CN108997858A - 一种耐磨氟碳涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨氟碳涂料，涉及氟涂料技术领域，本发明以超细聚四氟乙烯粉末为主要原料，辅以改性碳化硅、甲基葡糖倍半硬脂酸酯、石棉粉、氟碳树脂、环氧树脂及多种助剂制得耐磨氟碳涂料，该氟碳涂料的成膜性和附着性好，能牢固附着于产品表面快速干燥形成涂层，该涂层具有耐磨性好、防腐性好、耐高温、硬度高等优点。

Description

一种耐磨氟碳涂料
技术领域：
本发明涉及氟涂料技术领域，具体涉及一种耐磨氟碳涂料。
背景技术：
氟碳涂料是指以氟树脂为主要成膜物质的涂料，又称氟碳漆、氟涂料、氟树脂涂料等。在各种涂料之中，氟树脂涂料由于引入的氟元素电负性大，碳氟键能强，具有特别优越的各项性能：耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性，而且具有独特的不粘性和低磨擦性，其核心技术1938年诞生于美国杜邦公司，氟树脂涂料主要的物化性能当时在全球化工界引起轰动。
最早的"氟碳涂料"其实早在1938年就诞生了，就是大家熟知的杜邦公司的特氟隆涂层，即聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟丙烯(FEP)等共聚合物。这类材料其独特优异的耐热(180℃-260℃)、耐低温(-200℃)、自润滑性及化学稳定性能等，而被称为"拒腐蚀、永不粘的特富龙"，氟碳漆一般分为三氟和四氟，四氟的防腐性能更高。由于使用时需要极高液化的温度，对颜料的分散性很差，因此一直只被用在不沾锅，医疗，航空等领域，没有进入建筑领域。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种耐磨氟碳涂料。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种耐磨氟碳涂料，由以下重量份数的原料制成：超细聚四氟乙烯粉末40-60份、改性碳化硅10-20份、甲基葡糖倍半硬脂酸酯5-15份、石棉粉5-10份、氧化钛2-6份、甲基纤维素2-5份、三聚氰胺甲醛树脂0.5-3份、环氧大豆油4-8份、氟碳树脂5-10份、环氧树脂15-30份。
所述耐磨氟碳涂料，优选以下重量份数的原料制成：超细聚四氟乙烯粉末50份、改性碳化硅15份、甲基葡糖倍半硬脂酸酯10份、石棉粉8份、氧化钛4份、甲基纤维素4份、三聚氰胺甲醛树脂1.5份、环氧大豆油6份、氟碳树脂8份、环氧树脂20份。
进一步的，所述改性碳化硅由以下重量份数的原料制成：碳化硅30-40份、陶瓷微粉10-15份、石墨烯5-15份、棕榈蜡5-10份，其制作方法为：向碳化硅中加入陶瓷微粉和棕榈蜡，充分混合后，加热至150-180度，再用频率2250MHz、功率800W的微波进行处理10-20分钟，再加入石墨烯，混合均匀后继续用频率2250MHz、功率800W的微波进行处理5-15分钟，并转入5-10℃环境中密封静置30分钟，再次微波处理5分钟，然后自然冷却至室温，即得改性碳化硅。
改性后的碳化硅既保留了碳化硅、陶瓷微粉耐磨性高、化学稳定性好，抗腐蚀性高，耐高温性好，也使碳化硅、陶瓷微粉粘黏性更好，与其他材料的融合性更好，分散更均匀，适用于涂料后增加了涂料的耐磨性和抗腐蚀性。
进一步的，所述石棉粉使用前经过改性处理，其处理方法为：将石棉粉加入2倍重量份水中，充分分散后静置30min，再加入磷酸氢二钠和硅烷偶联剂，混合均匀后利用等离子表面处理机处理15s，处理结束后迅速转入5-10℃环境中静置5h，然后加入丙二醇、石墨粉，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理3min，所得混合物送入喷雾干燥机，最后将干燥所得颗粒研磨成粉末即可。
