合物的情况下，同样也可以得到良好的涂料贮存稳定性和喷涂应用性能，提高了涂层的防化学性能和耐久性、可喷涂厚度和成膜致密性的水性不粘涂料的面漆。

背景技术

支持与发展更具环保与健康的氟碳聚合物的使用，主要是指当前国内外正在推广的微含全氟辛酸(PFOA)及其盐的氟碳聚合物。

全氟辛酸及其盐，特别是铵盐，如全氟辛酸铵，是一种相当高效的阴离子分散剂，是合成氟碳聚合物(如PTFE、FEP和PFA等)不可或缺的原料，一直到现在也没发现与其性能持平的替代品。

虽然目前没有确定的研究成果表明全氟辛酸铵对人类健康造成危害，但全氟辛酸铵高度稳定，难以在环境中降解，所以造成了全球环境污染；而且高剂量的全氟辛酸铵在动物实验中曾引发癌症、胚胎畸形和体重减轻等多种症状，而且其在人体的消除半衰期长达4.4年，对全球人类的健康构成威胁。

全氟辛酸及其盐，在涂料的施工过程中，随涂层经过常规的高温烘烤成膜(温度260℃-430℃，时间大于10分钟)之后，基本上会分解干净，所以经过常规烘烤成膜的不粘表面，是不再含有PFOA及其盐这一类化学成份的。但是如果涂层在具体的烘烤过程中不充分，便会造成PFOA及其盐可能性的残留。

另外，考虑到经济性和实用性的因素，越来越多的低熔点的氟碳聚合物(小于260℃成膜)相继问世。比如涂在蛋糕切刀的不粘涂层，不需要它有很好的耐热性，就可以选择150℃烘烤成膜的氟碳聚合物，如果其含有PFOA及其盐成份，便会造成PFOA及其盐分解的不彻底。

最重要的是在上游，如合成氟碳聚合物、涂料生产和涂料施工等过程中，会造成含有PFOA的废水，及对相关作业人员可能性的接触。

所以美国环境保护署(EPA)协同8家主要涉及化学公司作出决定，逐步减少直至停用制造不粘氟涂料所需的核心成分PFOA。根据EPA要求，在2010年要削减95％的PFOA使用量，到2015年要全面禁用；同样，欧洲议会也已经对PFOA以及其盐提出了欧盟限制要求。

正如上面所讲的，PFOA及其盐是一种相当高效的阴离子分散剂，是合成氟碳聚合物(如PTFE、FEP和PFA等)不可或缺的原料，一直到现在也没发现与其性能持平的替代品。在大幅削减了PFOA及其盐的用量之后，氟碳聚合物的性能在某些环节上出现了明显的下滑，如贮存稳定性、保质期限、耐剪切能力等等，而且事实已经证明其影响到了涂料的某些性能，就常规不粘涂料的面漆体系来说，已出现的主要问题有：

①涂料的贮存稳定性大幅下降，特别是49℃测试环境下的保质期只有三个月左右，比原来少了近一半。

②施工过程中的缺陷较多，比如喷涂施工，易产生喷胶粒或堵塞喷枪。

决定不粘氟涂料应用性能好坏的最核心的原料就是氟碳聚合物。不同氟树脂制造商，在氟树脂的聚合和分散上的技术上，差别很大。因为聚合物性能上的波动，影响到了不粘涂料面漆的基本性能。高端性能产品的价格昂贵，因此出现了国产的经济型产品，价格至少可以降低20％。但只要在不影响性能的前提下，才能进行经济性选择。

现有技术的常规水性不粘涂料的面漆，使用的主要氟碳聚合物是聚四氟乙烯(PTFE)。大部分经济型的该类PTFE，因为在树脂聚合、分散、配方或工艺上的不同，致其在防化学性能上，同高端产品对比，尚有一定的差距。

另外考虑到其主要原料聚四氟乙烯(PTFE)有一明显的缺陷：因为其熔融粘度非常高，流平困难，涂膜容易形成针孔。为了堵平可能性的针孔，提高涂层的防化学能力，同类不粘涂料面漆的其它配方，通常会在配方中混入一定量的第二种氟碳聚合物：全氟烷基乙烯基醚与四氟乙烯的共聚物(PFA)，它具有比PTFE更好的熔融流动性能；同时也靠它来提高面漆的光泽和硬度，可谓一举多得。但PFA最大的缺点就是，价格昂贵，(以国产PFA/PTFE对比为例，固体价格比值大约在5-10∶1)。由于高成本，限制了它在配方中的添加量，涂层防化学能力也就打了折扣。

概括起来，目前经济型涂料面漆存在以下问题：

1、涂料贮存稳定性差，常温或50℃环境下的保质期大约为三个月；同类高档涂料保持期为半年。当涂料的放置时间较久时，稳定性通常会受到如下因素的影响：氟碳聚合物粒子的变异、配方组份、表面活性剂与固体份之间的脱离、油性组份的析出、重力因素等等。这就会造成涂料中氟碳聚合物和填充料的重力下沉、粒子之间的聚集抱团、粘度异常，并随着涂料存放时间的延长，形成沉淀，并硬化、胶化，难以再分散，直至涂料报废。这样的涂料在应用过程中，就会出现喷涂堵枪、喷过的工件表面附有粗粒、粘度异常造成涂层的流平差或流挂。影响了涂料的施工、涂层的外观和应用性能。

