CN106543816A - 一种pvdf氟碳粉末涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种PVDF氟碳粉末涂料的制备方法，利用智能高效分散机的智能程序系统来控制其主轴扭矩、电流、物料温度等及各项变化速率等参数，经过各传感器将随机采集的数据经工程电脑分析比较，再反馈给执行系统进行实时调整。原料、制造及使用过程均不含溶剂，具有节能、环保、防爆、安全，比传统的普通型粉末涂料的能耗低20％，低噪音<85分贝，空气排放PM2.5污染达标。

Description

一种PVDF氟碳粉末涂料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种PVDF氟碳粉末涂料的制备方法。

背景技术

氟碳涂料作为一种高性能的涂料产品，是以含氟树脂为主要成膜物，并在氟树脂基础上经过改性、加工而成的一种新型涂层材料。氟碳涂料的主要特点是树脂中含有大量的F-C键，键能为485kJ/mol，远高于C-H的键能(413kJ/mol)。因此在光照、热环境、或强化学腐蚀环境下，F-C键仍然能够保持稳定的状态，从而显示出氟碳涂料超长的耐候性、突出的耐盐雾性及耐化学介质腐蚀稳定性作为一种新兴的高耐候性涂料，氟碳涂料问世于20世纪50年代，现已被广泛应用于大型建筑钢结构的防腐蚀工程，如体育场馆、大型桥梁的钢结构重防腐涂装等。

目前，国内氟碳涂料的应用形式主要以溶剂型涂料为主，溶剂型氟碳涂料生产和施工工艺成熟，涂层在众多建筑上已得到很好体现，市场认可度高。随着国家对环保的日益重视，溶剂型氟碳涂料使用日益受到限制，涂料在初次涂装时尽量减少VOC排放量非常重要。粉末涂料VOC排放量非常低更适合在高温烘烤型场合使用。

氟碳粉末树脂品种很多，但是适用于粉末涂料的品种很少。从实际应用角度考虑，作为建材表面用氟碳粉末树脂按成膜物质可分为热塑性和热固性2种。热塑性氟碳粉末涂料以PVDF树脂为基料；热固性氟碳粉末涂料以三氟氯乙烯－乙烯基醚/酯树脂为基料。

PVDF氟碳粉末涂料在20世纪70年代出现，FEVE氟碳粉末涂料从20世纪90年代末开始在市场上应用，目前市场占有率还是很低。近年来，国内粉末涂料行业对氟碳粉末涂料需求越来越旺盛；国外中东地区很多建筑物要求涂料不含溶剂而且耐候性要达到AAMA2605-2005标准，对氟碳粉末涂料需求正在增长；亚洲及大洋洲地区对氟碳粉末涂料需求有同样倾向，这些市场发展方向给氟碳粉末涂料在建材领域快速发展提供了强劲动力。

PVDF为聚偏二氟乙烯，PVDF氟碳涂料是目前金属建筑涂层中的顶级产品，具有已被证实的最长久的耐候性能，并具有优异的抗化学腐蚀性能和优异的机械性能，几乎所有的高级金属建筑都使用的都是氟碳涂层。

但是，目前PVDF热塑性氟碳涂料几乎全部是使用溶剂型PVDF氟碳漆，需要在溶液中分散配方原料。因此不可避免的在原料中、生产过程以及使用过程均含有溶剂。随着国家对环保的日益重视，溶剂型氟碳涂料由于其VOC排放问题，其使用日益受到限制，涂料在初次涂装时尽量减少VOC排放量非常重要。

而一些采用水性PVDF热塑性氟碳涂料在水性乳液(或水溶液)中分散配方原料，虽然相对上述溶剂型氟碳涂料减少70％左右的溶剂，但是依然在原料中、生产过程以及使用过程均含有溶剂。

