CN108059886B - 一种厚浆型氟涂料及其制备方法 - Google Patents

一种厚浆型氟涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种厚浆型氟涂料及其制备方法，该涂料由以下原料按重量份配制而成：氟树脂30‑60份；丙二醇1‑5份；丙三醇5‑10份；增塑剂1‑3份；消泡剂1‑3份；防沉剂1‑3份；润湿剂1‑2份；水20‑40份；颜料1‑2份；防锈剂0.1‑0.5份。本发明的涂料经喷涂后所得涂层厚度均匀，膜表面光滑、致密，不开裂、不起泡。而且，烘烤处理后的涂层耐酸、耐碱性好、具有优异的防腐蚀性能。可应用于船舶的防腐蚀、海上石油钻井架的防腐蚀、桥梁浸水部位及钢桩防腐、化工厂设备防腐等，减少上述钢结构表面防护维修和重新涂装的工作量。

Description

一种厚浆型氟涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机氟涂料技术领域，具体地涉及一种厚浆型氟涂料及其制备方法。
背景技术
社会生活中，金属材料因其优异的性能而得到广泛应用，但是金属易受到所处环境的影响发生腐蚀，导致其性能寿命下降。据相关统计，全世界现存的钢铁及金属设备大约每年腐蚀率为10％，每年因腐蚀造成的经济损失约为7000～10000亿美元，约是地震、水灾、台风等自然灾害造成经济损失总和的6倍，占各国国民生产总值(GDP)的2％～4％。根据中国工程院咨询项目《中国腐蚀调查报告》提供的权威数据，我国每年腐蚀损失达4979亿元以上，约占GDP的5％。
金属表面涂层技术是金属防腐保护领域应用最广泛的方法。其作用是将金属材料与腐蚀介质隔离，利用涂层的耐腐蚀性、致密性、缓释性等性能来保护金属免受腐蚀。含氟聚合物，以其优异的耐腐蚀性能，在众多涂层材料中脱颖而出，含氟聚合物表面涂层技术成为解决金属材料腐蚀有效而又经济的方式。
当前国内应用最广泛的氟聚合物涂层，其涂层表面厚度一般不超过2000微米(旋转模塑成型，涂层表面厚度可达10mm。但此种成型方式，涂层表面厚度不均匀，涂件尺寸难控制)。超过2000微米厚度的氟聚合物涂层，经高温烘烤后，表面容易出现开裂、起泡现象。随着科技进步，对重型防腐的需求不断提高，2000微米的极限涂层厚度限制了氟涂料在重防腐领域的应用。因此开发具有优异性能的厚浆型氟涂料在重防腐领域具有重要意义和广泛的市场前景。
发明内容
本发明人经过长期的研究，意外开发出一种新型厚浆型氟涂料，该涂料施工方便，使用传统喷涂工艺(如高压无气喷涂工艺、空气喷涂工艺)，就能一次或多次交叉喷涂后获得2mm以上厚度的氟聚合物涂层。涂层经高温烘烤成膜后，厚度均匀，膜表面光滑、致密，不开裂、不起泡。而且，烘烤处理后的涂层耐酸、耐碱性好、具有优异的防腐蚀性能。
本发明的第一方面提供了一种厚浆型氟涂料，包括以下原料，所述份数均为重量份：
氟树脂30-60份；丙二醇1-5份；丙三醇5-10份；增塑剂1-3份；消泡剂1-3份；防沉剂1-3份；润湿剂1-2份。
在另一优选例中，所述氟涂料产生表面厚度为2-5mm，优选2.5-3.5mm的涂层。
在另一优选例中，所述氟涂料产生的涂层具有选自下组的一种或多种特征：
(i)附着力强，试验区域无起泡等涂膜病态现象；
(ii)耐磨性≧2.0L/us；
(iii)耐湿热及耐盐雾性优异(划线处破坏≧7级，未划线处破坏≧8级)。
在另一优选例中，所述涂料还包括以下原料，所述份数均为重量份：水20-40份；颜料1-2份；防锈剂0.1-0.5份。
