CN109575739A - 一种用于涂覆多孔介质表面的特氟龙涂料及其制备方法 - Google Patents

一种用于涂覆多孔介质表面的特氟龙涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种用于涂敷多孔介质表面的特氟龙涂料及其制备方法，包括以下质量百分比组分：氟碳乳液45‑55％，颜填料20‑30％，润湿剂0.3‑0.5％，分散剂0.5‑1.5％，成膜助剂2‑5％，增稠剂1‑2％，功能性助剂1‑2％，聚四氟乙烯微颗粒3‑7.5％，水基稀释剂5‑15％。本发明制备的特氟龙涂料经稀释处理后，利用喷涂或浸渍可在多孔介质表面形成厚度小于10μm的均匀涂层，并且不会对基底介质造成堵塞等问题。聚四氟乙烯微颗粒在高温烘烤后经冷却降温可形成纤维结构提高涂层整体强度进而增加涂层使用寿命。本发明提供的涂料成膜性能好，与基底结合强度高，涂层厚度易控制，涂敷到多孔介质上覆盖完整，堵塞率低。

Description

一种用于涂覆多孔介质表面的特氟龙涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂层技术领域，尤其是一种用于涂覆多孔介质如金属网表面的特氟龙涂料及其制备方法。
背景技术
特氟龙涂层是以氟树脂为基体材料的涂料，具有优异的综合性能，包括：耐温性能、耐化学腐蚀性能、耐候性能、耐水性能、耐沾污性能等。因此特氟龙涂层广泛用于机械、化工、电子、能源等行业。特氟龙涂层的研究应用也成为涂料行业的热点和重点发展方向。
喷涂有特氟龙涂层的金属网具有良好的耐酸碱、耐温性能，同时具备优良的不粘性和特殊的分离性能。此种金属网作为过滤材料被广泛应用于石油、化工、食品、医药等领域。它能很大程度上减少堵塞，增加过滤网的使用寿命，提高过滤效率和过滤效果。
在许多应用方面，过滤网的孔径越小，过滤效果越好。然而现有的特氟龙涂层一般最多只能喷涂200目的金属网，对于孔径更小的金属网会造成网孔被喷涂材料堵塞或造成金属网丝的覆盖不完整，这会很大程度上影响金属网的过滤效率和过滤质量。
发明内容
针对以上问题，本发明设计了一种用于涂覆多孔介质表面的特氟龙涂料及其制备方法，其可以通过浸渍或喷涂的方法在网孔为500目、600目的金属网上制备涂层，并且均匀覆盖、网孔无堵塞。制备涂层后的金属网具有优良的性能和过滤效果。
本发明提供一种用于涂覆多孔介质表面的特氟龙涂料，所述特氟龙涂料的组份及重量百分比如下：氟碳乳液45-55％(优选50％)，颜填料20-30(优选25％)，润湿剂0.3-0.5％(优选0.5％)，分散剂0.5-1.5％(优选1％)，成膜助剂2-5％(优选2.5％)，增稠剂1-2％(优选1％)，功能性助剂1-2％(优选1.5％)，聚四氟乙烯微颗粒3-7.5％(优选5％)，水基稀释剂(包括去离子水)5-15％(优选10％)。
优选地，所述聚四氟乙烯微颗粒的粒径为0.5-10μm。
优选地，所述颜填料主要在涂料中起到填充作用，改善机械强度，对涂膜化学性能起辅助作用，选用耐光、热、酸碱性能好的金红石型纳米二氧化钛或纳米级远红外陶瓷粉(20-30微米)。所述润湿剂主要是改善涂料表面张力提高其对基材的附着力，采用非离子型润湿添加剂，聚硅氧烷共聚物类如改性甲基聚硅氧烷。所述分散剂主要降低颜填料的表面张力，防止其絮凝，使分散体系处于稳定状态，采用具有良好水溶性的PEG600或5040分散剂。所述成膜助剂用于改善涂料的聚结性能，防止溶剂挥发太快造成的涂膜不均和膜层开裂，采用二醇类或醇醚类助剂，如丙二醇、三乙二醇单乙醚、三丙二醇单丁醚等。所述增稠剂可以调节涂料的粘弹性，对其存储稳定性和施工有比较大影响，使用聚醚类增稠剂、聚氨酯增稠剂等。所述功能性助剂进一步改善提高涂料的综合性能，一般采用KH-570硅烷偶联剂。所述水基稀释剂主要起到树脂溶解的作用，可以采用去离子水或其他可用的稀释剂如乙醇(酒精)。所述聚四氟乙烯微颗粒的粒径为0.5-10μm。
优选地，所述特氟龙涂料在使用之前根据涂覆要求，加入适量水，当浸泡多孔介质表面时，加水稀释特氟龙涂料至质量分数为0.5～5％；当喷涂多孔介质表面时，加水稀释特氟龙涂料至质量分数为20-50％。
