CN106280749B - 保温隔热水性氟碳涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种保温隔热水性氟碳涂料及其制备方法，该水性氟碳涂料以重量份计，其包括：(A)氟碳树脂，20～50重量份；(B)有机硅聚合物，5～20重量份；(C)环氧树脂，6～18重量份；(D)不饱和聚酯树脂，4～15重量份；(E)水，10～50重量份。本发明以氟碳树脂为主成膜物质，配合硅丙树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂，各物质之间的性能协同，且成本低，为体系提供优异的防水、高渗透性以及良好的耐磨性和附着力，同时本发明的水性氟碳涂料还具有良好的保温、隔热以及自洁净功能。

Description

保温隔热水性氟碳涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体而言，涉及一种保温隔热水性氟碳涂料及其制备方法。
背景技术
涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。涂料的种类繁多，性能特点上相互区别，市面上出现了各种涂料及其改性涂料。
水性氟碳涂料是由性能优异的水性氟碳树脂为主要成份的环保型单组分氟碳乳液涂料，具有出色的耐久性、易施工性、清洁及长期优异的保光、保色性能，适用于各种建筑物外墙、屋顶及各种建材的超耐久装饰保护涂层，可大大延长建筑物的使用年限。
但是，目前的国内水性氟碳涂料在使用上仍然存在一些问题：
1、附着性能差：氟碳涂料常使用在外墙面，氟碳漆涂层附着力差，需要打底漆；
2、耐水、防水性、渗透性差；
3、耐磨性差：氟碳粉涂层耐磨性能好，氟碳漆涂层韧性较差、不耐磨；
4、保温、隔热性差。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种水性氟碳涂料，其具有防水、高渗透、附着力强以及保温、隔热的性能。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种水性氟碳涂料，以重量份计，其包括：
(A)氟碳树脂，20～50重量份；
(B)有机硅聚合物，5～20重量份；
(C)环氧树脂，6～18重量份；
(D)不饱和聚酯树脂，4～15重量份；
(E)水，10～50重量份。
本发明氟碳乳液分子链中含有C-F键，化学键能高、分子结构特殊而且稳定；硅丙乳液因分子中引入了键能大的硅氧键，在胶粒周围能形成一定厚度和强度的空间网络吸附层，耐水、防水性能优异；环氧乳液由于具有环氧基团，对金属、混凝土、木材等极性底材具有良好的附着力，尤其对湿面也有一定的润湿能力，增强其附着力；不饱和聚酯树脂具有优异的附着力和耐磨性能；本发明以氟碳树脂为主成膜物质，配合硅丙树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂成膜物质，使各物质之间的性能能协同，且成本低，赋予水性氟碳涂料良好的稳定性、防水性、高渗透性和高附着力。
所述组分(A)氟碳树脂为氟碳乳液，所述氟碳乳液中氟含量大于6％；
所述氟碳乳液选自聚氟乙烯乳液、聚偏氟乙烯乳液、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物乳液、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物乳液、四氟乙烯-丙烯共聚物乳液或四氟乙烯-偏氟乙烯-丙烯酸共聚物乳液中的一种或者至少两种的混合物。
所述氟碳乳液选自氟碳乳液DF-01、氟碳乳液PF-01、氟碳乳液GHSF-25或氟碳乳液GHSF-30中的任意一种或者至少两种的混合物。
在本发明中，所述组分(A)氟碳树脂典型但非限制性的含量为22重量份、24重量份、26重量份、28重量份、30重量份、32重量份、34重量份、36重量份、38重量份、40重量份、42重量份、44重量份、46重量份或48重量份。
所述组分(B)有机硅聚合物为水性硅丙乳液，选自旭化成的E2050、国民淀粉的KD-8、巴斯夫的296DS、江苏日出的TDH、巴德富的RS996、中山的JB、中山的AS、罗门哈斯的AC261或生达化工的SD528中的任意一种或者至少两种的混合物。
在本发明中，所述组分(B)有机硅聚合物典型但非限制性的含量为6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份或19重量份。
所述组分(C)环氧树脂选自环氧树脂E-51、环氧树脂E-44或环氧树脂E-20中的任意一种或者至少两种的混合物。
在本发明中，所述组分(C)环氧树脂典型但非限制性的含量为7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份或17重量份。
所述组分(D)不饱和聚酯树脂选自不饱和聚酯树脂191、不饱和聚酯树脂196、不饱和聚酯树脂TM182、不饱和聚酯树脂304、不饱或聚酯树脂T541中的任意一种或者至少两种的混合物。
