CN103805004A - 一种超长耐候、耐盐雾的防腐防锈氟碳涂料 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超长耐候、耐盐雾的防腐防锈氟碳涂料，该涂料是在现有氟碳涂料的基础上加入氟素表面活性剂和纳米填料制得。本发明提供的涂料既保证了氟碳涂料的超长耐候性能，又使得氟碳涂料的耐盐雾、抗腐蚀和防锈性能提升到与其耐候性相同期限的水平，实现了氟碳涂料在海洋或极地/赤道等极限条件下保持超长的完整期。

Description

一种超长耐候、耐盐雾的防腐防锈氟碳涂料

【技术领域】

本发明涉及一种涂料，具体地讲涉及一种超长耐候、耐盐雾的防腐防锈氟碳涂料。

【背景技术】

氟涂料是以含氟共聚树脂或氟烯烃共聚物为主的成膜物质，经加工改性、研磨制成的涂料。由于其含有大量的已知最强的分子健C-F健，加之氟原子固有的理化性质，故具有超长的耐候性、耐热耐寒性、耐盐雾性、耐湿热性、耐酸碱性、耐化学性和抗辐射特性，其分子式为：-[-CH₂CF₂-]_n-。

烘烤型、自干型（双组份）氟碳涂料是目前继聚氨酯涂料、丙烯酸涂料和有机硅涂料之后的综合性能优异的新品种，已广泛地应用在涂料装饰行业的各个领域，因其具有超长的耐候性，而被大量地用在电视塔、天线基站等产品上，可使被涂装的铁塔、架构上的涂膜不被紫外线破坏，保持20年甚至更久期限，然而氟涂料的耐盐雾性能，尤其是在沿海、海岛等地区，很难保持20年或更久，也就是说氟涂料应在防腐防锈上应得到加强，使得涂装在海洋机械等产品上的氟涂料的防腐防锈性能和其在抗紫外线性能上具有同等的期限。

申请号为200910181136.6，发明名称为“一种高含氟量低温固化的氟弹性体涂料及其制法”中公开了该涂料含氟量高（35～75%），且具有优异的耐高温与耐候性。但该发明中只是单纯提高了氟树脂体系中的氟含量，增加了涂料的成本。申请号为：200610031354.8，发明名称为“纳米二氧化钛改性氟碳涂料及制备工艺与应用”中公开了采用锐钛矿型纳米TiO₂和金红石型纳米TiO₂混合物添加到现有氟碳涂料中，添加比例为：锐钛矿型TiO₂和金红石型纳米TiO₂混合物：氟碳涂料的重量比为1～4：100；其中锐钛矿型纳米TiO₂和金红石型纳米TiO₂混合物中，锐钛矿型纳米TiO₂和金红石型安谧TiO₂二者重量配比为4：1。但该发明中采用金红石型纳米TiO₂，尽管提高了氟碳涂料的抗紫外线功能，但纳米级TiO₂提高了涂料的成本。

【发明内容】

既要保证氟碳涂料的超长耐候性能，又要使其耐盐雾、抗腐蚀、防锈性能提升到与其耐候性能期限相同的水平，本发明提供了一种超长耐候、耐盐雾的防腐防锈氟碳涂料，在现有氟碳涂料的基础上加入氟素表面活性剂及纳米填料，实现了氟碳涂料在海洋或极地/赤道等极限条件地域能够完整保持20年左右的完整期。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供了一种超长耐候、耐盐雾的防腐防锈氟碳涂料，该涂料包括氟树脂、固化剂、颜料、填料和溶剂，其中，按质量百分比计，该氟碳涂料中含有2～5%的氟素表面活性剂；本发明氟碳涂料中的氟树脂选用FEVE树脂，其固体氟含量≥25%，固化剂为六亚甲基二异氰酸酯三聚体（HDI三聚体）；颜料包括钛白粉，炭黑；填料为纳米填料，其粒径为1～100nm，纳米填料为CaCO3和/或高岭土；本发明的氟碳涂料中的溶剂为二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯或二乙二醇乙醚醋酸酯中的一种或多种；本发明的氟碳涂料中溶剂为混合溶剂，按重量份计，混合溶剂中二甲苯：醋酸丁酯：丙二醇甲醚醋酸酯：二乙二醇乙醚醋酸酯为1～4：1：1～3：1～2。