2、最大可施工厚度(临界开裂厚度)太低，通常只有15微米左右，超过这一厚度，涂层在烘烤过程中就有开裂的可能性；远远达不到同类高档产品40-60微米的优秀水平。

3、因为只能比标准施工较低的厚度，所以导致涂层的防化学性能下降。涂层的最大可施工厚度(临界开裂厚度)值太低，导致涂膜熔融流平差、涂膜致密性差；涂膜会出现膨松、针孔、缝隙或开裂。这些现象严重影响了涂层的防化学性能、耐久性、附着力、耐磨耐刮性、光泽和硬度等等。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明的目的是提供一种水性不粘涂料的面漆，具有如下优点：

(1)涂料的贮存稳定性高、喷涂缺陷少。

(2)涂层的可喷涂厚度高、成膜致密性好、防化学性能高、光泽好、涂层硬度较高。

(3)在提高了性能的基础上，保持了涂料原来的经济性。本发明水性不粘涂料的面漆，受氟碳聚合物的性能波动影响小，即使使用下列氟碳聚合物，同样也可以得到良好的涂料贮存稳定性和喷涂应用性能，提高了涂层的防化学性能和耐久性、涂层喷涂厚度和成膜致密性的水性不粘涂料的面漆：

①国内外正在推广的微含全氟辛酸(PFOA)及其盐的氟碳聚合物。

本发明的面漆，优选地以国内外正在推广的微含全氟辛酸(PFOA)及其盐的氟碳聚合物作为涂料的主要原料，从涂料配方上的改进，解决了因全氟辛酸的大幅降低给氟碳聚合物的应用性能带来的消极影响。

②更具有经济性的氟碳聚合物。

本发明的面漆，也优选地以经济型氟碳聚合物，作为涂料的主要原料，是为解决一些经济型氟碳聚合物在应用过程中的存在的质量问题，从涂料配方上的改进，使其涂料性能接近、达到或超过同类高端产品，提高了经济型氟碳聚合物的应用能力，降低了对高端氟碳聚合物的依赖性。

为实现上述目的，本发明提供了一种水性不粘涂料的面漆，由下列质量分数的原料组成：

(1)氟碳聚合物50％-71％，

(2)表面活性剂1.5％-5％，

(3)溶剂2％-6％，

(4)增稠剂0.2％-0.6％，

(5)颜填料0.5％-5％，

(6)纯水余量(即除去上述各原料剩下的含量)；其中，所述氟碳聚合物是由70％-90％的聚四氟乙烯(PTFE)、10％-30％的四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)组成的混合物。

在本发明的具体实施方式中，所述氟碳聚合物中不再使用绝大部分同类面漆配方组份中必有的一种原料：四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)。

在本发明的具体实施方式中，所述表面活性剂，由下列原料组成：

①非离子乳化剂、分散剂；

②阴离子乳化剂、分散剂；

③非离子润湿分散剂兼职消泡剂；

④阴离子流平剂；

⑤阴离子颜料分散剂。

在本发明的具体实施方式中，所述溶剂，由下列原料组成：

①多元醇胺，要求其沸点介于350℃-370℃，并且可溶解于水、二甲苯、石油醚和十二醇。

②杂环酮，要求其沸点介于200℃-300℃，并且可溶解于水、二甲苯、石油醚和十二醇。

③醇醚，要求其沸点介于100℃-200℃，并且可溶解于水、二甲苯、石油醚和十二醇。

④难溶于水的溶剂，至少一种选自二甲苯、石油醚和十二醇。

在本发明的具体实施方式中，所述增稠剂选自黄原胶。

在本发明的具体实施方式中，所述颜填料由下列原料组成：

①颜料，选自380℃烘烤15分钟不变色、无毒、耐酸碱颜料，优选自炭黑、群青、铝粉、珠光粉和钛白粉。

②填料，选自380℃烘烤15分钟不分解、无毒、耐酸碱、耐磨填充料，优选自钛白粉、硫酸钡和纳米碳化硅。

在本发明的具体实施方式中，按配方制成的水性不粘涂料的面漆，其粘度特征在于：典型的假塑性，涂料静态粘度，使用涂NK-2粘度杯，在25℃测试，粘度为35”-80”；施工应用时，涂料受到压缩空气或其它压力带来的剪切力作用，粘度能立即被剪切稀化至大约在12”-20”；在涂料施工到工件表面上之后，由于失去了剪切力，其表观粘度很快反弹回起始粘度35”-80”。

具体实施方式

本发明的水性不粘涂料的面漆，由下列质量分数的原料组成：

(1)氟碳聚合物50％-71％，

(2)表面活性剂1.5％-5％，

(3)溶剂2％-6％，

(4)增稠剂0.2％-0.6％，

(5)颜填料0.5％-5％，

(6)纯水余量(即除去上述各原料剩下的含量)；其中，所述氟碳聚合物是由70％-90％的聚四氟乙烯(PTFE)、10％-30％的四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)组成的混合物。