本发明还提供一种用于涂覆多孔介质表面的特氟龙涂料的制备方法，包括以下几个步骤：
步骤一：将颜填料、分散剂按照重量百分比要求依次加入到分散机中，搅拌使之混匀，然后用滤网过滤得到漆浆；
步骤二：在搅拌状态下按照重量百分比要求依次加入氟碳乳液和其他各种助剂，包括润湿剂、成膜助剂、增稠剂、功能性助剂、聚四氟乙烯微颗粒和水基稀释剂，混合均匀后，得到特氟龙涂料。
优选地，所述步骤一中滤网孔径为200-500目。
优选地，所述特氟龙涂料在使用之前根据涂覆要求，加入适量水，当浸泡多孔介质表面时，加水稀释特氟龙涂料至质量分数为0.5～5％；当喷涂多孔介质表面时，加水稀释特氟龙涂料至质量分数为20-50％。
本发明具有以下优点：
(1)涂料中使用聚四氟乙烯微颗粒，可以有效控制涂料中颗粒大小分布，经烘烤后聚四氟乙烯微颗粒由于颗粒之间相互作用力形成纤维状结构，增加成膜后的均匀性、延展性以及强度；
(2)本发明中加入硅烷偶联剂可以促进成膜性，提高涂料与基底的结合强度；
(3)本发明中配置涂料后可以加水进行适当稀释，利于得到一定厚度的均匀涂层；
(4)经稀释后的涂料在500目、600目金属网具有良好的覆盖成膜性，网孔堵塞率低，同时具有良好的耐水、耐磨、耐污等性能。本发明提供的特氟龙涂料在过滤金属网领域具有很高的实用价值。
附图说明
图1为特氟龙涂料中微颗粒原始状态的形貌图；
图2为控制烧结温度以及降温时间实现形成纤维状结构的形貌图；
图3为经优化相关烘烤温度以及冷却过程，微颗粒在图层中可形成纤维状形貌图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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的一部分实施例，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的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。
本发明提供了一种水性特氟龙涂料，所述特氟龙涂料的组份及重量百分比如下：氟碳乳液45-55％(优选50％)，颜填料20-30(优选25％)，润湿剂0.3-0.5％(优选0.5％)，分散剂0.5-1.5％(优选1％)，成膜助剂2-5％(优选2.5％)，增稠剂1-2％(优选1％)，功能性助剂1-2％(优选1.5％)，聚四氟乙烯微颗粒3-7.5％(优选5％)，水基稀释剂(包括去离子水)5-15％(优选10％)。所述聚四氟乙烯微颗粒的粒径为0.5-10μm。
所述氟碳乳液为含氟丙烯酸酯乳液；颜填料主要在涂料中有填充作用，改善机械强度，对涂膜化学性能起辅助作用，选用耐光、热、酸碱性能好的金红石型纳米二氧化钛(20-30微米)；润湿剂主要是改善涂料表面张力提高其对基材的附着力，采用非离子型润湿添加剂，聚硅氧烷共聚物类如改性甲基聚硅氧烷；分散剂主要降低颜填料的表面张力，防止其絮凝，使分散体系处于稳定状态，采用具有良好水溶性的PEG600或5040分散剂；成膜助剂改善涂料的聚结性能，防止溶剂挥发太快造成的涂膜不均和膜层开裂，采用二醇类或醇醚类助剂，如丙二醇、三乙二醇单乙醚、三丙二醇单丁醚等；增稠剂可以调节涂料的粘弹性，对其存储稳定性和施工有比较大影响，使用聚醚类增稠剂、聚氨酯增稠剂等；功能性助剂进一步改善提高涂料的综合性能，采用KH-570硅烷偶联剂。
此外，为实现上述目的，本发明还提供了一种上述特氟龙涂料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将颜填料、水基稀释剂、分散剂按照重量百分比要求依次加入到分散机中，搅拌(搅拌速度60-300r/min)使之混匀，使混合物的粒径小于等于10μm，然后用200目-500目左右滤网过滤，可以得到漆浆。
步骤二：在搅拌状态(搅拌速度60-300r/min)下按照重量百分比要求依次加入氟碳乳液和其他各种助剂，包括润湿剂、成膜助剂、增稠剂、功能性助剂、聚四氟乙烯微颗粒，混合均匀后，即得水性氟碳涂料。一般条件PH值为7-9。