所述石棉粉与磷酸氢二钠、硅烷偶联剂、丙二醇、石墨粉的重量份数比为：10:2:1:1:4。
所述等离子表面处理机的工作高频频率18-60Hz、输出功率350-1000W、工作气压范围0.05-0.5MPa、气源要求0.3-1.0MPa。
石棉粉通过改性处理，能够显著提高其相容性、顺滑性和耐磨性。
所述耐磨氟碳涂料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将氟碳树脂与环氧树脂混合，加入超细聚四氟乙烯粉末、改性碳化硅，均匀混合；
(2)将步骤1中混合物于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理10-20min，处理完成后静置10分钟；
(3)在步骤2的混合物中加入甲基葡糖倍半硬脂酸酯、石棉粉、氧化钛，继续进行微波回流处理5-10分钟，处理完成后静置10分钟；
(4)在步骤3的混合物中加入甲基纤维素、三聚氰胺甲醛树脂、环氧大豆油，继续进行微波回流处理5-10分钟，处理完成后静置10分钟；
(5)将步骤4处理完的混合物进行搅拌处理，搅拌速度为400-600r/min，搅拌时间为5-10分钟，即可制得。
本发明的有益效果是：
1、本发明以超细聚四氟乙烯粉末为主要原料，辅以改性碳化硅、甲基葡糖倍半硬脂酸酯、石棉粉、氟碳树脂、环氧树脂及多种助剂制得耐磨氟碳涂料，该氟碳涂料的成膜性和附着性好，能牢固附着于产品表面快速干燥形成涂层，该涂层具有耐磨性好、防腐性好、耐高温、硬度高等优点；
2、本发明添加了改性后的碳化硅既保留了碳化硅、陶瓷微粉耐磨性高、化学稳定性好，抗腐蚀性高，耐高温性好，也使碳化硅、陶瓷微粉粘黏性更好，与其他材料的融合性更好，分散更均匀，适用于涂料后增加了涂料的耐磨性和抗腐蚀性，并且还添加了改性后的石棉粉，能够显著提高石棉粉的相容性、顺滑性和耐磨性。
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。
实施例1
一种耐磨氟碳涂料，由以下重量份数的原料制成：超细聚四氟乙烯粉末40份、改性碳化硅10份、甲基葡糖倍半硬脂酸酯5份、石棉粉5份、氧化钛2份、甲基纤维素2份、三聚氰胺甲醛树脂0.5份、环氧大豆油4份、氟碳树脂5份、环氧树脂15份。
进一步的，所述改性碳化硅由以下重量份数的原料制成：碳化硅30份、陶瓷微粉10份、石墨烯5份、棕榈蜡5份，其制作方法为：向碳化硅中加入陶瓷微粉和棕榈蜡，充分混合后，加热至150度，再用频率2250MHz、功率800W的微波进行处理10分钟，再加入石墨烯，混合均匀后继续用频率2250MHz、功率800W的微波进行处理5分钟，并转入5℃环境中密封静置30分钟，再次微波处理5分钟，然后自然冷却至室温，即得改性碳化硅。
改性后的碳化硅既保留了碳化硅、陶瓷微粉耐磨性高、化学稳定性好，抗腐蚀性高，耐高温性好，也使碳化硅、陶瓷微粉粘黏性更好，与其他材料的融合性更好，分散更均匀，适用于涂料后增加了涂料的耐磨性和抗腐蚀性。
进一步的，所述石棉粉使用前经过改性处理，其处理方法为：将石棉粉加入2倍重量份水中，充分分散后静置30min，再加入磷酸氢二钠和硅烷偶联剂，混合均匀后利用等离子表面处理机处理15s，处理结束后迅速转入5-10℃环境中静置5h，然后加入丙二醇、石墨粉，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理3min，所得混合物送入喷雾干燥机，最后将干燥所得颗粒研磨成粉末即可。
所述石棉粉与磷酸氢二钠、硅烷偶联剂、丙二醇、石墨粉的重量份数比为：10:2:1:1:4。
所述等离子表面处理机的工作高频频率18Hz、输出功率350W、工作气压范围0.05MPa、气源要求0.3MPa。
石棉粉通过改性处理，能够显著提高其相容性、顺滑性和耐磨性。