一、以下对本发明的各个组份进行详细描述：

(1)氟碳聚合物

本发明所述氟碳聚合物是由下列质量分数的原料，组成的混合物：

①聚四氟乙烯(PTFE)，折成固体质量分数在70％-90％，

②四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)，折成固体质量分数在10％-30％。

本发明申请文件中所述的“固体”或“固体含量”，均是指原料或涂料经过380℃×10min烘烤后所得到的固体或固体含量。

所述聚四氟乙烯(PTFE)，可以全部是PTFE的分散液，也可以混入一定量的超细粉形态的PTFE。

PTFE的分散液，是指胶体大小的聚合物树脂颗粒在水介质中的稳定分散体状态。

本发明对PTFE的分散液没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。优选的聚四氟乙烯分散液，固体含量为50％-70％，聚合物分子量为10⁶-5×10⁶、融点为315℃-327℃、粒径小于0.5微米、380℃的熔融粘度为10⁷-10¹¹Pa.s、表面活性剂的含量为5％-7％、分散液PH值为8-11、分散液在0-49℃的保质期大于半年。

PTFE超细粉，是一种具有熔体流动性能的低分子量PTFE微粉。

本发明对PTFE超细粉没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。优选的PTFE超细粉，聚合物分子量为10⁴-2×10⁵、融点为315℃-327℃、粒径小于5微米、380℃的熔融粘度为10⁴-10⁶Pa.s。

所述四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(FEP)，优选自FEP的分散液。

本发明对FEP分散液没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。优选的FEP分散液，固体含量为40％-60％，聚合物分子量为10⁵-2×10⁵、融点为245℃-275℃、粒径小于0.5微米、380℃的熔融粘度为10⁴-10⁵Pa.s、表面活性剂的含量为4％-6％、分散液PH值为8-10、分散液在0-49℃的保质期大于半年。

在本发明的面漆配方中，超细粉形态的PTFE和FEP的总量，不要超过氟碳聚合物固体总量的10％。

本发明不粘涂料的面漆，所述原料氟碳聚合物，不再使用绝大部分同类面漆配方组份中必有的一种原料：四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)。

本发明不粘涂料的面漆，所述原料氟碳聚合物，可选自符合上述要求的所有PTFE和FEP。

本发明不粘涂料的面漆，所述原料氟碳聚合物，优选选择国内外正在推广的微含全氟辛酸(PFOA)及其盐的氟碳聚合物作为涂料的主要树脂。所谓的“微含”，当前通常是指PFOA及其盐在氟碳聚合物及分散液中的含量小于50PPM。

本发明不粘涂料的面漆，所述原料氟碳聚合物，也优选选择经济型氟碳聚合物。所谓的“经济型氟碳聚合物”，是指氟碳聚合物的市场售价比同类高端产品的平均价格在同一市场的售价至少低20％以上。

氟碳聚合物在本发明涂料组合物所占的重量百分比范围为50％-71％。

(2)表面活性剂

本发明所述组份表面活性剂，由下列原料组成：

①非离子乳化剂、分散剂，至少一种选自十二烷基聚氧乙烯醚、十六烷基聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚。

②阴离子乳化剂、分散剂，至少一种选自十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠。

③非离子润湿分散剂兼职消泡剂，选自乙氧基化炔二醇润湿分散剂兼职消泡剂。

④阴离子流平剂，选自氟改性丙烯酸钠盐。

⑤阴离子颜料分散剂，至少一种选自聚丙烯酸钠盐和聚丙烯酸铵盐。

(3)溶剂

本发明所述组份溶剂，由下列原料组成：

①多元醇胺，要求其沸点介于350℃-370℃，并且可溶解于水、二甲苯、石油醚和十二醇。

优选选择三乙醇胺。

②杂环酮，要求其沸点介于200℃-300℃，并且可溶解于水、二甲苯、石油醚和十二醇。

优选选自1，4-丁内酯和N-甲基吡咯烷酮。

③醇醚，要求其沸点介于100℃-200℃，并且可溶解于水、二甲苯、石油醚和十二醇。

优选选自乙二醇单丁醚和丙二醇甲醚。

④难溶于水的溶剂，至少一种选自二甲苯、石油醚和十二醇。

(4)增稠剂

本发明所述组份增稠剂，选自黄原胶。

黄原胶，也称作为黄胶、汉生胶，是一种多糖聚合物，属于一种高分子的阴离子，亲水性很强，其水溶液为粘稠的胶状物。

黄原胶具有很强的耐酸、碱、盐、热等特性。黄原胶最显著的特性是其控制液体流变性质的能力，它即便在低浓度时也可形成高粘度的、典型的非牛顿溶液，具有明显的假塑性(即随着剪切速率的增大，其表观粘度迅速降低)。

黄原胶没有任何的毒副作用，美国FDA于1969年批准可将其作为不限量的食品添加剂，1980年，欧洲经济共同体也批准将其作为食品乳化剂和稳定剂。

(5)颜填料

本发明所述组份颜填料，由下列原料组成：

①颜料，选自380℃烘烤15分钟不变色、无毒、耐酸碱颜料。本发明可以依据颜色的要求而选择适当的颜料，优选自炭黑、群青、铝粉、珠光粉、和钛白粉。

②填料，选自380℃烘烤15分钟不分解、无毒、耐酸碱、耐磨填充料。本发明可以依据涂层耐磨及硬度的要求而选择适当的填料，优选自钛白粉、硫酸钡和纳米碳化硅。

本发明所提供的原材料，全部可以通过市售原料获得。

二、应用介绍

本发明的水性不粘涂料的面漆，主要用于工业、小家电及家用炊具上的不粘涂层，如不粘锅、不粘烤盘、不粘容器、不粘底座或底板、辊筒辊轴、滑槽、脱模模具、刀片等等。

工业、小家电或家用炊具的基材，可以选自卷铝、压铸铝、阳极化铝、不锈钢、冷轧钢、搪瓷、陶瓷和玻璃。这些材料可以是形成整个基材，也可是在复合材料的情况下，只形成基材的表面。

