CN108977072B - 一种优异固化性氟碳漆及其制备方法 - Google Patents

一种优异固化性氟碳漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种优异固化性氟碳漆及其制备方法，涉及涂料技术领域。本发明氟碳漆由主体材料和固化剂组合物组成，其中主体材料包括：改性氟碳树脂混合物、消光粉、流平剂、有机分散剂；固化剂组合物包括：聚乙烯醇缩甲醛、氨基树脂、去离子水、碳酸氢盐、聚乙二醇。本发明还对氟碳树脂混合物进行改性，使之更易被固化剂固化，同时碳酸氢盐可以显著的加速固化速率，提高固化剂组合物的稳定性。

Description

一种优异固化性氟碳漆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种优异固化性氟碳漆及其制备方法。
背景技术：
氟碳树脂是以含氟烯烃，如四氟乙烯(TFE)、三氟氯乙烯(CTFE)、偏二氯乙烯(VDF)、氯乙烯(VF)等为基本单元进行均聚或共聚，或与其它单体进行共聚，以及侧链上含有氟碳化学键的单体自聚或共聚而得到的分子结构中含有较多氟碳键(F-C)的聚合物。氟碳涂料是以含氟树脂为主要成膜物的涂料，其主要特点是树脂中含有的F-C键，键能大，且键长小，且C-C键由于受氟原子空间屏蔽效应的保护，其它原子不易入侵，在受光、热的作用下难以断裂，因此含氟化合物及其聚合物的涂料显示出表面自由能低、耐候性高及化学稳定性好等优点。
氟碳漆的固化工艺一般有常温固化和加热固化两种，但两者完全固化的时间都在7天左右甚至更长，固化时间过长的话会导致漆膜的成型速度过慢、成型效率低，容易受到外界其他因素的影响，漆膜表面的平整性以及漆膜的附着力会随之降低，氟碳漆膜的抗拉伸、抗冲击等物理性能也会受到影响。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种固化时间短、固化效率高，固化后漆膜物理性能优异、附着力强的氟碳漆及其制备方法。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种优异固化性氟碳漆由主体材料和固化剂组合物组成。
所述主体材料由以下重量份的原料组成：
改性氟碳树脂混合物40-50份、消光粉1-5份、流平剂1-5份、有机分散剂5-10份。
所述主体材料的制备方法如下：按比例将改性氟碳树脂混合物、消光粉、流平剂、有机分散剂送入自动混合机中，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min，然后研磨至细度≤20微米，分散和研磨的温度为30-35℃。
所述固化剂组合物由以下重量份的原料组成：
聚乙烯醇缩甲醛30-40份、氨基树脂20-30份、去离子水10-20份、碳酸氢盐5-10份、聚乙二醇5-10份。
所述固化剂组合物的制备方法如下：按比例将聚乙烯醇缩甲醛、去离子水、碳酸氢盐投入到反应釜中，搅拌均匀，加入氨基树脂、聚乙二醇，搅拌20-30min，即得到固化剂组合物。
所述改性氟碳树脂混合物的制备方法，包括以下步骤：
(1)将丙烯酸树脂、氟碳树脂加入到去离子水中，32℃搅拌10-20min，加入十二烷基苯磺酸钠和硅油，送入胶体磨中反应2-4h，制成树脂混合乳液；
(2)向步骤1中混合乳液加入亚硝酸钠和苯重氮酸，20-25℃搅拌20-30min，然后加入过硫酸钠继续搅拌1-2h，减压过滤，滤饼用去离子水和无水乙醇洗涤除去多余的原料，再送入低温冷冻机中低温冻干。
所述丙烯酸树脂、氟碳树脂、十二烷基苯磺酸、硅油、亚硝酸钠、苯重氮酸、过硫酸钠的质量比为：30-40：50-60：1-5：1-5：1-5：50-60：1-5。