所述耐磨氟碳涂料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将氟碳树脂与环氧树脂混合，加入超细聚四氟乙烯粉末、改性碳化硅，均匀混合；
(2)将步骤1中混合物于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理10min，处理完成后静置10分钟；
(3)在步骤2的混合物中加入甲基葡糖倍半硬脂酸酯、石棉粉、氧化钛，继续进行微波回流处理5分钟，处理完成后静置10分钟；
(4)在步骤3的混合物中加入甲基纤维素、三聚氰胺甲醛树脂、环氧大豆油，继续进行微波回流处理5分钟，处理完成后静置10分钟；
(5)将步骤4处理完的混合物进行搅拌处理，搅拌速度为400r/min，搅拌时间为5分钟，即可制得。
实施例2
一种耐磨氟碳涂料，由以下重量份数的原料制成：超细聚四氟乙烯粉末50份、改性碳化硅15份、甲基葡糖倍半硬脂酸酯10份、石棉粉8份、氧化钛4份、甲基纤维素4份、三聚氰胺甲醛树脂1.5份、环氧大豆油6份、氟碳树脂8份、环氧树脂20份。
进一步的，所述改性碳化硅由以下重量份数的原料制成：碳化硅35份、陶瓷微粉13份、石墨烯10份、棕榈蜡8份，其制作方法为：向碳化硅中加入陶瓷微粉和棕榈蜡，充分混合后，加热至160度，再用频率2250MHz、功率800W的微波进行处理15分钟，再加入石墨烯，混合均匀后继续用频率2250MHz、功率800W的微波进行处理10分钟，并转入10℃环境中密封静置30分钟，再次微波处理5分钟，然后自然冷却至室温，即得改性碳化硅。
进一步的，所述石棉粉使用前经过改性处理，其处理方法为：将石棉粉加入2倍重量份水中，充分分散后静置30min，再加入磷酸氢二钠和硅烷偶联剂，混合均匀后利用等离子表面处理机处理15s，处理结束后迅速转入10℃环境中静置5h，然后加入丙二醇、石墨粉，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理3min，所得混合物送入喷雾干燥机，最后将干燥所得颗粒研磨成粉末即可。
所述石棉粉与磷酸氢二钠、硅烷偶联剂、丙二醇、石墨粉的重量份数比为：10:2:1:1:4。
所述等离子表面处理机的工作高频频率40Hz、输出功率700W、工作气压范围0.3MPa、气源要求0.6MPa。
所述耐磨氟碳涂料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将氟碳树脂与环氧树脂混合，加入超细聚四氟乙烯粉末、改性碳化硅，均匀混合；
(2)将步骤1中混合物于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理15min，处理完成后静置10分钟；
(3)在步骤2的混合物中加入甲基葡糖倍半硬脂酸酯、石棉粉、氧化钛，继续进行微波回流处理10分钟，处理完成后静置10分钟；
(4)在步骤3的混合物中加入甲基纤维素、三聚氰胺甲醛树脂、环氧大豆油，继续进行微波回流处理10分钟，处理完成后静置10分钟；
(5)将步骤4处理完的混合物进行搅拌处理，搅拌速度为500r/min，搅拌时间为10分钟，即可制得。
实施例3
一种耐磨氟碳涂料，由以下重量份数的原料制成：超细聚四氟乙烯粉末60份、改性碳化硅20份、甲基葡糖倍半硬脂酸酯15份、石棉粉10份、氧化钛6份、甲基纤维素5份、三聚氰胺甲醛树脂3份、环氧大豆油8份、氟碳树脂10份、环氧树脂30份。
进一步的，所述改性碳化硅由以下重量份数的原料制成：碳化硅40份、陶瓷微粉15份、石墨烯15份、棕榈蜡10份，其制作方法为：向碳化硅中加入陶瓷微粉和棕榈蜡，充分混合后，加热至180度，再用频率2250MHz、功率800W的微波进行处理20分钟，再加入石墨烯，混合均匀后继续用频率2250MHz、功率800W的微波进行处理15分钟，并转入10℃环境中密封静置30分钟，再次微波处理5分钟，然后自然冷却至室温，即得改性碳化硅。