在另一优选例中，所述氟涂料包括以下原料，所述份数均为重量份：氟树脂35-55份(优选40-55份，更优选45-55份，最优选为45-50份)；水20-35份；丙二醇2-4份(优选2-3.5份，最优选为2.5-3.0份)；丙三醇7-10份(优选7-9份，最优选为8-9份)；增塑剂1-2份；消泡剂1-2份；防沉剂1-2份；润湿剂1-1.5份；颜料1-2份；防锈剂0.1-0.5份。
在另一优选例中，所述氟涂料包括以下原料，所述份数均为重量份：氟树脂50份；水30份；丙二醇3份；丙三醇8-9份；增塑剂2份；消泡剂1.8份；防沉剂1.5-2份；润湿剂1.2份；颜料1.3-1.7份；防锈剂0.2-0.3份。
在另一优选例中，所述氟涂料包括以下原料，所述份数均为重量份：氟树脂50份；水30份；丙二醇3份；丙三醇8-9份；邻苯二甲酸二丁酯2份；聚硅氧烷1.8份；十六烷基苯基磺酸钠1.5-2份；脂肪醇-环氧乙烷缩合物1.2份；云母铁珠光粉1.3-1.7份；三乙醇铵0.2-0.3份。
在另一优选例中，所述氟涂料包括以下原料，所述份数均为重量份：氟树脂50份；水30份；丙二醇3份；丙三醇8份；邻苯二甲酸二丁酯2份；聚硅氧烷1.8份；十六烷基苯基磺酸钠2份；脂肪醇-环氧乙烷缩合物1.2份；云母铁珠光粉1.7份；三乙醇铵0.3份。
在另一优选例中，所述氟涂料中氟树脂50份选自下组的任一种：
(a)45份可熔性聚四氟乙烯和5份聚全氟乙丙烯树脂；
(b)40份可熔性聚四氟乙烯和10份聚全氟乙丙烯树脂；
(c)40份可熔性聚四氟乙烯和10份聚四氟乙烯树脂。
在另一优选例中，所述氟树脂选自：聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯树脂或可熔性聚四氟乙烯中的一种或两种。
在另一优选例中，所述增塑剂选自：羟乙基纤维素、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯或对苯二甲酸二乙酯中的一种或多种。优选邻苯二甲酸二丁酯或对苯二甲酸二乙酯，最优选邻苯二甲酸二丁酯。
在另一优选例中，所述消泡剂选自：壬基酚聚氧乙烯醚，聚硅氧烷，聚乙烯基醚或疏水二氧化硅中的一种或多种。优选聚硅氧烷或聚乙烯基醚，最优选聚硅氧烷。
在另一优选例中，所述防沉剂选自：十二烷基磷酸单酯，十六烷基苯基磺酸钠或丙二醇邻苯二甲酸酯中的一种或多种。优选十二烷基磷酸单酯或十六烷基苯基磺酸钠，最优选十六烷基苯基磺酸钠。
在另一优选例中，所述润湿剂选自：烷基萘磺酸钠或脂肪醇-环氧乙烷缩合物中的一种或两种。优选脂肪醇-环氧乙烷缩合物。
在另一优选例中，所述颜料选自：钛白粉、云母铁珠光粉或氧化铁黄中的一种或多种。优选钛白粉或云母铁珠光粉，最优选云母铁珠光粉。
在另一优选例中，所述防锈剂选自：乙二醇苯甲酸酯，硅烷偶联剂或三乙醇铵中的一种或多种。优选乙二醇苯甲酸酯或三乙醇铵，最优选三乙醇铵。
本发明第二方面提供了一种本发明第一方面所述氟涂料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
1)将氟树脂、丙三醇、润湿剂、增塑剂和颜料按比例混合，得到溶液A；
2)将丙二醇水溶液与溶液A按比例混合，得到溶液B；
3)将消泡剂、防沉剂与溶液B按比例混合，得到氟涂料。
在另一优选例中，所述混合为搅拌器搅拌混合。
在另一优选例中，搅拌器转速为500-600转/分钟，时间为15-60分钟。
在另一优选例中，所述方法包括如下步骤：
a)将氟树脂、丙三醇、润湿剂、增塑剂和颜料加入反应釜中搅拌，搅拌器转速为500-600转/分钟，时间为20-30分钟，得溶液A；
b)将丙二醇加入水中搅拌，搅拌转速为300-400转/分钟，时间为15-20分钟，得溶液C；
c)将溶液C加入溶液A中搅拌，搅拌转速为500-600转/分钟，时间为20-40分钟，得溶液B；