现有的PVDF氟碳粉末涂料几种方法缺点：喷雾干燥法、熔融挤出混合法，以及前道工艺喷雾干燥法后道工艺采用熔融挤出混合法。

1、喷雾干燥法：先制备PVDF热塑性氟碳漆，再采用喷雾干燥工艺制备PVDF氟碳粉末涂料。制造过程中，其原料中有溶剂，生产过程有溶剂，此工艺繁琐，能耗高，还存在溶剂回收处理等一系列问题。

2、熔融挤出混合法：采用PVDF树脂、丙烯酸树脂、颜料、助剂、填料为原料→高速搅拌型混合机预混合→双螺杆挤出机挤出→冷却破碎→液氮深冷破碎→分级过筛→PVDF氟碳粉末涂料成品。这种方法存在熔融挤出混炼效果差，挤出机螺杆不易清洗，后期还需要昂贵繁琐的液氮冷冻粉碎工艺，工业化应用难度较大，目前国内还没有厂家采用此方法生产PVDF氟碳粉末涂料，这种方法至今没有产品推出市场，只有文献介绍。

3、喷雾干燥法的前道工艺+熔融挤出混合法的后道工艺先制备PVDF热塑性氟碳漆→真空不完全抽干溶剂→将成物压成片状→初粉碎→抽干溶剂→液氮深冷破碎→分级过筛→PVDF氟碳粉末涂料成品。这种方法页至今没有产品推出市场，只有文献介绍。

上述2、3两种方法目前只有文献介绍，无法量产，究其原因：缺乏实质性的生产手段、没有完善的工艺设施、昂贵繁琐的工艺成本等。而生产过程依然使用溶剂，不可避免的依然存在VOC排放问题。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提供了一种PVDF氟碳粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1，将物料投入智能高效分散机中，所述物料中至少包括PVDF氟碳树脂、配套树脂、无机颜料和助剂，所述智能高效分散机通过检测到的反馈参数是否达到预设条件参数来控制分散参数，所述分散参数包括主轴扭矩和料温，所述反馈参数包括主轴扭矩、料温的实时数值及其变化速率，所述预设条件参数包括主轴扭矩的预设值和各树脂对应的TG点温度，所述条件参数的预设值对应不同反应阶段至少包括第一预设值、第二预设值、第三预设值和第四预设值，这些反应参数的控制根据智能高效分散机中的反馈参数的实时数值以及变化速率进行实时调整；

所述物料投放顺序及分散控制过程如下：首先投入PVDF氟碳树脂，再投入无机颜料，调整主轴扭矩并升高温度至第一预设值后，保持该温度1～2分钟使无机颜料充分分散并团聚在PVDF氟碳树脂，随后调整主轴扭矩并降低温度充分分散，当温度降至第二预设值以下时投入配套树脂及助剂，调整主轴扭矩并升高温度至第三预设值，保持该温度1～2分钟使配套树脂亦得到充分团聚，随后调整主轴扭矩并降低温度至第四预设值以下充分分散后排出物料；