在使用之前根据喷涂要求，缓慢加入适量水，当浸泡多孔介质表面时，加水稀释特氟龙涂料至质量分数为0.5～5％；当喷涂多孔介质表面时，加水稀释特氟龙涂料至质量分数为20-50％，并不断搅拌得到合适浓度的氟碳涂料，并不破坏涂料原有性能，进行喷涂控制涂层厚度。
常规特氟龙涂料中微颗粒一般为常见的颗粒状态如图1所示，而采用本发明提供的特氟龙涂料涂覆获得的涂层，经优化相关烘烤温度以及控制冷却降温过程，微颗粒在涂层中可形成纤维状，如图2和图3所示，能够有效提高涂层强度，进而提高使用寿命。一般烘烤温度为300℃到400℃，烘烤时间为10到60min，降温过程为匀速降温至室温条件(25℃)时间为20min到120min。
实施例1
本实施例提供的用于喷涂多孔介质的特氟龙涂料的组份和质量百分比为：氟碳乳液45％，颜填料30％，润湿剂0.3％，分散剂0.6％，成膜助剂2％，增稠剂1％，聚四氟乙烯微颗粒5％，功能性助剂2％，水14.1％。所述氟碳乳液为含氟丙烯酸酯乳液(质量分数为75％，采用商业成品稀料稀释，稀料型号为NY-200)；所述颜填料为金红石型纳米Ti02，粒径为0.5μm；所述润湿剂为聚二甲基硅氧烷；所述分散剂为羧酸改性聚氨酯；所述成膜助剂为十二醇酯；所述增稠剂为羟乙基纤维素；所述功能性助剂为乙烯基三乙氧基硅烷；水基稀释剂为去离子水。
其制备方法包括以下步骤：将颜填料、分散剂、水基稀释剂依次加入到分散机中，高速搅拌使之混匀，使混合物的粒径小于等于10μm，用200目滤网过滤。然后在搅拌下依次加入氟碳乳液和各种助剂，混合均匀。向调配完的涂料中缓慢加入一定量的水，所加水与特氟龙涂料的质量比例为1:1，不断搅拌，喷涂于多孔介质表面。
实施例2
本实施例提供的用于喷涂多孔介质的特氟龙涂料的组份和质量百分比为：氟碳乳液50％，颜填料25％，润湿剂0.3％，分散剂0.5％，成膜助剂5％，增稠剂1.5％，功能性助剂2％，聚四氟乙烯微颗粒5％，水基稀释剂10.7％。所述氟碳乳液为含氟丙烯酸酯乳液(质量分数为75％，采用商业成品稀料稀释，稀料信号为NY-200)；所述颜填料为金红石型纳米Ti02；所述润湿剂为聚甲基烷基硅氧烷；所述分散剂为改性聚氨酯；所述成膜助剂为丁二醇；所述增稠剂为气相二氧化硅与疏水聚醚化合物，比例为1:1；所述功能性助剂为丙基三甲氧基硅烷。水基稀释剂为水。
其制备方法包括以下步骤：将颜填料、分散剂、水基稀释剂依次加入到分散机中，高速搅拌使之混匀，使混合物的粒径小于等于10um，用200目滤网过滤。然后在搅拌下依次加入氟碳乳液和各种助剂，混合均匀。向调配完的涂料中缓慢加入一定量的水，所加水与特氟龙涂料的质量比例为2:1，不断搅拌，喷涂于多孔介质表面。
实施例3
本实施例提供的用于喷涂多孔介质的特氟龙涂料的组份和质量百分比为：氟碳乳液55％，颜填料25％，润湿剂0.5％，分散剂0.6％，成膜助剂5％，增稠剂1％，功能性助剂1％，聚四氟乙烯微颗粒3％，水8.9％。所述氟碳乳液为含氟丙烯酸酯乳液；所述颜填料为金红石型纳米Ti02；所述润湿剂为聚甲基烷基硅氧烷；所述分散剂为改性聚氨酯；所述成膜助剂为丁二醇；所述增稠剂为气相二氧化硅与疏水聚醚化合物，比例为1:1；所述功能性助剂为丙基三甲氧基硅烷。
其制备方法包括以下步骤：将颜填料、分散剂、水基稀释剂依次加入到分散机中，高速搅拌使之混匀，使混合物的粒径小于等于10um，用200目滤网过滤。然后在搅拌下依次加入氟碳乳液和各种助剂，混合均匀。向调配完的涂料中缓慢加入一定量的水，不断搅拌，特氟龙涂料的质量分数为0.5％，将多孔介质浸泡于特氟龙涂料中。
实施例4
本实施例提供的用于喷涂多孔介质的特氟龙涂料的组份和质量百分比为：氟碳乳液48％，颜填料28％，润湿剂0.35％，分散剂0.8％，成膜助剂3.8％，增稠剂2％，功能性助剂2％，聚四氟乙烯微颗粒5％，水10.05％。所述氟碳乳液为含氟丙烯酸酯乳液；所述颜填料为金红石型纳米Ti02；所述润湿剂为聚甲基烷基硅氧烷；所述分散剂为改性聚氨酯；所述成膜助剂为丁二醇；所述增稠剂为气相二氧化硅与疏水聚醚化合物，比例为1:1；所述功能性助剂为丙基三甲氧基硅烷。