在本发明中，所述组分(D)不饱和聚酯树脂典型但非限制性的含量为5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份或14重量份。
在本发明中，所述组分(E)水典型但非限制性的含量为12重量份、14重量份、16重量份、18重量份、20重量份、22重量份、24重量份、26重量份、28重量份、30重量份、32重量份、34重量份、36重量份、38重量份、40重量份、42重量份、44重量份、46重量份或48重量份。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，水性氟碳涂料，以重量份计，其包括：
(A)氟碳树脂，30～40重量份；
(B)有机硅聚合物，10～20重量份；
(C)环氧树脂，10～15重量份；
(D)不饱和聚酯树脂，6～10重量份；
(E)水，20～30重量份。
进一步优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，水性氟碳涂料，以重量份计，其包括：
(A)氟碳树脂，30～40重量份；
(B)有机硅聚合物，15～18重量份；
(C)环氧树脂，12～15重量份；
(D)不饱和聚酯树脂，8～10重量份；
(E)水，20～30重量份。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述水性氟碳涂料还包括：(F)无机纳米粒子；
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述无机纳米粒子的含量为25～42重量份，例如26重量份、27重量份、28重量份、29重量份、30重量份、31重量份、32重量份、33重量份、34重量份、35重量份、36重量份、37重量份、38重量份、39重量份、40重量份或41重量份。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述无机纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米碳酸钙和纳米硫酸钡的混合物，其中纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米碳酸钙和纳米硫酸钡的重量比为1：(1-3)：(3-6)：(2-5)。
将一定重量比的纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米碳酸钙和纳米硫酸钡的混合物加入成膜树脂中，添加纳米二氧化硅增加水性氟碳涂料的疏水性，提高其防水及耐污性能，涂层具有良好的自清洁性能；纳米氧化镁增加其阻燃性；纳米碳酸钙和纳米硫酸钡的加入提高氟碳涂料耐磨性，增强涂料的综合性能。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述水性氟碳涂料还包括：(G)陶瓷微珠；
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述陶瓷微珠的含量为1～2.5重量份，例如1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份、1.4重量份、1.5重量份、1.6重量份、1.7重量份、1.8重量份、1.9重量份、2重量份、2.1重量份、2.2重量份、2.3重量份或2.4重量份。
陶瓷微珠具有热稳定性，在水性氟碳涂料中加入陶瓷微珠有效提高其保温、隔热性，以及增加其耐磨性能。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述水性氟碳涂料还包括：(H)湿润剂；
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述湿润剂的含量为3～8重量份，例如3.5重量份、4重量份、4.5重量份、5重量份、5.5重量份、6重量份、6.5重量份、7重量份或7.5重量份。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述湿润剂选自烷芳基聚醚醇、三乙二醇醚或聚乙二醇中的一种或者至少两种的混合物。
湿润剂是一种涂料助剂，它能促使涂料在干燥成膜过程中起到分散、湿润、流平、平整、光滑、均匀的作用。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述水性氟碳涂料还包括：(I)颜料；
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述颜料的含量为8～15重量份，例如9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份或14重量份。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述颜料选自金红石型二氧化钛、炭黑、钴蓝、钼铋黄或氧化铁红中的一种或者至少两种的混合物。