步骤2，将充分分散后的物料放入密炼造粒机中进行连续捏合、推出，制造颗粒物，密炼温度控制在220～240℃；

步骤3，将颗粒物输送到ACM磨机进行粉碎，磨腔中温度控制在5～17℃；

步骤4，将粉碎后的物料进行风选，风选的粒径大于10um；

步骤5，将风选后的物料进行球化处理，将物料粉末颗粒处理成球型态；

步骤6，将球化处理后的物料进行真空包装，保持储运期品质的稳定。

进一步的，所述第一预设值为PVDF氟碳树脂的TG点，所述第二预设值为配套树脂的TG点，所述第三预设值和第四预设值为50℃。

进一步的，所述物料中还包括助剂，所述配套树脂为丙烯酸树脂或环氧树脂或聚氨酯树脂或聚酯树脂。

进一步的，所述丙烯酸树脂为美国陶氏的B44丙烯酸树脂，其与PVDF氟碳树脂的重量配比为：70份PVDF氟碳树脂，30份的B44丙烯酸树树脂。

进一步的，所述配套树脂为环氧树脂时，所述PVDF氟碳树脂和环氧树脂的重量配比为：60份的PVDF氟碳树脂，40份的环氧树脂。

进一步的，所述配套树脂为聚氨酯树脂时，所述PVDF氟碳树脂和聚氨酯树脂的重量配比为：50份的PVDF氟碳树脂，50份的聚氨酯树脂。

本发明的制造过程均不含溶剂，具有节能、环保、防爆、安全，比传统的普通型粉末涂料的能耗低20％，低噪音<85分贝，空气排放PM2.5污染达标。

具体实施方式

本发明的最优实施例如下，一种PVDF氟碳粉末涂料的制备方法，包括下列步骤：

步骤1，将PVDF氟碳树脂、丙烯酸树脂、无机颜料、助剂投入智能高效分散机中，其中各物料重量配比为：PVDF氟碳树脂70份、B44丙烯酸树脂30份、无机颜料(钴蓝1份、R706钛白粉16份)、助剂微量。

步骤1，将各物料投入智能高效分散机中，所述物料投放顺序及反应阶段如下：首先投入PVDF氟碳树脂，再投入R706钛白粉，调整主轴扭矩并升高温度至85～150℃后，保持该温度3～10分钟使无机颜料充分分散并团聚在PVDF氟碳树脂，随后调整主轴扭矩并降低温度至85～120℃以下充分分散时，投入配套树脂及助剂，调整主轴扭矩并升高温度至50℃，保持该温度3～10分钟使配套树脂亦得到充分团聚，随后调整主轴扭矩并降低温度至50℃以下充分分散后排出物料；其中各项参数，由联接智能高效分散机的智能程序系统来控制其主轴扭矩、电流、物料温度等及各项变化速率等参数，经过各传感器将随机采集的数据经工程电脑分析比较，再反馈给执行系统进行实时调整。

步骤2，将充分分散后的物料放入密炼造粒机中进行连续捏合、推出，制造颗粒物，密炼温度控制在220～240℃。

步骤3，将颗粒物输送到ACM磨机进行粉碎，磨腔中温度控制在5～17℃。

步骤4，将粉碎后的物料进行风选，风选的粒径大于10um。

步骤5，将风选后的物料进行球化处理，将物料粉末颗粒处理成球型态。

步骤6，将球化处理后的物料进行真空包装得到氟碳涂料成品，保持储运期品质的稳定。

其中智能高效分散机的控制过程归纳为：冷分散(PVDF氟碳树脂)→热粘合(PVDF氟碳树脂与无机颜料团聚)→冷分散(配套树脂与PVDF氟碳树脂)→热粘合(配套树脂与PVDF氟碳树脂团聚)→冷排料。而在此过程中PVDF氟碳树脂均匀分布在含有颜料、助剂丙烯酸树脂纳米级或亚纳米级的共聚悬浮体系中，并使它们在各树脂TG点(玻璃化温度)时以PVDF氟碳树脂颗粒为核心的形成团聚复合物，再分散为颗粒，形成PVDF氟碳粉末涂料(分散剂为空气)。

上述实施例提供的氟碳涂料经检测，具有良好的干式附着力、湿式附着力、沸水式附着力、压力沸水式附着力、抗冲击力、耐硝酸、耐盐酸、耐灰浆性、蠕变性能好，光泽度为25-40、铅笔硬度为2h、丁酮檫试达到160次，符合国标GB5237.5和美国AAMA2605的质量标准。

本发明所提供的氟碳涂料为隔热节能型氟碳涂料，采用特定的PVDF光油为基体，颜填料采用阻隔型、反射型和辐射型隔热功能填料按一定配比复配而成，使阻隔、辐射、反射型隔热填料的协同隔热效应得到更好发挥。制备的氟碳涂料不仅隔热效果优，而且综合性能佳，可有效改善工作生活环境、节约能源和提高居住安全性、舒适性。