本发明在实际操作过程中，氟素表面活性剂采用杜邦公司的氟素表面活性剂ZONYI FS、ZONYI88或225氟素表面活性剂；氟树脂采用东氟JF-2X、JF-3X（上海东氟化工科技有限公司）、东环3F-2X（常熟市东环化工有限公司）；固化剂为3390、N-75（拜耳公司）。

本发明提供了一种超长耐候、耐盐雾的防腐防锈氟碳涂料，该涂料包括氟树脂、固化剂、颜料、填料、助剂和溶剂，其中，氟碳涂料中含有氟素表面活性剂，按质量百分比计，该涂料含有2～5%的氟素表面活性剂。本发明技术方案中的氟树脂为东氟JF-2X、JF-3X（上海东氟化工科技有限公司）、东环3F-2X（常熟市东环化工有限公司）；固化剂为3390、N-75（拜耳公司）；氟素表面活性剂的添加，使得氟碳树脂的间隙得到填充，从而增加了氟碳树脂的强度，因氟素表面活性剂价格高，为了满足能达到1200小时抗腐蚀性能，仅需添加2～5%，如为了进一步增加耐候性并考虑成本需求，可进一步增加氟素表面活性剂的含量，保证产品达到更高要求。

本发明提供的氟碳涂料中含有纳米填料，按质量百分比计，涂料含有1～10%的纳米填料，纳米填料的粒径为1～100nm，纳米填料为CaCO₃和/或高岭土，其中CaCO₃的粒径为1～100nm，CaCO₃占涂料质量百分比的1～10%。

过去氟涂料只能保证20年的涂料粉化、变色等指标合格，而达不到无锈蚀的完整漆膜标准。本发明提供的氟碳涂料在耐盐雾、防腐防锈方面进行了改良，使得本发明提供的氟碳涂料在耐盐雾、抗腐蚀、防锈上有了质的突破，实现与其耐候性能具有相同的使用期限的水平。

过去人们认为尽可能地阻止氧和水到达钢铁表面就能达到防腐防锈的目的，但近来又提出湿附着力的概念，即：如果湿附着力足够大，并在钢铁表面不发生位移，就能保护钢铁不受腐蚀。本发明中采取的措施是：在现有氟碳涂料的中加入氟素表面活性剂，氟碳树脂中的高分子链中含有大量的C-F健，其分子结构稳定，加入的氟素表面活性剂附在油漆表面微孔能锚固成坚固、持久的结晶保护层，因为氟素表面活性剂的表面张力低于水、油，它的高分子骨架侧链上的氟素表面活性剂在外层形成拒水拒油层，这就更进一步地提高了氟碳涂料的耐盐雾、防腐防锈能力，使得本发明提供的氟碳涂料可在-60℃～150℃环境中连续工作。

由于涂层存在微孔，环境中的氧气、水等其它腐蚀介质可渗透到基体金属表面，这是成为电化学腐蚀的主要诱因，但常规有机涂层无论其致密性有多优良，都不可能形成完全的致密涂层。本发明的技术方案中除在现有的氟碳涂料基础上添加氟素表面活性剂外，还加入纳米填料。由于纳米（粒径在1～100nm之间）材料的加入，微观上，正好可填充常规涂层中无法避免的“孔结构”，阻止了各种腐蚀介质的渗透，提高了涂层的耐腐蚀性能。纳米填料的定量加入，既不会使油漆增稠也不影响实干速度，在增加了涂膜厚度、耐磨性、提高机械强度和附着力的基础上，使得本发明的氟碳涂料的防腐防锈能力进一步提升。

可在本发明提供的技术方案的基础上，根据实际需要，选择颜色填料加入其中，在达到对高耐候、耐盐雾及防腐防锈性能的同时满足对色彩丰富多样的要求；尤其是满足户外恶劣环境（赤道/海洋性气候等极限气候条件下）的高要求。