所述过硫酸钠/亚硝酸钠是氧化还原引发剂，其作用为引发反应的进行同时加快反应的速率，使反应能在常温常压下就能反应。苯重氮酸在引发剂的作用下与丙烯酸树脂、氟碳树脂发生偶合反应，同时苯重氮酸上的羟基也能和树脂上的羟基发生聚合发应。苯重氮酸中的氮原子带正电荷，容易被电负性强的氟原子吸引，从而显著提升树脂混合物的抗拉伸、抗挤压等物理性能，同时使得树脂混合物更易被固化剂所固化，缩短了固化反应时间。
所述硅油起到稳定和分散的作用，使得丙烯酸树脂、氟碳树脂混合分散均匀、性质稳定，提高后面的反应速率。
所述消光粉选自气相二氧化硅、滑石粉、硬脂酸铝中的一种。
所述流平剂为聚醚改性聚硅氧烷共聚物。
所述有机分散剂选自甲基戊醇、古尔胶、羟甲基纤维素钠中的一种。
所述氨基树脂选自六甲氧甲基三聚氰胺树脂，具有优良的混溶性，同时因为它的官能度为6，反应交联度高，漆膜具有高硬度、优异的抗冲击性、优异的柔韧性和耐各种化学介质性。
所述聚乙二醇的分子量为400。
所述主体材料和固化剂组合物常温常压搅拌均匀后，即可涂刷使用，主体材料与固化剂组合物的质量比为80-90：5-10。
本发明的有益效果是：
(1)在引发剂的作用下，苯重氮酸与氟碳树脂混合物发生偶合反应，从而得到了改性氟碳树脂；改性氟碳树脂兼具了丙烯酸树脂、氟碳树脂的优点，同时固化后自身的抗拉伸、抗挤压等物理性能等到显著提升；改性后树脂羟值含量大幅提高，增强了树脂与固化剂反应的活性，提高了固化反应的速度；
(2)聚乙烯醇缩甲醛是一种优良的粘结剂，同时自身含有大量的羟基和甲氧基可以和改性氟碳树脂混合物中活性空位或者羟基发生交联聚合，而氨基树脂也是一种混溶性优良、反应交联度高的树脂，三者混合交联，显著的提升了树脂固化的速度；
(3)碳酸氢盐可以分解出碳酸根和碳酸氢根，它们能够抑制固化剂组合物中产生的酸性组分和碱性组分，起到缓冲的作用，使固化剂组合物性质保持稳定；同时碳酸根和碳酸氢根能协同作用提升树脂交联的速率，缩短固化时间，对固化后树脂的耐候性、抗拉伸性有一定的增益效果；
(4)本发明工艺简单、安全，常温常压下即可实现，固化时间短。漆膜成型快。
具体实施方式：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
具体实施方式中：氟碳树脂JF 2X；丙烯酸树脂BM44；六甲氧甲基三聚氰胺树脂BLT3030；流平剂BNK-LK600聚醚改性聚硅氧烷共聚物。
实施例1
主体材料的制备：将40g改性氟碳树脂混合物、2g滑石粉、2g流平剂、6g甲基戊醇送入自动混合机中，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min，然后研磨至细度≤20微米，分散和研磨的温度为30℃。
固化剂组合物的制备：将30g聚乙烯醇缩甲醛、10g去离子水、5g碳酸氢钠投入到反应釜中，搅拌均匀，加入20g氨基树脂、5g聚乙二醇，搅拌20min，即得到固化剂组合物。
改性氟碳树脂混合物的制备：
(1)将30g丙烯酸树脂、50g氟碳树脂加入到去离子水中，32℃搅拌10min，加入2g十二烷基苯磺酸钠和4g硅油，送入胶体磨中反应2h，制成树脂混合乳液；
(2)向步骤1中混合乳液加入2g亚硝酸钠和50g苯重氮酸，20℃搅拌20min，然后加入2g过硫酸钠继续搅拌1h，减压过滤，滤饼用去离子水和无水乙醇洗涤除去多余的原料，再送入低温冷冻机中低温冻干。
主体材料和固化剂组合物的质量比为80：5。
实施例2
主体材料的制备：将40g改性氟碳树脂混合物、2g滑石粉、2g流平剂、6g甲基戊醇送入自动混合机中，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min，然后研磨至细度≤20微米，分散和研磨的温度为30℃。
固化剂组合物的制备：将30g聚乙烯醇缩甲醛、10g去离子水、5g碳酸氢钠投入到反应釜中，搅拌均匀，加入20g氨基树脂、5g聚乙二醇，搅拌20min，即得到固化剂组合物。