其制备方法包括以下步骤：将颜填料、分散剂、水基稀释剂依次加入到分散机中，高速搅拌使之混匀，使混合物的粒径小于等于10um，用200目滤网过滤。然后在搅拌下依次加入氟碳乳液和各种助剂，混合均匀。向调配完的涂料中缓慢加入一定量的水，特氟龙涂料的质量分数为5％，将多孔介质浸泡于特氟龙涂料中。
实施例5
本实施例提供的用于喷涂多孔介质的特氟龙涂料的组份和质量百分比为：氟碳乳液47％，颜填料22.6％，润湿剂0.4％，分散剂1.5％，成膜助剂3％，增稠剂1.5％，功能性助剂1.5％，聚四氟乙烯微颗粒7.5％，水15％。所述氟碳乳液为含氟丙烯酸酯乳液；所述颜填料为金红石型纳米Ti02；所述润湿剂为聚甲基烷基硅氧烷；所述分散剂为改性聚氨酯；所述成膜助剂为丁二醇；所述增稠剂为气相二氧化硅与疏水聚醚化合物，比例为1:1；所述功能性助剂为丙基三甲氧基硅烷。
其制备方法包括以下步骤：将颜填料、分散剂依次加入到分散机中，高速搅拌使之混匀，使混合物的粒径小于等于10um，用200目滤网过滤。然后在搅拌下依次加入氟碳乳液和各种助剂，混合均匀。向调配完的涂料中缓慢加入一定量的水，特氟龙涂料的质量分数为20％，不断搅拌，喷涂于多孔介质表面。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于涂覆多孔介质表面的特氟龙涂料，其特征在于，所述特氟龙涂料的组份及重量百分比如下：氟碳乳液45-55％，颜填料20-30％，润湿剂0.3-0.5％，分散剂0.5-1.5％，成膜助剂2-5％，增稠剂1-2％，功能性助剂1-2％，聚四氟乙烯微颗粒3-7.5％，水基稀释剂5-15％。
2.根据权利要求1所述的用于涂覆多孔介质表面的特氟龙涂料，其特征在于，所述特氟龙涂料的组份及重量百分比如下：氟碳乳液50％，颜填料25％，润湿剂0.5％，分散剂1％，成膜助剂2.5％，增稠剂1％，功能性助剂1.5％，聚四氟乙烯微颗粒5％，水基稀释剂13.5％。
3.根据权利要求1所述的用于涂覆多孔介质表面的特氟龙涂料，其特征在于，所述聚四氟乙烯微颗粒的粒径为0.5-10μm。
4.根据权利要求1所述的用于涂覆多孔介质表面的特氟龙涂料，其特征在于，所述氟碳乳液为含氟丙烯酸酯乳液；所述颜填料为金红石型纳米Ti02或纳米级远红外陶瓷粉；所述润湿剂为改性甲基聚硅氧烷；所述分散剂为PEG600或5040分散剂；所述成膜助剂为二醇类或醇醚类助剂；所述功能性助剂为KH-570硅烷偶联剂；水基稀释剂为去离子水。
5.根据权利要求1所述的用于涂覆多孔介质表面的特氟龙涂料，其特征在于，所述特氟龙涂料在使用之前根据涂覆要求，加入适量水，当采用浸渍方法处理多孔介质表面时，加水稀释特氟龙涂料至质量分数为0.5～5％；当喷涂多孔介质表面时，加水稀释特氟龙涂料至质量分数为20-50％。
6.一种权利要求1-5中任意一项所述的用于权利涂覆多孔介质表面的特氟龙涂料的制备方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
步骤一：将颜填料、分散剂、水基稀释剂按照重量百分比要求依次加入到分散机中，搅拌使之混匀，然后用滤网过滤得到漆浆；
步骤二：在搅拌状态下按照重量百分比要求依次加入氟碳乳液和其他剩余各种助剂，包括润湿剂、成膜助剂、增稠剂、功能性助剂、聚四氟乙烯微颗粒，混合均匀后，得到特氟龙涂料。
7.根据权利要求6所述的用于涂覆多孔介质表面的特氟龙涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤一中滤网孔径为200-500目。
8.根据权利要求6所述的用于涂覆多孔介质表面的特氟龙涂料的制备方法，其特征在于，所述特氟龙涂料在使用之前根据涂覆要求，加入适量水，当浸泡多孔介质表面时，加水稀释特氟龙涂料至质量分数为0.5～5％；当喷涂多孔介质表面时，加水稀释特氟龙涂料至质量分数为20-50％。
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