CN110317501B - 一种含氟粉末涂料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含氟粉末涂料的制备方法，先提供含氟粉末涂料制备所需的组合物，然后组合物通过熔融挤出和热拉伸后得到纤维，再经50～‑180℃温度粉碎和60～900目的标准筛筛分后得到含氟粉末涂料。本发明制备得到的含氟粉末涂料颗粒在二维尺度上外观和粒径可控、颗粒间空气少，并由其制备的涂层具有良好硬度、附着力和光泽度。

Description

一种含氟粉末涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种含氟粉末涂料的制备方法。
背景技术
含氟树脂由于结构中存在大量的F-C共价键，氟原子的电子云对所在聚合物分子链上的C-C键具有很强的屏蔽保护作用，能够很好地阻止热、光以及化学作用等破坏，故含氟树脂具有优异的耐候性、耐腐蚀性和防污性。
使用含氟树脂作为主要成分的含氟粉末涂料，在生产和使用过程中无VOC排放，对环境和施工人员的健康是有利的。含氟粉末涂料在涂装过程中，一般使该含氟粉末带电，经空气流输送朝向工件方向之后，由静电吸引附着在工件表面上，再通过加热工件的表面来使含氟粉末涂料中所含的热塑性树脂熔化并在冷却时形成涂膜。
对于含氟粉末涂料的制备方法，现有技术中有以下报道：
(1)美国专利US5346727公开了将含氟聚合物、丙烯酸类聚合物和颜料先进行熔融共混，再对熔融共混的产物进行研磨得到粉末涂料。此方法得到的粉末外观不规则，不可控；
(2)中国专利CN 98800994公开了一种用于粉末涂料的制备方法，先使聚偏氟乙烯基聚合物和丙烯酸类聚合物结合成丙烯酸类改性的氟聚合物，然后使颜料分散在丙烯酸类改性的氟聚合物的胶乳中得到第一混合物，再从所述的第一混合物中回收固体，得到粉末涂料。此方法虽然不需要低温研磨，但制备的粉末涂料颗粒中含有较多空气、堆积密度小，影响施工效率。
因此，有必要对含氟粉末涂料的制备方法作进一步改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含氟粉末涂料的制备方法，制备得到的含氟粉末涂料颗粒在二维尺度上外观和粒径可控、颗粒间空气少，并由其制备的涂层具有良好硬度、附着力和光泽度。
本发明提供如下技术方案：
一种含氟粉末涂料的制备方法，所述方法包括：
(1)提供含氟粉末涂料制备所需的组合物，所述组合物包括：
Figure BDA0001617984940000021
(2)将组合物通过熔融挤出和热拉伸后得到纤维，所述纤维的直径为5～200μm；
(3)在50～-180℃温度下，将纤维进行粉碎，再通过60～900目的标准筛筛分后得到含氟粉末涂料。
本发明提供的含氟粉末涂料的制备方法，所述制备涂料所需的组合物，包括含氟聚合物50～90％、改性聚合物10～40％、颜料5～15％、抗氧剂0～3％。
优选的是，所述组合物包括：含氟聚合物55～80％、改性聚合物12～35％、颜料7～13％、助剂0.2～2.5％。
进一步优选的是，所述组合物包括：含氟聚合物60～75％、改性聚合物15～30％、颜料9～12％、助剂0.5～2％。
本发明提供的含氟粉末涂料的制备方法，制备涂料所需的组合物中的含氟聚合物，可以是本领域常用的含氟聚合物。
优选的是，所述含氟聚合物选自氟乙烯均聚物、氟乙烯和至少一种可与氟乙烯共聚的其他单体的共聚物、1,2-二氟乙烯均聚物、1,2-二氟乙烯和至少一种可与1,2-二氟乙烯共聚的其他单体的共聚物、三氟氯乙烯均聚物、三氟氯乙烯和至少一种可与三氟氯乙烯共聚的其他单体的共聚物以及四氟乙烯和至少一种可与四氟乙烯共聚的其他单体的共聚物中的至少一种。
进一步优选的是，所述含氟聚合物选自1,2-二氟乙烯均聚物、1,2-二氟乙烯和至少一种可与1,2-二氟乙烯共聚的其他单体的共聚物、三氟氯乙烯均聚物以及三氟氯乙烯和至少一种可与三氟氯乙烯共聚的其他单体的共聚物中的至少一种。
最优选的是，所述含氟聚合物选自1,2-二氟乙烯和六氟丙烯共聚物和/或三氟氯乙烯和乙烯共聚物。
本发明提供的含氟粉末涂料的制备方法，制备涂料所需的组合物中的改性聚合物，可以是本领域常用的改性聚合物。
优选的是，所述改性聚合物选自丙烯酸类聚合物、甲基丙烯酸类聚合物、聚酰胺类聚合物、聚氨酯类聚合物和乙烯-醋酸乙烯酯类聚合物中的至少一种。