本发明采用的FEVE树脂的固体氟含量达到25%以上，相对含量在90%以上。相对于铁道部桥梁保护涂装标准TB/T1527-2004、日本标准规定了15%以上的含量指标、HG/T3792标准规定的含量为18%及交通行业标准JT/T695-2007《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》中含量应大于等于20%的标准均高，因而本发明提供的防腐防锈涂料确保了工程涂装在20年内无开裂、起泡、锈蚀、粉化和剥落的现象。

本发明提供的氟碳涂料检测方法见表1：

表1检测方法

样品检测结果：见表2、3。

表2试验结果

指标	本发明
		颜色	可提供各种颜色。
光泽	有光、哑光、无光
		闪点	27℃
密度	约1.16kg/m2(以30μm干膜计，不含损耗)
		干膜厚度	30μm
干燥时间	自干型：表干（25℃）0.5h；
		配比	甲（涂料）：乙（固化剂）＝10～14：1（重量比）
涂装间隔	最短2h，最长7d
		熟化期	10min
适用期	25℃，4h
		贮藏期限	6个月

表3产品质量性能指标

将对照组1和对照组2在相同条件下进行试验，对照组1的耐盐雾时限为900h，对照组2的耐盐雾时限为800h。

对照组1：

氟树脂    45     金红石钛粉 22     色素碳黑   0.2

填充粉料  12     溶剂       12     HDI三聚体  10。

对照组2：

氟树脂         45     金红石钛粉 22     色素碳黑   0.2

氟素表面活性剂 6      溶剂       12     HDI三聚体  10。

本发明防腐防锈涂料：

氟树脂         45     金红石钛粉 22     色素碳黑   0.2

氟素表面活性剂 6      填充粉料   12     溶剂       6

HDI三聚体      10。

本测试中3个试验组（本发明防腐防锈涂料和对照组1、2）采用的氟素表面活性剂为杜邦公司氟素表面活性剂ZONYI FS，FEVE氟树脂采用中昊化工有限公司生产的ZH-04型树脂，填充粉料为纳米级CaCO₃，固化剂为3390，溶剂选用配比如下表：

填充粉料为纳米级CaCO₃。

本发明较现有技术而言，具有以下优势：

1)本发明在现有的氟碳涂料中添加氟素表面活性剂，使得整个氟碳树脂体系更致密；

2)本发明中纳米填料的加入，填充了常规涂层无法避免的“孔结构”，阻止了各种腐蚀介质的渗透，提高涂层的耐腐蚀性能；

3)本发明采用的FEVE树脂的固体氟含量为25%，确保工程涂装20年无开裂、起泡、锈蚀、粉化和剥落；

4)本发明提供的涂料具有优异的耐溶剂、耐酸碱性及耐化学腐蚀性；

5)本发明提供的涂料具有抗污染性能和自清洁性能，适用于普通钢材、镀锌件、不锈钢、铝型材等多种底材表面；

6)本发明提供的氟碳涂料在保证超长耐候性的同时具有超强耐盐雾及防腐防锈性能。

【具体实施方式】

根据本发明的技术方案及实际需求可制得各种颜色的涂料，在说明书中仅以灰色为例进行描述。

在具体实施过程中，氟素表面活性剂采用杜邦公司的氟素表面活性剂ZONYI FS系列，包括8740氟素表面活性剂；氟树脂采用东氟JF-2X、JF-3X（上海东氟化工科技有限公司）、