d)一次将消泡剂、防沉剂加入溶液B中搅拌，搅拌转速为500-600转/分钟，时间为40-60分钟，得到氟涂料。
在另一优选例中，步骤1)或步骤a)中，氟树脂、丙三醇、润湿剂、增塑剂和颜料的份数为：氟树脂30-60份(优选为35-55份，更优选40-55份，最优选为45-50份)，丙三醇5-10份(优选7-10份，更优选7-9份，最优选为8-9份)，润湿剂1-2份(优选1-1.5份)，增塑剂1-3份(优选1-2份)，颜料1-2份，防锈剂0.1-0.5份。
在另一优选例中，步骤3)或步骤d)中，消泡剂和防沉剂的份数为：消泡剂1-3份(优选1-2份)，防沉剂1-3份(优选1-2份)。
在另一优选例中，步骤b)中，丙二醇和水的份数为：丙二醇1-5份(优选2-4份，更优选2-3.0份，最优选为2.5-3.0份)，水20-40份(优选20-35份)。
在另一优选例中，步骤1)或步骤a)中，搅拌器转速为600转/分钟，搅拌时间为20-30分钟(优选为30分钟)。
在另一优选例中，步骤2)或步骤c)中，搅拌器转速为600转/分钟，搅拌时间为20-40分钟(优选为40分钟)。
在另一优选例中，步骤3)或步骤d)中，搅拌器转速为600转/分钟，搅拌时间为40-60分钟(优选为60分钟)。
在另一优选例中，步骤b)中，搅拌器转速为400转/分钟，搅拌时间为15-20分钟(优选为20分钟)。
在另一优选例中，搅拌温度为15-60℃，优选30-50℃。
本发明第三方面提供了一种本发明第一方面所述氟涂料在金属防腐，特别是重防腐中的应用。
在另一优选例中，所述的金属防腐包括船舶防腐、海上石油钻井架防腐、桥梁浸水部位及钢桩防腐、化工厂设备防腐。
与现有技术相比，本发明开发的厚浆型氟涂料具有以下优点：
1、喷涂后的涂层厚度高，可获得厚度2mm以上厚度的氟聚合物涂层。
2、喷涂后的涂层经高温烘烤成膜后厚度均匀，膜表面光滑、致密，不开裂、不起泡。
3、涂层经烘烤处理后耐酸、耐碱性好，具有优异的防腐蚀性能。
4、喷涂后的涂层耐湿热和耐盐雾性优异。
5、本发明的厚浆型氟涂料可应用于船舶的防腐蚀、海上石油钻井架的防腐蚀、桥梁浸水部位及钢桩防腐、化工厂设备防腐等，减少上述钢结构表面防护维修和重新涂装的工作量。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。
除非另行定义，本文所用的术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或同等的方法及材料皆可应用于本发明中。
本发明方法中，所用试剂原料均来源于市购产品。
实施1：
(1)将40份可熔性聚四氟乙烯、10份聚四氟乙烯树脂，8份丙三醇，1.2份脂肪醇-环氧乙烷缩合物，2份邻苯二甲酸二丁酯和1.7份云母铁珠光粉加入反应釜，搅拌，搅拌器转速为600转/分钟，时间为30分钟；
(2)将3份丙二醇加入30份水中，搅拌，搅拌转速为400转/分钟，时间为20分钟；
(3)将步骤(2)获得的溶液加入步骤(1)获得的溶液中，搅拌，搅拌转速为600转/分钟，时间为40分钟；
(4)将1.8份聚硅氧烷、2份十六烷基苯基磺酸钠和0.3份三乙醇铵加入步骤(3)获得的溶液中，搅拌，搅拌转速为600转/分钟，时间为60分钟。
(5)取长方形不锈钢板一块，放入恒温380℃的高温烘箱中，恒温10min，除去不锈钢板表面的油脂。
(6)用80#-100#的金刚砂均匀喷砂处理，使基材粗糙度达2.0-3.5微米。并用压缩空气将表面吹净。
(7)用高压无气喷枪喷涂涂料，厚度控制在2.2mm，在80-90℃的基材整体温度下干燥10-20min左右。
(8)在对涂层进行充分的干燥后将样板放入恒温380℃的高温烧结炉中，进行烧结处理。烧结的时间约30-40min。