通过颜料的添加调节涂料颜色，增加水性氟碳涂料的美观性。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述水性氟碳涂料还包括：(J)增稠剂；
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述增稠剂的含量为2～10重量份，例如3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份或9重量份。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述增稠剂选自无机增稠剂和/或有机纤维素增稠剂。
优选地，在本发明提供的技术方案的基础上，所述增稠剂选自羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酸钠、有机膨润土、瓜耳豆胶或黄原胶中的一种或者至少两种的混合物。
增稠剂具有良好的触变性和增稠性并能调节涂料的流动性。
本发明所述的“包括”，意指其除所述组份外，还可以包括其他组份，这些其他组份赋予所述水性氟碳涂料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……组成”。
本发明的目的之二在于提供了一种水性氟碳涂料的制备方法，包括如下步骤：
将氟碳树脂、有机硅聚合物、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、任选地无机纳米粒子、任选地陶瓷微珠、任选地湿润剂、任选地颜料和任选地增稠剂在水溶液中混合搅拌分散均匀，得到水性氟碳涂料。
优选地，水性氟碳涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将无机纳米粒子、湿润剂和水混合搅拌，搅拌下缓慢加入颜料，混合研磨分散至细度≤30微米，制得色浆；
(2)将陶瓷微珠加入色浆中，搅拌分散均匀，再将氟碳树脂、有机硅聚合物、环氧树脂和不饱和聚酯树脂逐一加入，搅拌均匀；
(3)加入增稠剂，搅拌分散均匀，过滤，得到水性氟碳涂料。
已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明以氟碳树脂为主成膜物质，配合硅丙树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂，各物质之间的性能协同，且成本低，为体系提供优异的防水、高渗透性以及良好的耐磨性和附着力，同时本发明的水性氟碳涂料还具有良好的保温、隔热以及自洁净功能。
本发明的水性氟碳涂料不透水性能优良，渗透深度≥3mm，干附着力≤1级，潮湿基面粘贴强度≥1.3MPa，耐磨性≤0.2mg，导热系数≤0.2[W/(m·K)]。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，作详细说明如下。
具体实施方式
下面将结合具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明水性氟碳涂料实施例的组成见表1；本发明水性氟碳涂料对比例的组成见表2。
按照如下步骤制得：
(1)将(F)无机纳米粒子、(H)湿润剂和(E)水混合搅拌，搅拌下缓慢加入(I)颜料，混合研磨分散至细度≤30微米，制得色浆；
(2)将陶瓷微珠(G)加入色浆中，搅拌分散均匀，再将氟碳树脂(A)、有机硅聚合物(B)、环氧树脂(C)和不饱和聚酯树脂(D)逐一加入，搅拌均匀；
(3)加入增稠剂(J)，搅拌分散均匀，过滤，得到水性氟碳涂料。
测定实施例制得的水性氟碳涂料的耐水性、渗透性、附着力等性能测试数据见表3和表4。
所述水性氟碳树脂的具体组分如下：
(A)氟碳树脂
A-1氟碳乳液DF-01
A-2氟碳乳液PF-01
A-3氟碳乳液GHSF-25
(B)有机硅聚合物
B-1硅丙乳液296DS(巴斯夫)
B-2硅丙乳液TDH(江苏日出)
B-3硅丙乳液JB(中山)
(C)环氧树脂
C-1环氧树脂E-51
C-2环氧树脂E-44
(D)不饱和聚酯树脂
D-1不饱和聚酯树脂191
D-2不饱和聚酯树脂196
(E)水
(F)无机纳米粒子
F-1纳米二氧化硅
F-2纳米氧化镁
F-3纳米碳酸钙
F-4纳米硫酸钡
(G)陶瓷微珠
(H)湿润剂：烷芳基聚醚醇
(I)颜料：金红石型二氧化钛
(J)增稠剂：羧甲基纤维素。
表1各实施例配方组成
注：表中皆以组分重量份计。
表2各对比例配方组成
注：表中皆以组分重量份计。
表3各实施例的性能测试数据
表4各对比例的性能测试数据
从表3的数据可知，实施例1-8制得的水性氟碳涂料具有优良的防水、高渗透性，以及较好的干湿附着力、耐磨性，实施例1-4在保持上述体系优点的情况下，保温隔热性能显著提高，防水性能和渗透性能优异。
与实施例4比，对比例4体系中缺少不饱和聚酯树脂，涂料渗透深度和附着力有所下降；与实施例3比，对比例3体系中缺少硅丙树脂和不饱和聚酯树脂，涂料防水性、渗透深度、附着力均有所下降；与实施例2比，对比例2体系中缺少环氧树脂、不饱和聚酯树脂，涂料附着力差；与实施例1比，对比例1体系中只存在氟碳树脂，不添加其他树脂，涂料的防水性、渗透性以及附着力都下降。