工业、小家电或家用炊具的基材，在涂覆不粘涂料前，最好先进行相关的表面基材处理工作，如：

(1)粗糙化处理，是为了赋予涂层对基材更好的附着力。主要方法有喷砂、酸洗、打磨等等，建议基材的粗糙度处理标准为：2-5微米。

(2)除油处理，是为了赋予涂层对基材更好的附着力。主要方法有碱洗和进高温炉受热分解等等。

(3)除尘处理，是为了赋予涂层更好的防化学性能，和对基材更好的附着力。主要的方法是简易的吹风即可。

本发明的水性不粘涂料的面漆，属于两层或两层以上的涂履体系的面漆，对基材没有附着力，不能直接涂履在基材表面；它适用于除底层以外的其它任何涂层，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。

涂履本发明的水性不粘涂料的面漆之前，至少要喷一层水性不粘涂料底漆。水性不粘涂料底漆，选自水性两层或两层以上的涂履体系的底漆。底漆的主要作用是提供对基材的附着力和对面漆的结合力，底漆配方没有具体限制，只要不对本发明的发明目的产生限制即可。

在具体实施例中，提供了一个当前市场较为通用的底漆参考配方，用此配方的底漆，和本方明的面漆，组成一个两层体系的完整的不粘表面，以配合本发明面漆的各项测试。

底漆的最佳涂履厚度(干膜厚度)为8-10微米，建议控制在6-15微米。

涂履完底漆的湿膜后，需要进行低温烘烤，以去除底漆中大部分的水分。

底漆低温烘烤的参考条件为：涂层整体(包括涂层表面和底面)实际受热，100℃-200℃大于90秒即可。

待烘烤完毕后的底漆表面冷却至50℃以下，再涂覆本发明的水性不粘涂料的面漆。本发明的面漆最佳涂履厚度(干膜厚度)为15-18微米，建议控制在13-20微米。

涂履完底漆和面漆的湿膜后，分别进行低温烘烤和高温烘烤，低温和高温烘烤，可以在同一个炉中进行，也可以分开进行。

低温烘烤的目的是彻底脱去底漆和面漆中的水份，和部分非成膜物质(如溶剂、表面活性剂、增稠剂等等)，低温烘烤的参考条件为，涂层整体(包括涂层表面和底面)实际受热，100℃-380℃的升温及保温时间大于5分钟。

高温烘烤的目的，一是赋予底漆和面漆中的氟碳聚合物和其它聚合物的熔融成膜；二是彻底分解或脱去底漆和面漆中的非成膜物质(如溶剂、表面活性剂、增稠剂等等)，以免除这些非成膜物质对涂层的整体性能产生干扰。

高温烘烤的参考条件为：涂层整体(包括涂层表面和底面)实际受热，380℃-400℃ 15-10分钟。

涂层高温烘烤完毕后，与基材一起降至室温，完成了不粘表面的施工工艺。

主要优点

本发明提供了一种水性不粘涂料的面漆，具有以下的优点：

本发明水性不粘涂料的面漆，受氟碳聚合物的性能波动影响小，即使使用下列氟碳聚合物，同样也可以得到良好的涂料贮存稳定性、喷涂应用性能，提高了涂层的防化学性能和耐久性、涂层喷涂厚度和成膜致密性的水性不粘涂料的面漆。

①国内外正在推广的微含全氟辛酸(PFOA)及其盐的氟碳聚合物作为涂料的主要树脂。

本发明面漆，优选地以国内外正在推广的微含全氟辛酸(PFOA)及其盐的氟碳聚合物，作为涂料的主要原料，从涂料配方上的改进，解决了因全氟辛酸的大幅降低给氟碳聚合物的应用性能带来的某些消极影响。

②更具有经济性的氟碳聚合物。

本发明面漆，也优选地以经济型氟碳聚合物，作为涂料的主要原料，是为解决一些经济型氟碳聚合物在应用过程中的一些可能存在的质量问题，从涂料配方上的改进，使其涂料性能接近、达到或超过同类高端产品，提高了氟碳聚合物的应用能力，降低了对高端氟碳聚合物的依赖性。

以下为本发明不粘涂料的面漆优点的具体介绍：

一、涂料的贮存稳定性高、施工应用缺陷少。

①本发明选用的增稠剂为具有典型的剪切稀化特征的增稠剂。所以涂料在静态存放下，涂料自身具有相当高的粘度，为35-80”，远远大于常规面漆的12-20”。高粘度的涂料体系，有效阻止了涂料中氟树脂和填充料的重力下沉、粒子之间的聚集抱团。而当涂料在施工应用时，例如喷涂时，受剪切力作用，粘度在涂料出喷枪口的一刹那，迅速变低(大约在12-20”)，保证了涂料在基材上的润湿和流平。