进一步优选的是，所述改性聚合物选自丙烯酸类聚合物、甲基丙烯酸类聚合物、聚酰胺类聚合物中的至少一种。
最优选的是，所述改性聚合物选自甲基丙烯酸类聚合物和聚酰胺类聚合物中的至少一种。
本发明提供的含氟粉末涂料的制备方法，制备涂料所需的组合物中的颜料，可以是本领域常用的颜料。
优选的是，所述颜料选自金属氧化物、金红石型二氧化钛和云母珠光颜料中的至少一种。
进一步优选的是，所述颜料选自金属氧化物和金红石型二氧化钛中的至少一种。
本发明提供的含氟粉末涂料的制备方法，制备涂料所需的组合物中的抗氧剂，可以是本领域常用的抗氧剂。
优选的是，所述抗氧剂选自2,2-亚甲基双(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、1,1,3-三(2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基)丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苄基)苯、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇、四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸季戊四醇酯和六氢-1,3,5-三(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基均三嗪和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯中的至少一种。
进一步优选的是，所述抗氧剂选自四[甲基-β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)]丙酸季戊四醇酯和β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸十八碳醇中的至少一种。
本发明提供的含氟粉末涂料的制备方法，在提供含氟粉末涂料制备所需的组合物后，需要将所述组合物通过熔融挤出和热拉伸后得到纤维。可以是先通过挤出加工设备熔融，再从含有很多小孔的模具中挤出和热拉伸成连续的长纤维。
所述挤出加工设备，可以是选自单螺杆挤出机、双螺杆挤出机和密炼机中的至少一种。
熔融挤出时，熔融挤出温度优选为170～350℃。进一步优选的是，所述熔融挤出温度为200～280℃。
热拉伸时，通过控制纤维成型时的拉伸比来得到所述纤维的直径。纤维成型时的拉伸比通过控制纤维收卷速度和组合物出模具速度来实现。
优选的是，所述热拉伸比为2～8。
进一步优选的是，所述热拉伸比为4～6。
通过熔融挤出和热拉伸后得到的纤维，其直径一般为5～200μm。
优选的是，所述纤维的直径为10～150μm。
进一步优选的是，所述纤维的直径为30～100μm。
最优选的是，所述纤维的直径为25～50μm。
纤维的形状不是唯一的，可以是圆形的、椭圆形、三角形、正方形以及其他已知的几何形状。纤维可以是实心的或者中空的，中空部分的形状可以和纤维外形一致或不一致。
本发明提供的含氟粉末涂料的制备方法，在制备好纤维后，需将纤维进行粉碎。
优选的是，在低温下将纤维进行粉碎。
进一步优选的是，在50～-180℃温度下，将纤维进行粉碎。
更优选的是，在-35～-100℃温度下，将纤维进行粉碎。
作为一种优选的方式，在液氮中将纤维进行粉碎。
纤维粉碎后，通过60～900目的标准筛筛分后即可得到含氟粉末涂料。
优选的是，所述粉碎后的纤维通过230～540目的标准筛筛分后得到含氟粉末涂料。
本发明制备的含氟粉末涂料，适合用于建筑用铝型材、高速公路护栏、化工设备。
本发明还提供一种含氟粉末涂料的涂覆方法，所述方法包括静电喷涂法、真空吸引法、热喷涂法。
本发明得到的粉末涂料制备成涂层后的性能按照下列测试方法进行：
(1)粉末涂料的铅笔硬度性能按照国标GB/T 6739-2006测定；
(2)粉末涂料的划格附着力性能按照国标GB/T 9286-1998测定；
(3)粉末涂料的60度光泽性能按照国标GB/T 9754-2007测定。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明，但并不将本发明局限于这些具体实施方式。本领域技术人员应该认识到，本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。