改性氟碳树脂混合物的制备：
(1)将30g丙烯酸树脂、50g氟碳树脂加入到去离子水中，32℃搅拌10min，加入2g十二烷基苯磺酸钠和4g硅油，送入胶体磨中反应2h，制成树脂混合乳液；
(2)向步骤1中混合乳液加入2g亚硝酸钠和50g苯重氮酸，20℃搅拌20min，然后加入2g过硫酸钠继续搅拌1h，减压过滤，滤饼用去离子水和无水乙醇洗涤除去多余的原料，再送入低温冷冻机中低温冻干。
主体材料和固化剂组合物的质量比为85：5。
对照例1
主体材料的制备：将40g改性氟碳树脂、2g滑石粉、2g流平剂、6g甲基戊醇送入自动混合机中，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min，然后研磨至细度≤20微米，分散和研磨的温度为30℃。
固化剂组合物的制备：将30g聚乙烯醇缩甲醛、10g去离子水、5g碳酸氢钠投入到反应釜中，搅拌均匀，加入20g氨基树脂、5g聚乙二醇，搅拌20min，即得到固化剂组合物。
改性氟碳树脂的制备：
(1)将80g氟碳树脂加入到去离子水中，32℃搅拌10min，加入2g十二烷基苯磺酸钠和4g硅油，送入胶体磨中反应2h，制成树脂混合乳液；
(2)向步骤1中混合乳液加入2g亚硝酸钠和50g苯重氮酸，20℃搅拌20min，然后加入2g过硫酸钠继续搅拌1h，减压过滤，滤饼用去离子水和无水乙醇洗涤除去多余的原料，再送入低温冷冻机中低温冻干。
主体材料和固化剂组合物现配现用质量比为80：5。
对照例2
主体材料的制备：将40g改性氟碳树脂混合物、2g滑石粉、2g流平剂、6g甲基戊醇送入自动混合机中，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min，然后研磨至细度≤20微米，分散和研磨的温度为30℃。
固化剂组合物的制备：将30g聚乙烯醇缩甲醛、10g去离子水、5g碳酸钠投入到反应釜中，搅拌均匀，加入20g氨基树脂、5g聚乙二醇，搅拌20min，即得到固化剂组合物。
改性氟碳树脂混合物的制备：
(1)将30g丙烯酸树脂、50g氟碳树脂加入到去离子水中，32℃搅拌10min，加入2g十二烷基苯磺酸钠和4g硅油，送入胶体磨中反应2h，制成树脂混合乳液；
(2)向步骤1中混合乳液加入2g亚硝酸钠和50g苯重氮酸，20℃搅拌20min，然后加入2g过硫酸钠继续搅拌1h，减压过滤，滤饼用去离子水和无水乙醇洗涤除去多余的原料，再送入低温冷冻机中低温冻干。
主体材料和固化剂组合物的质量比为80：5。
对照例3
主体材料的制备：将40g改性氟碳树脂混合物、2g滑石粉、2g流平剂、6g甲基戊醇送入自动混合机中，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min，然后研磨至细度≤20微米，分散和研磨的温度为30℃。
固化剂组合物的制备：将30g聚乙烯醇缩甲醛、10g去离子水投入到反应釜中，搅拌均匀，加入20g氨基树脂、5g聚乙二醇，搅拌20min，即得到固化剂组合物。
改性氟碳树脂混合物的制备：
(1)将30g丙烯酸树脂、50g氟碳树脂加入到去离子水中，32℃搅拌10min，加入2g十二烷基苯磺酸钠和4g硅油，送入胶体磨中反应2h，制成树脂混合乳液；
(2)向步骤1中混合乳液加入2g亚硝酸钠和50g苯重氮酸，20℃搅拌20min，然后加入2g过硫酸钠继续搅拌1h，减压过滤，滤饼用去离子水和无水乙醇洗涤除去多余的原料，再送入低温冷冻机中低温冻干。
主体材料和固化剂组合物的质量比为80：5。
对照例4
主体材料的制备：将15g丙稀酸树脂、25g氟碳树脂、2g滑石粉、2g流平剂、6g甲基戊醇送入自动混合机中，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min，然后研磨至细度≤20微米，分散和研磨的温度为30℃。