②本发明选用的表面活性剂包括：

(a)非离子乳化剂/分散剂，负责树脂和颜填料的分散；溶剂的乳化及分散。

(b)阴离子乳化剂/分散剂，负责分散树脂和颜料，并赋予涂料粒子表面大量的负电荷，使涂料粒子间具有强烈的静电斥力，降低因粒子间的相互碰撞而发生聚积的可能性；

作用二是更好地乳化及分散涂料中的溶剂。

(c)非离子润湿分散剂兼职消泡剂，降低涂料的表面张力，提高面漆在底漆表面的铺展和渗透；

作用二是分散涂料中的颜料和填料；

作用三是辅助分散涂料中的溶剂

作用四是兼具消泡剂的作用。

(d)阴离子流平剂，改善流平。

(e)阴离子颜填料分散剂，分散颜填料。

所以，各种表面活性剂之间，分工明确，各饲其职，各取所长，很好地保证了涂料的稳定性和喷涂应用性能。

③本发明选用的不溶于水的溶剂，如二甲苯、石油醚和十二醇，也是目前市场上水性不粘涂料面漆常用的成膜助剂和兼职增稠剂。由于这些溶剂的水溶性很差，所以它们在水性涂料体系中的分散状态及稳定性，将会直接影响到涂料的贮存稳定性，其它此类常规水性不粘面漆配方也经常出现此类问题。

本发明面漆配方中，为了更好的乳化/分散这些不溶于水的溶剂，通过多次试验，提供了效果更好的表面活性剂的搭配组合：非离子乳化剂/分散剂、阴离子乳化剂/分散剂和非离子润湿分散剂组成的混合表面活性剂，使水、不溶于水溶剂、表面活性剂和助溶剂更容易形成稳定的微乳状态或接近微乳状态。微乳是一种热力学相当稳定的分散体系。

同时，为了更好的分散这些不溶于水的溶剂，本发明面漆配方提供了数种助溶剂。这些助溶剂既可以与这些不溶于水的溶剂混溶，又可以与水混溶。助溶剂配合表面活性剂的使用，从多方位、多角度稳定了不溶于水的溶剂在水中的稳定分散状态。

为了更好得达到上述条件，本发明面漆配方选用的助溶剂是由碱性环境的多元醇胺、醇醚和杂环酮组成，这些助溶剂在水、油介质中的溶解度均非常优秀，为不溶与水的溶剂在水性体系的分散及稳定性提供了优秀的辅助作用。

与此同时，可以理解的是，一个稳定性非常高的涂料分散体，在施工应用时，也会将可能性的应用缺陷降至最低，并在实际的应用中得到确认。

二、最大可喷涂厚度(临界开裂厚度)高：

①本发明配方中所用的增稠剂，辅助作用是帮助成膜。

由于此增稠剂具有典型的假塑性，所以在涂料施工到工件表面上之后，例如喷涂，由于失去了空气的剪切力，其表观粘度迅速反弹回起始粘度35-80”，使涂层粒子间迅速形成一个高粘的连接结构，牵制了开裂的开成。

②本发明配方所用的溶剂型成膜助剂，在常规二甲苯、石油醚和十二醇的基础上，加入了多种高沸点溶剂，由醇醚类、杂环酮类和多元醇胺类溶剂组成。

(a)其中杂环酮类溶剂，更好地软化了PTFE和FEP粒子，降低了树脂的玻璃化转变温度，为氟碳聚合物的熔融流动性能，创造了更好的环境。

(b)本发明配方所选用的助溶剂，是由多种具有不同沸程的溶剂组成，从100℃左右的低温挥发，至380℃前的高温烘烤，搭配成均匀的阶段性的沸程排布，如下例溶剂的组合：

(1)醇醚，要求其沸程介于100℃-200℃，蒸汽压稍高，

(2)杂环酮，要求其沸程介于200℃-300℃，蒸汽压较低，

(3)多元醇胺，要求其沸程介于350℃-370℃，蒸汽压极低。

多种溶剂搭配成均匀的阶段性的沸程排布，改变了其它同类配方，由于挥发份组分单一，而造成的沸程集中于某一点；或即使有多种溶剂，但没有考虑到沸程排布，造成沸程在某一点可能过分拥挤，而其它点空白的局面。

如果配方中，挥发份沸程整体偏低，氟碳聚合物彻底成膜前涂膜已非常干燥，会造成涂膜的干膜粗糙、不平整、连续性和致密性欠佳，对涂膜的外观及整体性能造成不利影响。

如果配方中，挥发份沸程整体偏高，且含量比较大，如果涂层在高温烘烤时升温太快，便会引起挥发份的剧烈沸腾，造成涂膜鼓泡甚至揭起。

多种溶剂搭配成均匀的阶段性的沸程排布，并考虑到其蒸汽压高低，其优点在于，涂层湿膜在在从常温到400度的烘烤过程中，挥发份是温和地、均匀地、阶段性的挥发去除，为氟碳聚合物在润湿状态下的熔融流动并均匀成膜，和颜填料在氟碳聚合物彻底成膜前的均匀排布，创造了更好的环境。

正如上述①②所具体介绍的配方优势，所以赋予了涂膜在高温加工成型过程中良好的熔融流平和致密性，降低了涂膜出现膨松、针孔、缝隙或开裂的可能性；为涂料在高温加工成膜过程中，创造了较高的临界开裂厚度，同时涂料也可以达到厚喷的要求。