在其他实施例中，以PVDF氟碳树脂为基础配方，配套树脂还可以是环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂，无机颜料亦对应可根据需要进行选择，根据不同配套树脂和无机颜料对各物料重量配比做相应调整即可，这些简易变化亦在本发明构思范围。

使用本发明所提供的氟碳涂料时，需经过喷涂，烘烤工序，即熔化、流品、成膜。最终PVDF氟碳粉末涂料固化后的涂膜结构与溶剂型的PVDF氟碳漆固化后的涂膜结构是非常近似的，并且不含溶剂或水挥发后留下的微量残留物。本发明的原料、制造和使用过程均不含溶剂，具有节能、环保、防爆、安全，比传统的普通型粉末涂料的能耗低20％，低噪音<85分贝，空气排放PM2.5污染达标。

上面结合对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种PVDF氟碳粉末涂料的制备方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1，将物料投入智能高效分散机中，所述物料中至少包括PVDF氟碳树脂、配套树脂、无机颜料和助剂，所述智能高效分散机通过检测到的反馈参数是否达到预设条件参数来控制分散参数，所述分散参数包括主轴扭矩和料温，所述反馈参数包括主轴扭矩、料温的实时数值及其变化速率，所述预设条件参数包括主轴扭矩的预设值和各树脂对应的TG点温度，所述条件参数的预设值对应不同反应阶段至少包括第一预设值、第二预设值、第三预设值和第四预设值，这些反应参数的控制根据智能高效分散机中的反馈参数的实时数值以及变化速率进行实时调整；

所述物料投放顺序及分散控制过程如下：首先投入PVDF氟碳树脂，再投入无机颜料，调整主轴扭矩并升高温度至第一预设值后，保持该温度1～2分钟使无机颜料充分分散并团聚在PVDF氟碳树脂，随后调整主轴扭矩并降低温度充分分散，当温度降至第二预设值以下时投入配套树脂及助剂，调整主轴扭矩并升高温度至第三预设值，保持该温度1～2分钟使配套树脂亦得到充分团聚，随后调整主轴扭矩并降低温度至第四预设值以下充分分散后排出物料；

步骤2，将充分分散后的物料放入密炼造粒机中进行连续捏合、推出，制造颗粒物，密炼温度控制在220～240℃；

步骤3，将颗粒物输送到ACM磨机进行粉碎，磨腔中温度控制在5～17℃；

步骤4，将粉碎后的物料进行风选，风选的粒径大于10um；

步骤5，将风选后的物料进行球化处理，将物料粉末颗粒处理成球型态；

步骤6，将球化处理后的物料进行真空包装。

2.根据权利要求1所述的PVDF氟碳粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述第一预设值为PVDF氟碳树脂的TG点，所述第二预设值为配套树脂的TG点，所述第三预设值和第四预设值为50℃。

3.根据权利要求1所述的PVDF氟碳粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述物料中还包括助剂，所述配套树脂为丙烯酸树脂或环氧树脂或聚氨酯树脂或聚酯树脂。

4.根据权利要求3所述的PVDF氟碳粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述丙烯酸树脂为美国陶氏的B44丙烯酸树脂，其与PVDF氟碳树脂的重量配比为：70份PVDF氟碳树脂，30份的B44丙烯酸树树脂。

5.根据权利要求3所述的PVDF氟碳粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述配套树脂为环氧树脂时，所述PVDF氟碳树脂和环氧树脂的重量配比为：60份的PVDF氟碳树脂，40份的环氧树脂。

6.根据权利要求3所述的PVDF氟碳粉末涂料的制备方法，其特征在于，所述配套树脂为聚氨酯树脂时，所述PVDF氟碳树脂和聚氨酯树脂的重量配比为：50份的PVDF氟碳树脂，50份的聚氨酯树脂。