(9)烧结结束后，待烧结炉内温度下降至260℃后，取出样板，标记为样板1。
样板1表面光滑，涂层未出现开裂、起泡现象。样板顺利通过盐雾及耐湿热性试验(划线处破坏≧7级，未划线处破坏≧8级)，无异常。耐磨性≧2.0L/us。
实施2：
(1)将40份可熔性聚四氟乙烯、10份聚全氟乙丙烯树脂，8份丙三醇，1.2份脂肪醇-环氧乙烷缩合物，2份邻苯二甲酸二丁酯和1.7份云母铁珠光粉加入反应釜，搅拌，搅拌器转速为600转/分钟，时间为30分钟；
(2)将3份丙二醇加入30份水中，搅拌，搅拌转速为400转/分钟，时间为20分钟；
(3)将步骤(2)获得的溶液加入步骤(1)获得的溶液中，搅拌，搅拌转速为600转/分钟，时间为40分钟；
(4)将1.8份聚硅氧烷、2份十六烷基苯基磺酸钠和0.3份三乙醇铵加入步骤(3)获得的溶液中，搅拌，搅拌转速为600转/分钟，时间为60分钟。
(5)取长方形不锈钢板一块，放入恒温380℃的高温烘箱中，恒温10min，除去不锈钢板表面的油脂。
(6)用80#-100#的金刚砂均匀喷砂处理，使基材粗糙度达2.0-3.5微米。并用压缩空气将表面吹净。
(7)用空气喷枪喷涂涂料，交叉多次喷涂，至涂层厚度约2.1mm，在80-90℃的基材整体温度下干燥10-20min左右。
(8)在对涂层进行充分的干燥后将样板放入恒温380℃的高温烧结炉中，进行烧结处理。烧结的时间约30-40min。
(9)烧结结束后，待烧结炉内温度下降至260℃后，取出样板，标记为样板2。
样板2表面光滑，涂层未出现开裂、起泡现象。样板顺利通过盐雾及耐湿热性试验(划线处破坏≧7级，未划线处破坏≧8级)，无异常。耐磨性≧2.0L/us。
实施3：
(1)将45份可熔性聚四氟乙烯、5份聚全氟乙丙烯树脂，8份丙三醇，1.2份脂肪醇-环氧乙烷缩合物，2份邻苯二甲酸二丁酯和1.7份云母铁珠光粉加入反应釜，搅拌，搅拌器转速为600转/分钟，时间为30分钟；
(2)将3份丙二醇加入30份水中，搅拌，搅拌转速为400转/分钟，时间为20分钟；
(3)将步骤(2)获得的溶液加入步骤(1)获得的溶液中，搅拌，搅拌转速为600转/分钟，时间为40分钟；
(4)将1.8份聚硅氧烷、2份十六烷基苯基磺酸钠和0.3份三乙醇铵加入步骤(3)获得的溶液中，搅拌，搅拌转速为600转/分钟，时间为60分钟。
(5)取长方形不锈钢板一块，放入恒温380℃的高温烘箱中，恒温10min，除去不锈钢板表面的油脂。
(6)用80#-100#的金刚砂均匀喷砂处理，使基材粗糙度达2.0-3.5微米。并用压缩空气将表面吹净。
(7)用空气喷枪喷涂涂料，交叉多次喷涂，至涂层厚度约2.5mm，在80-90℃的基材整体温度下干燥15-25min左右。
(8)在对涂层进行充分的干燥后将样板放入恒温380℃的高温烧结炉中，进行烧结处理。烧结的时间约35-45min。
(9)烧结结束后，待烧结炉内温度下降至260℃后，取出样板，标记为样板3。
样板3表面光滑，涂层未出现开裂、起泡现象。样板顺利通过盐雾及耐湿热性试验(划线处破坏≧7级，未划线处破坏≧8级)，无异常。耐磨性≧2.0L/us。
对比例1
(1)取长方形不锈钢板一块，放入恒温380℃的高温烘箱中，恒温10min，除去不锈钢板表面的油脂。
(2)用80#-100#的金刚砂均匀喷砂处理，使基材粗糙度达2.0-3.5微米。并用压缩空气将表面吹净。
(3)选用大金静电喷涂涂料，牌号AC5539，用静电喷枪喷涂涂料，交叉多次喷涂，至涂层厚度约1.1mm。
(4)将样板放入恒温380℃的高温烧结炉中，进行烧结处理。烧结的时间约30-40min。
(5)烧结结束后，待烧结炉内温度下降至260℃后，取出样板，标记为样板4。