本发明水性不粘面漆的最大可施工厚度(临界开裂厚度)，大于40微米。

三、防化学性能高：

①由于该发明涂层的最大可施工厚度(临界开裂厚度)高，这已在上面的优势二做了具体介绍，所以涂层可以施工得更厚；涂膜成膜致密性高、涂层缺陷(膨松、针孔、缝隙或开裂)少，因此防化学侵蚀能力也就得到了提高。

②本发明配方选用的除聚四氟乙烯(PTFE)外的第二种氟碳聚合物，用四氟乙烯/六氟丙烯的共聚物(FEP)，取代了常规同类配方所常用的全氟烷基乙烯基醚与四氟乙烯的共聚物(PFA)。

常规水性不粘涂料的面漆，考虑到其主要原料聚四氟乙烯(PTFE)有一明显的缺陷：因为其熔融粘度非常高，流平困难，涂膜容易形成针孔。为了堵平可能性的针孔，提高涂层的防化学能力，通常会在配方中混入一定量的第二种氟碳聚合物：全氟烷基乙烯基醚与四氟乙烯的共聚物(PFA)，它具有比PTFE更好的熔融流动性能；同时也靠它来提高涂层的光泽和硬度，可谓一举多得。但PFA最大的缺点就是，价格昂贵，(以国产PFA/PTFE对比为例，固体价格比值大约在5-10∶1)。由于高成本，限制了它在配方中的添加量，涂层防化学能力也就打了折扣。

由于FEP的成膜致密性和表面低能性非常优秀，其防化学性能和不粘性远远超过PTFE，也优于PFA，但价格却远远低于PFA。所以FEP的添加量便得到了非常大的提升空间。(国内市场PFA/FEP价格比值参考，大约为3-4∶1)。足够量的FEP与PTFE组成了混合氟碳聚合物的膜，此混合涂膜彻底弥补了PTFE涂膜的熔融流平缺陷，大大提高了涂层的防化学性能。

从上述论述看来，本发明的面漆配方，在继续保持了经济性的前提下，提高了涂料的贮存稳定性、施工应用性能；提高了涂层的施工厚度和成膜致密性；提高了涂层的防化学性能和耐久性；在其它性能方面：不粘性、耐温、光泽和硬度方面均可达或超过国内外同类产品的大致水平。

试验方法

一、涂料稳定性测试

将配制好的涂料成品500g，装入500ml棕色玻璃瓶中，常温和49℃环境各放置6个月后，开瓶检测：

①气味正常，无发臭味道。

②涂料表面无漂浮油滴。

③勺子探入瓶底测试，沉底较少、或沉底软且不粘，手动搅拌三分钟内即可重新分散均匀。

④过滤无滤渣或滤渣非常少。(滤网孔径选择参照：要稍大于颜填料的最大粒径)

⑤粘度测试，与原始数据对比无异常或变化较小。

⑥喷涂测试，调喷枪至正常压力和流量状态，先连续不间歇喷涂5分钟，再以喷5秒、停5秒的方式进行15分钟操作，要求整个过程不堵枪、测试板面无颗粒、湿膜无缺陷。

⑦涂层综合测试无异常或变化较小。

二、最大可施工厚度(临界开裂厚度)测试

首先喷涂常规两层体系水性不粘涂料的底漆，基材可选自长方形的卷铝铝板，参考尺寸：长25CM，宽5CM，厚度2MM。

底漆的最佳涂履厚度(干膜厚度)为8-10微米，建议控制在6-15微米。

涂履完底漆的湿膜后，需要进行低温烘烤，以去除底漆中大部分的水分。

底漆低温烘烤的参考条件为：涂层整体(包括涂层表面和底面)实际受热，100℃-200℃大于90秒即可。

待烘烤完毕后的底漆表面冷却至50℃以下，再涂覆本发明的水性不粘涂料的面漆。

喷涂面漆时，需遵循下面的两个步骤：

(1)喷涂面漆前，先用宽胶纸将底漆样板的一半遮住，待面漆喷涂完毕后，再将胶纸去除，送入烘箱中进行低温烘烤和高温烘烤。这样铝板的一半是喷涂了底漆和面漆，另一半因为胶纸的遮挡，只喷涂了一层底漆。

(2)喷涂面漆时，由铝板的一边至另一边，要逐渐加大面漆的喷涂厚度，这样就形成了一个均匀的面漆厚度梯度。

面漆喷涂完毕后，即可进行涂层湿膜的低温烘烤和高温烘烤。

低温烘烤的参考条件为，涂层整体(包括涂层表面和底面)实际受热，100℃-380℃的升温及保温时间大于5分钟。

高温烘烤的参考条件为：涂层整体(包括涂层表面和底面)实际受热，380℃-400℃ 15-10分钟。

涂层烘烤完毕后，样板降至室温，用10倍放大镜观察涂履了底漆和面漆的涂层表面。由低厚度一边逐渐向高厚度一边仔细观察，直到发现有明显的开裂。

测厚计测量出现明显开裂点附近，底漆的厚度，及底漆和面漆的总厚度，总厚度减去底漆的厚度，即为开裂点附近面漆单层的厚度------也就是该面漆最大可施工厚度(临界开裂厚度)。