东环3F-2X（常熟市东环化工有限公司）；固化剂为3390、N-75（拜耳公司）。

实施例1

JF-2X      45     金红石钛粉  24     色素碳黑  0.2

ZONYI FS   2      纳米级CaCO₃ 8      溶剂      11

3390固化剂 9。

实施例2

JF-3X      45     金红石钛粉  22     色素碳黑  0.2

ZONYI 88   6     纳米级高岭土 2      溶剂      13

N-75固化剂 10。

实施例3

3F-2X      50     金红石钛粉  23     色素碳黑  0.2

杜邦225    5      纳米级高岭土 10    溶剂      12

N-75固化剂 9。

实施例4

3F-2X      50     金红石钛粉  24     色素碳黑  0.2

ZONYI FS   4      纳米级CaCO₃ 11     溶剂      11

3390固化剂 10。

实施例5

JF-3X      45     金红石钛粉  24     色素碳黑  0.2

ZONYI 88   3      纳米级CaCO₃ 10     溶剂      12

3390固化剂 9。

实施例6

JF-2X      50     金红石钛粉  23     色素碳黑  0.2

杜邦225    5      纳米级高岭土 8     溶剂      13

N-75固化剂 10。

实施例1～6中的溶剂为混合溶剂，具体配比如下：

实施例1～6中的填充粉料为纳米级CaCO₃或高岭土。

实施例7喷涂工艺

建议涂装道数：涂装二道，自干型：干膜厚度30～60μm。

前道配套用漆：环氧富锌底漆、环氧云铁中间漆、聚氨酯铁红防锈漆等，也可底面合一，不用底漆、中间漆。

涂装方法：刷漆、滚漆、高压无气喷涂、空气喷涂

稀释剂：专用稀释剂

喷嘴口径：1、高压无气喷涂：0.4～0.5㎜；2、空气喷涂：2.0～2.5㎜；

喷出压力：1、高压无气喷涂：15～30Mpa;2、空气喷涂：0.3～0.5Mpa。

稀释量：5～20%（以油漆重量计）

表面处理：如前道漆面已经污染应用适当的方法除去油脂、水、灰尘后再涂装。

施工条件：底材温度须高于露点以上3℃，相对湿度须小于75%。

在普通冷轧板上涂装本发明提供的氟涂料。

在防腐考登板上涂装韩国进口的金刚氟涂料。

本发明提供的氟碳涂料经1200小时盐雾试验未发生任何变化。

本发明提供的超长耐候、耐盐雾防腐防锈涂料经国家涂料质量监督检验中心检测认证。

本发明提供的防腐防锈涂料可用于桥梁、高速公路护栏、石油储罐、石油管道、港口机械、船舶、海上石油机械、钢结构工程、部队方仓、户外箱体、机场等。

尽管结合优选实施例对本发明进行了说明，但本发明并不局限于上述实施例当中，应该理解，在本发明构思的引导下，本领域技术人员可进行各种修改和改进，所附权利要求概括了本发明的范围。

Claims (10)

1.一种超长耐候、耐盐雾的防腐防锈氟碳涂料，该涂料包括氟树脂、固化剂、颜料、填料和溶剂，其特征在于：按质量百分比计，所述氟碳涂料中还含有2～5%的氟素表面活性剂。

2.如权利要求1所述的氟碳涂料，其特征在于：所述氟树脂为FEVE树脂，其固体氟含量≥25%。

3.如权利要求1所述的氟碳涂料，其特征在于：所述氟素表面活性剂为杜帮公司产的ZONYI FS、ZONYI88或225氟素表面活性剂。

4.如权利要求1所述的氟碳涂料，其特征在于：所述固化剂为六亚甲基二异氰酸酯三聚体。

5.如权利要求1所述的氟碳涂料，其特征在于：所述颜料包括钛白粉，炭黑。

6.如权利要求1所述的氟碳涂料，其特征在于：按质量百分比计，所述氟碳涂料含有1～10%的填料。

7.如权利要求1所述的氟碳涂料，其特征在于：所述填料为CaCO₃和/或高岭土。

8.如权利要求1所述的氟碳涂料，其特征在于：所述填料为纳米填料，所述纳米填料的粒径为1～100nm。

9.如权利要求1所述的氟碳涂料，其特征在于：所述溶剂为二甲苯、醋酸丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯或二乙二醇乙醚醋酸酯中的一种或多种。

10.如权利要求8所述的氟碳涂料，其特征在于：所述溶剂为混合溶剂；

按重量份计，所述混合溶剂中二甲苯：醋酸丁酯：丙二醇甲醚醋酸酯：二乙二醇乙醚醋酸酯为1～4：1：1～3：1～2。