进一步的，所述石棉粉使用前经过改性处理，其处理方法为：将石棉粉加入2倍重量份水中，充分分散后静置30min，再加入磷酸氢二钠和硅烷偶联剂，混合均匀后利用等离子表面处理机处理15s，处理结束后迅速转入10℃环境中静置5h，然后加入丙二醇、石墨粉，充分混合后于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理3min，所得混合物送入喷雾干燥机，最后将干燥所得颗粒研磨成粉末即可。
所述石棉粉与磷酸氢二钠、硅烷偶联剂、丙二醇、石墨粉的重量份数比为：10:2:1:1:4。
所述等离子表面处理机的工作高频频率60Hz、输出功率1000W、工作气压范围0.5MPa、气源要求1.0MPa。
所述耐磨氟碳涂料，其制备方法包括如下步骤：
(1)将氟碳树脂与环氧树脂混合，加入超细聚四氟乙烯粉末、改性碳化硅，均匀混合；
(2)将步骤1中混合物于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理20min，处理完成后静置10分钟；
(3)在步骤2的混合物中加入甲基葡糖倍半硬脂酸酯、石棉粉、氧化钛，继续进行微波回流处理10分钟，处理完成后静置10分钟；
(4)在步骤3的混合物中加入甲基纤维素、三聚氰胺甲醛树脂、环氧大豆油，继续进行微波回流处理10分钟，处理完成后静置10分钟；
(5)将步骤4处理完的混合物进行搅拌处理，搅拌速度为600r/min，搅拌时间为10分钟，即可制得。
表1为本发明与对照组性能测试
对照组1为市售常见氟碳漆。
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 (4)

1.一种耐磨氟碳涂料，由以下重量份数的原料制成：超细聚四氟乙烯粉末40-60份、改性碳化硅10-20份、甲基葡糖倍半硬脂酸酯5-15份、石棉粉5-10份、氧化钛2-6份、甲基纤维素2-5份、三聚氰胺甲醛树脂0.5-3份、环氧大豆油4-8份、氟碳树脂5-10份、环氧树脂15-30份。
2.根据权利要求1所述的耐磨氟碳涂料，其特征在于，优选以下重量份数的原料制成：超细聚四氟乙烯粉末50份、改性碳化硅15份、甲基葡糖倍半硬脂酸酯10份、石棉粉8份、氧化钛4份、甲基纤维素4份、三聚氰胺甲醛树脂1.5份、环氧大豆油6份、氟碳树脂8份、环氧树脂20份。
3.根据权利要求1或2所述的耐磨氟碳涂料，其特征在于，所述改性碳化硅由以下重量份数的原料制成：碳化硅30-40份、陶瓷微粉10-15份、石墨烯5-15份、棕榈蜡5-10份，其制作方法为：向碳化硅中加入陶瓷微粉和棕榈蜡，充分混合后，加热至150-180度，再用频率2250MHz、功率800W的微波进行处理10-20分钟，再加入石墨烯，混合均匀后继续用频率2250MHz、功率800W的微波进行处理5-15分钟，并转入5-10℃环境中密封静置30分钟，再次微波处理5分钟，然后自然冷却至室温，即得改性碳化硅。
4.根据权利要求1或2所述的耐磨氟碳涂料，其特征在于，其制备方法包括如下步骤：
(1)将氟碳树脂与环氧树脂混合，加入超细聚四氟乙烯粉末、改性碳化硅，均匀混合；
(2)将步骤1中混合物于微波频率2450MHz、功率700W下微波处理10-20min，处理完成后静置10分钟；
(3)在步骤2的混合物中加入甲基葡糖倍半硬脂酸酯、石棉粉、氧化钛，继续进行微波回流处理5-10分钟，处理完成后静置10分钟；
(4)在步骤3的混合物中加入甲基纤维素、三聚氰胺甲醛树脂、环氧大豆油，继续进行微波回流处理5-10分钟，处理完成后静置10分钟；
(5)将步骤4处理完的混合物进行搅拌处理，搅拌速度为400-600r/min，搅拌时间为5-10分钟，即可制得。
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