三、防化学性能测试

纯铝板，表面粗糙度处理2-5微米。

首先喷涂常规两层体系水性不粘涂料的底漆，底漆的最佳涂履厚度(干膜厚度)为8-10微米，建议控制在6-15微米。

涂履完底漆的湿膜后，需要进行低温烘烤，以去除底漆中大部分的水分。

底漆低温烘烤的参考条件为：涂层整体(包括涂层表面和底面)实际受热，100℃-200℃大于90秒即可。

待烘烤完毕后的底漆表面冷却至50℃以下，再涂覆本发明的水性不粘涂料的面漆。

面漆的最佳喷涂厚度为15-18微米，控制范围在13-20微米。

面漆喷涂完毕后，即可进行涂层湿膜的低温烘烤和高温烘烤。

低温烘烤的参考条件为，涂层整体(包括涂层表面和底面)实际受热，100℃-380℃的升温及保温时间大于5分钟。

高温烘烤的参考条件为：涂层整体(包括涂层表面和底面)实际受热，380℃-400℃ 15-10分钟。

高温烘烤后的样板，降至室温备用，做如下测试：

①耐盐水测试，

10％盐+90％纯水，加热至100度沸腾，泡24小时，目测，要求无斑点、鼓泡或腐蚀点。

目测完毕后，马上进行划百格附着力测试，将样板洗净，在涂层上用刀片在划格器的帮助下按此尺寸划100个正方形的格子：10个×10个×2mm×2mm，使用3M898工业胶带将划好的百格覆盖并压紧，然后再迅速撕下；然后更换新的胶带带再操作一次，要求涂层无脱落。

②耐酸测试，

10％醋酸，常温浸泡7天，为防止醋酸挥发，及时用醋酸控制测试全程PH在3-4，测试完毕后，目测，要求无斑点、鼓泡或腐蚀点。

目测完毕后，马上进行划百格附着力测试，将样板洗净，在涂层上用刀片在划格器的帮助下按此尺寸划100个正方形的格子：10个×10个×2mm×2mm，使用3M898工业胶带将划好的百格覆盖并压紧，然后再迅速撕下；然后更换新的胶带再操作一次，要求涂层无脱落。

③耐碱测试

5％碳酸氢钠，常温浸泡100小时，目测，要求无斑点、鼓泡或腐蚀点。

目测完毕后，马上进行划百格附着力测试，将样板洗净，在涂层上用刀片在划格器的帮助下按此尺寸划100个正方形的格子：10个×10个×2mm×2mm，使用3M898工业胶带将划好的百格覆盖并压紧，然后再迅速撕下；然后更换新的胶带带再操作一次，要求涂层无脱落。

四、不粘测试

基材可选择平底铝锅，基材表面处理和涂料施工工艺可参照上面防化学性能测试中的详细介绍。

将涂好不粘涂层的平底锅，放在电炉上加热，表面温度至180℃时，将备好的鸡蛋打入，再加热3-4分钟，将鸡蛋铲起；连续操作5个循环，要求锅底表面无残留鸡蛋渣。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明；需要说明的是，实施例中所列举的所有氟碳聚合物，均选自目前市场上相对经济性的品种。