固化剂组合物的制备：将30g聚乙烯醇缩甲醛、10g去离子水、5g碳酸氢钠投入到反应釜中，搅拌均匀，加入20g氨基树脂、5g聚乙二醇，搅拌20min，即得到固化剂组合物。
主体材料和固化剂组合物的质量比为80：5。
对照例5
主体材料的制备：将40g改性氟碳树脂混合物、2g滑石粉、2g流平剂、6g甲基戊醇送入自动混合机中，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min，然后研磨至细度≤20微米，分散和研磨的温度为30℃。
固化剂组为间苯二胺。
改性氟碳树脂混合物的制备：
(1)将30g丙烯酸树脂、50g氟碳树脂加入到去离子水中，32℃搅拌10min，加入2g十二烷基苯磺酸钠和4g硅油，送入胶体磨中反应2h，制成树脂混合乳液；
(2)向步骤1中混合乳液加入2g亚硝酸钠和50g苯重氮酸，20℃搅拌20min，然后加入2g过硫酸钠继续搅拌1h，减压过滤，滤饼用去离子水和无水乙醇洗涤除去多余的原料，再送入低温冷冻机中低温冻干。
主体材料和固化剂组合物的质量比为80：5。
实施例3
以实施例1为基础，设置只对氟树脂进行改性的对照例1、以碳酸钠为固化剂组合物成分的对照例2、不添加碳酸氢钠的对照例3、不对氟碳树脂混合物进行改性的对照例4、以间苯二胺为固化剂的对照例5。
利用实施例1-2、对照例1-4制成氟碳漆，并对氟碳漆性能进行检测，结果如表1所示。
表1氟碳漆性能检测
项目 拉伸强度(MPa) 弯曲强度(MPa) 附着力 自干时间
实施例1 90 88 1级 20min
实施例2 89 87 1级 21min
对照例1 79 77 1级 40min
对照例2 81 81 2级 55min
对照例3 76 75 2级 75min
对照例4 70 69 3级(易脱落) 80min
对照例5 72 71 3级(易脱落) 90min
测试方法：拉伸强度ASTM D638；弯曲强度ASTM D790；自干时间测定条件：25℃，湿度70％。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (2)

1.一种优异固化性氟碳漆，其特征在于，由主体材料和固化剂组合物组成；主体材料由以下重量份的原料组成：改性氟碳树脂混合物 40-50份、消光粉1-5份、流平剂 1-5份、有机分散剂 5-10份；固化剂组合物由以下重量份的原料组成：聚乙烯醇缩甲醛 30-40份、氨基树脂 20-30份、去离子水 10-20份、碳酸氢盐 5-10份、聚乙二醇 5-10份；
所述改性氟碳树脂混合物的制备方法，包括以下步骤：
（1）将丙烯酸树脂、氟碳树脂加入到去离子水中，32℃搅拌10-20min，加入十二烷基苯磺酸钠和硅油，送入胶体磨中反应2-4h，制成树脂混合乳液；
（2）向步骤1中混合乳液加入亚硝酸钠和苯重氮酸，20-25℃搅拌20-30min，然后加入过硫酸钠继续搅拌1-2h，减压过滤，滤饼用去离子水和无水乙醇洗涤除去多余的原料，再送入低温冷冻机中低温冻干；
所述丙烯酸树脂、氟碳树脂、十二烷基苯磺酸、硅油、亚硝酸钠、苯重氮酸、过硫酸钠的质量比为：30-40 ：50-60 ：1-5 ：1-5 ：1-5 ：50-60 ：1-5。
2.一种如权利要求1所述优异固化性氟碳漆的主体材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：按比例将改性氟碳树脂混合物、消光粉、流平剂、有机分散剂送入自动混合机中，混合时间为低速2min/高速5min；其中低速为110r/min，高速为200r/min，然后研磨至细度≤20微米，分散和研磨的温度为30-35℃。
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