样板4表面出现鼓泡现象，但涂层未出现开裂现象。
对比例2
(1)取长方形不锈钢板一块，放入恒温380℃的高温烘箱中，恒温10min，除去不锈钢板表面的油脂。
(2)用80#-100#的金刚砂均匀喷砂处理，使基材粗糙度达2.0-3.5微米。并用压缩空气将表面吹净。
(3)选用大金静电喷涂涂料，牌号AC5539，用静电喷枪喷涂涂料，交叉多次喷涂，至涂层厚度约2.1mm。
(4)将样板放入恒温380℃的高温烧结炉中，进行烧结处理。烧结的时间约50-60min。
(5)烧结结束后，待烧结炉内温度下降至260℃后，取出样板，标记为样板5。
样板5表面出现大量鼓泡现象，涂层出现开裂现象。
对比例3
(1)取长方形不锈钢板一块，放入恒温380℃的高温烘箱中，恒温10min，除去不锈钢板表面的油脂。
(2)用80#-100#的金刚砂均匀喷砂处理，使基材粗糙度达2.0-3.5微米。并用压缩空气将表面吹净。
(3)选用大金静电喷涂涂料，牌号NC1511,用静电喷枪喷涂涂料，交叉多次喷涂，至涂层厚度约2.1mm。
(4)将样板放入恒温350℃的高温烧结炉中，进行烧结处理。烧结的时间约30-40min。
(5)烧结结束后，待烧结炉内温度下降至260℃后，取出样板，标记为样板6。
样板6表面光滑，未出现表面鼓泡现象，但涂层表面出现局部开裂现象。
表1实验现象汇总表
从表1结果可以看出，相对于现有涂料，本发明的氟涂料在较高厚度(≥2mm)时依然不会出现表面鼓泡，涂层局部开裂现象。样板在耐盐雾及耐湿热性试验中表现优异，未出现表面开裂或涂层脱落等现象。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种厚浆型氟涂料，包括以下原料，所述份数均为重量份：
氟树脂30-60份；丙二醇1-5份；丙三醇5-10份；增塑剂1-3份；消泡剂1-3份；防沉剂1-3份；润湿剂1-2份。
2.如权利要求1所述的氟涂料，其特征在于：所述涂料还包括以下原料，所述份数均为重量份：水20-40份；颜料1-2份；防锈剂0.1-0.5份。
3.如权利要求1所述的氟涂料，其特征在于：所述氟涂料包括以下原料，所述份数均为重量份：氟树脂35-55份；水20-35份；丙二醇2-4份；丙三醇7-10份；增塑剂1-2份；消泡剂1-2份；防沉剂1-2份；润湿剂1-1.5份；颜料1-2份；防锈剂0.1-0.5份。
4.如权利要求1所述的氟涂料，其特征在于：所述氟树脂选自：聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯树脂或可熔性聚四氟乙烯中的一种或两种。
5.如权利要求1所述的氟涂料，其特征在于：所述增塑剂选自：羟乙基纤维素、邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二甲酯或对苯二甲酸二乙酯中的一种或多种。
6.如权利要求1所述的氟涂料，其特征在于：所述消泡剂选自：壬基酚聚氧乙烯醚，聚硅氧烷，聚乙烯基醚或疏水二氧化硅中的一种或多种。
7.如权利要求1所述的氟涂料，其特征在于：所述防沉剂选自：十二烷基磷酸单酯，十六烷基苯基磺酸钠或丙二醇邻苯二甲酸酯中的一种或多种。
8.如权利要求1所述的氟涂料，其特征在于：所述润湿剂选自：烷基萘磺酸钠或脂肪醇-环氧乙烷缩合物中的一种或两种。
9.如权利要求1所述氟涂料在金属防腐的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于：所述氟涂料在金属重防腐中的应用。
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