实施例

表1-水性不粘涂料的面漆配方

表2-水性不粘涂料的面漆配方

表3-水性不粘涂料的面漆配方

表1、2、3特殊原料介绍：

①山东东岳高分子材料有限公司生产的聚四氟乙烯分散液，固体含量为60％，牌号为DF-302，PFOA含量正常。

②山东东岳高分子材料有限公司生产的聚四氟乙烯分散液，固体含量为60％，牌号为DF-302-(脱PFOA工艺，PFOA含量小于50ppm)。

③中吴晨光化工研究院生产的聚四氟乙烯分散液，固体含量为60％，牌号为SFN-1，PFOA含量正常。

④上海三爱富新材料股份有限公司生产的聚四氟乙烯微粉，固体含量为100％，牌号为TP200，不含PFOA。

⑤上海三爱富新材料股份有限公司生产的聚四氟乙烯/六氟丙烯分散液，固体含量为50％，牌号为FR463，PFOA含量正常。

⑥美国气体化学生产的润湿分散剂兼职消泡剂Sufynol-104E。

⑦北京市华通瑞驰技工贸公司生产的氟改性丙烯酸类流平剂，牌号为SRF-165。

⑧美国罗门哈斯公司生产的聚丙烯酸钠盐颜料分散剂，牌号为快易。

⑨武汉远城科技发展有限公司生产的精细化工级别的黄原胶。

表4-配合本发明(水性不粘涂料的面漆)测试的底漆常用参考配方

表4特殊原料介绍：

(1)山东东岳高分子材料有限公司生产的聚四氟乙烯分散液，固体含量为60％，牌号为DF-302，PFOA含量正常。

(2)上海三爱富新材料股份有限公司生产的聚四氟乙烯/六氟丙烯分散液，固体含量为50％，牌号为FR463。

(3)陶氏化学生产的非离子表面活性剂，牌号为Triton X-100。

(4)美国罗门哈斯公司生产的聚丙烯酸钠盐颜料分散剂，牌号为快易。

(5)美国气体化学生产的润湿分散剂兼职消泡剂Sufynol-104E。

(6)北京市华通瑞驰技工贸公司生产的高粘度PAI，固体含量为25％。

表5-综合性能测试

测试项目	面漆配方1	面漆配方2	面漆配方3	面漆配方4
					涂膜厚度	15-20um	15-20um	15-20um	15-20um
涂膜光泽，60°角①	＞30	＞30	＞30	＞30
					涂膜硬度②	≥2H	≥2H	≥2H	≥2H
常温6个月稳定性测试	通过	通过	通过	通过
					49℃恒温6个月稳定性测试	通过	通过	通过	通过
最大可喷涂厚度(临界开裂厚度)测试	≥40um	≥40um	≥40um	≥40um
					防化学-耐盐测试	通过	通过	通过	通过
防化学-耐酸测试	通过	通过	通过	通过
					防化学-耐碱测试	通过	通过	通过	通过
不粘测试	通过	通过	通过	通过

测试项目	面漆配方5	面漆配方6	面漆配方7	面漆配方8	面漆配方9
						涂膜厚度	15-20um	15-20um	15-20um	15-20um	15-20um
涂膜光泽，60°角①	＞30	＞30	＞30	＞30	＞30
						涂膜硬度②	≥2H	≥2H	≥2H	≥2H	≥2H
常温6个月稳定性测试	通过	通过	通过	通过	通过
						49℃恒温6个月稳定性测试	通过	通过	通过	通过	通过
最大可喷涂厚度(临界开裂厚度)测试	≥40um	≥40um	≥40um	≥40um	≥40um

测试项目	面漆配方5	面漆配方6	面漆配方7	面漆配方8	面漆配方9
						防化学-耐盐测试	通过	通过	通过	通过	通过
防化学-耐酸测试	通过	通过	通过	通过	通过
						防化学-耐碱测试	通过	通过	通过	通过	通过
不粘测试	通过	通过	通过	通过	通过

表5附加说明：

①光泽测试的基材表面为光板，不进行粗糙化处理。

②涂膜硬度测试使用日本三菱铅笔。

另外，表5表格中的“面漆配方1”至“面漆配方9”，均是指在底漆上涂覆的面漆配方1至9。其中底漆参考配方，已在表4做了详细说明；底漆施工工艺，已在“试验方法”章节作了详细说明。

为了保证表5中九组测试，测试条件的公平性，九组底漆和本发明面漆的施工厚度和烘烤条件基本上达到了一致。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种水性不粘涂料的面漆，其特征在于，由如下质量分数的成份组成：氟碳聚合物50％-71％、表面活性剂1.5％-5％、溶剂2％-6％、增稠剂0.2％-0.6％、颜填料0.5％-5％、纯水余量；其中，所述氟碳聚合物的固体是由70％-90％的聚四氟乙烯、10％-30％的四氟乙烯/六氟丙烯共聚物组成的混合物。

2.根据权利要求1所述的水性不粘涂料的面漆，其特征在于，所述表面活性剂由下列原料组成：

非离子乳化剂、分散剂；

阴离子乳化剂、分散剂；

非离子润湿分散剂兼职消泡剂；

阴离子流平剂；

阴离子颜料分散剂。

3.根据权利要求2所述的水性不粘涂料的面漆，其特征在于，所述非离子乳化剂、分散剂至少一种选自十二烷基聚氧乙烯醚、十六烷基聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、十二烷基酚聚氧乙烯醚。

4.根据权利要求2所述的水性不粘涂料的面漆，其特征在于，所述阴离子乳化剂、分散剂至少一种选自十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠。

5.根据权利要求2所述的水性不粘涂料的面漆，其特征在于，所述非离子润湿分散剂兼职消泡剂选自乙氧基化炔二醇润湿分散剂兼职消泡剂。

6.根据权利要求2所述的水性不粘涂料的面漆，其特征在于，所述阴离子流平剂选自氟改性丙烯酸钠盐。

7.根据权利要求2所述的水性不粘涂料的面漆，其特征在于，所述阴离子颜料分散剂至少一种选自聚丙烯酸钠盐和聚丙烯酸铵盐。

8.根据权利要求1所述的水性不粘涂料的面漆，其特征在于，所述溶剂由下列原料组成：

多元醇胺，其沸点介于350℃-370℃，并且可溶解于水、二甲苯、石油醚和十二醇；

杂环酮，其沸点介于200℃-300℃，并且可溶解于水、二甲苯、石油醚和十二醇；

醇醚，要求其沸点介于100℃-200℃，并且可溶解于水、二甲苯、石油醚和十二醇；

难溶于水的溶剂，至少一种选自二甲苯、石油醚和十二醇。

9.根据权利要求8所述的水性不粘涂料的面漆，其特征在于，所述多元醇胺为三乙醇胺。

10.根据权利要求8所述的水性不粘涂料的面漆，其特征在于，所述杂环酮至少一种选自1，4-丁内酯和N-甲基吡咯烷酮。

11.根据权利要求8所述的水性不粘涂料的面漆，其特征在于，所述醇醚至少一种选自乙二醇单丁醚和丙二醇甲醚。

12.根据权利要求1所述的水性不粘涂料的面漆，其特征在于，所述增稠剂选自黄原胶。

13.根据权利要求1所述的水性不粘涂料的面漆，其特征在于，使用涂NK-2粘度杯在25℃测试时，静态粘度为35秒至80秒。