与实施例1比，对比例5体系中氟碳树脂量较大；与实施例2比，对比例6体系中硅丙树脂量较小；与实施例3比，对比例7体系中环氧树脂量较小；与实施例4比，对比例8体系中不饱和聚酯树脂量较小，均给涂料防水性、渗透性、附着力及耐磨性能带来负面影响。
与实施例3比，对比例9体系中无机粒子不是固定配比；与实施例4比，对比例10体系中无机粒子不是固定配比，涂料的防水性及耐磨性能显著下降。
综上所述，本发明的水性氟碳涂料采用氟碳树脂、硅丙树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂及其他组分使之具有良好的协同特性，在使用特定配比的无机粒子增加其防水、耐磨性能，涂料达到标准。该水性氟碳涂料具有优异的防水、高渗透性以及良好的耐磨性和附着力，同时本发明的水性氟碳涂料还具有良好的保温、隔热以及自洁净功能。
以上特性的测试方法如下：
(1)耐水性：按照GB/T2733-2996方法进行测定；
(2)不透水性：应用仪器检测，其方法是将涂料按比例配好，分多次涂刷在玻璃板上(玻璃板先打蜡)，厚度为1.5毫米，静放7天，然后放入烘箱内50℃±2℃烘24小时，取出后放置3小时，做不透水实验，不透水性为0.3MPa，保持30分钟无渗漏为合格，保持45分钟无渗漏为良，保持60分钟无渗漏为优；
(3)渗透深度：将涂料涂刷在C50水泥试块上，剖面用放大镜观察测量，取平均值；
(4)干附着力：按照GB/T9286-1998方法进行测定；
(5)潮湿基面粘贴强度：基面润湿后将涂料刷到上面后测定其剥离强度，玻璃强度的测定按照GBT 7122-1996方法；
(6)耐磨性：将涂料涂敷在锅盘上进行耐磨测试，由磨耗仪(5131,Taber,美国)在室温下测试耐磨性，测试条件：砂轮CS-10，负载力500g，循环500次，通过测试循环后的质量损失来表征涂层的耐磨性，质量损失越少，涂层的耐刮伤性越好；
(7)导热系数：采用GB/T10294-2008方法测定。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种水性氟碳涂料，其特征在于，以重量份计，其包括：
(A)氟碳树脂，20～50重量份；
(B)有机硅聚合物，5～20重量份；
(C)环氧树脂，6～18重量份；
(D)不饱和聚酯树脂，4～15重量份；
(E)水，10～50重量份；
所述水性氟碳涂料还包括：(F)无机纳米粒子；
所述无机纳米粒子的含量为25～42重量份；
所述无机纳米粒子为纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米碳酸钙和纳米硫酸钡的混合物，其中纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米碳酸钙和纳米硫酸钡的重量比为1：(1-3)：(3-6)：(2-5)。
2.按照权利要求1所述的水性氟碳涂料，其特征在于，以重量份计，其包括：
(A)氟碳树脂，30～40重量份；
(B)有机硅聚合物，10～20重量份；
(C)环氧树脂，10～15重量份；
(D)不饱和聚酯树脂，6～10重量份；
(E)水，20～30重量份。
3.按照权利要求1所述的水性氟碳涂料，其特征在于，以重量份计，其包括：
(A)氟碳树脂，30～40重量份；
(B)有机硅聚合物，15～18重量份；
(C)环氧树脂，12～15重量份；
(D)不饱和聚酯树脂，8～10重量份；
(E)水，20～30重量份。
4.按照权利要求1-3任一项所述的水性氟碳涂料，其特征在于，所述水性氟碳涂料还包括：(G)陶瓷微珠；
所述陶瓷微珠的含量为1～2.5重量份。
5.按照权利要求1-3任一项所述的水性氟碳涂料，其特征在于，所述水性氟碳涂料还包括：(H)湿润剂；
所述湿润剂的含量为3～8重量份。
6.按照权利要求1-3任一项所述的水性氟碳涂料，其特征在于，所述水性氟碳涂料还包括：(I)颜料；
所述颜料的含量为8～15重量份。
7.按照权利要求1-3任一项所述的水性氟碳涂料，其特征在于，所述水性氟碳涂料还包括：(J)增稠剂；
所述增稠剂的含量为2～10重量份。
8.按照权利要求1-3任一项所述的水性氟碳涂料，其特征在于，所述氟碳树脂为氟碳乳液；所述有机硅聚合物为水性硅丙乳液。
9.一种按照权利要求1-8任一项所述的水性氟碳涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
根据权利要求1-8任一项所述的各组分含量，将氟碳树脂、有机硅聚合物、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、纳米二氧化硅、纳米氧化镁、纳米碳酸钙、纳米硫酸钡、任选地陶瓷微珠、任选地湿润剂、任选地颜料和任选地增稠剂在水溶液中混合搅拌分散均匀，得到水性氟碳涂料。
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