实施例1：
为制备粉末涂料的基础组合物，提供下列成分，其组分按质量百分比为：
聚偏氟乙烯树脂 63％；
丙烯酸树脂 27％；
二氧化钛 10％。
上述组合物放入高速混合机中以700r/min速度搅拌10min；然后通过双螺杆挤出机，在200℃下挤出，模具孔径200μm，拉伸比为4，得到的纤维通过扫描电镜测试直径为45μm；使用粉碎机在-80℃对纤维进行低温粉碎，再用200目标准筛筛分后得到粉末涂料。
将制备得到的粉末涂料利用静电喷涂法涂覆工件表面，并在200℃下熔融成膜。
实施例2：
为制备粉末涂料的基础组合物，提供下列成分，其组分按质量百分比为：
Figure BDA0001617984940000051
上述组合物放入高速混合机中以700r/min速度搅拌10min；然后通过双螺杆挤出机，在260℃下挤出，模具孔径400μm，拉伸比为4；纤维加热到220℃然后拉伸2倍并定型，通过扫描电镜测试直径为50μm；使用粉碎机在-80℃对纤维进行低温粉碎，再用200目标准筛筛分后得到粉末涂料。
将制备得到的粉末涂料利用静电喷涂法涂覆工件表面，并在270℃下熔融成膜。
对比实施例1
制备粉末涂料的基础组合物，其组分按质量百分比为：
AMF乳液(固含量50％，PVDF/MMA+EA＝7/3) 94.74％；
二氧化钛 5.26％。
上述组合物在缓慢搅拌下混合均匀；然后通过喷雾干燥器脱水后回收白色的粉末，再用200目标准筛筛分后得到粉末涂料。
将制备得到的粉末涂料利用静电喷涂法涂覆工件表面，并在200℃下熔融成膜。
对比实施例2
制备粉末涂料的基础组合物，其组分按质量百分比为：
Figure BDA0001617984940000061
上述组合物放入高速混合机中以700r/min速度搅拌10min；然后通过双螺杆挤出机，在260℃下挤出造粒；使用粉碎机在-80℃对纤维进行低温粉碎，再用200目标准筛筛分后得到粉末涂料。
将制备得到的粉末涂料利用静电喷涂法涂覆工件表面，并在270℃下熔融成膜。
表1、测试结果表
Figure BDA0001617984940000062

Claims (9)

1.一种含氟粉末涂料的制备方法，其特征在于所述方法包括：
（1）提供含氟粉末涂料制备所需的组合物，所述组合物包括：
含氟聚合物： 50～90%；
改性聚合物： 10～40%；
颜料： 5～15%；
抗氧剂： 0～3%；
所述含氟聚合物选自氟乙烯均聚物、氟乙烯和至少一种可与氟乙烯共聚的其他单体的共聚物、1,2-二氟乙烯均聚物、1,2-二氟乙烯和至少一种可与1,2-二氟乙烯共聚的其他单体的共聚物、三氟氯乙烯均聚物、三氟氯乙烯和至少一种可与三氟氯乙烯共聚的其他单体的共聚物以及四氟乙烯和至少一种可与四氟乙烯共聚的其他单体的共聚物中的至少一种；
所述改性聚合物选自丙烯酸类聚合物、聚酰胺类聚合物、聚氨酯类聚合物和乙烯-醋酸乙烯酯类聚合物中的至少一种；
所述颜料选自金属氧化物和云母珠光颜料中的至少一种；
所述抗氧剂选自2,2-亚甲基双（4-甲基-6-叔丁基苯酚）、1,1,3-三（2-甲基-4-羟基-5-叔丁基苯基）丁烷、1,3,5-三甲基-2,4,6-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苄基）苯、β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八碳醇、四[甲基-β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）]丙酸季戊四醇酯和六氢-1,3,5-三（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酰基均三嗪和亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯)酯中的至少一种；（2）将组合物通过熔融挤出和热拉伸后得到纤维，所述热拉伸是通过控制纤维成型时的拉伸比来得到所述纤维的直径，所述熔融挤出温度为170～350℃，所述热拉伸比为2～8，所述纤维的直径为5～200μm；
（3）在50～-180℃温度下，将纤维进行粉碎，再通过60～900目的标准筛筛分后得到含氟粉末涂料。
2.按照权利要求1所述的含氟粉末涂料的制备方法，其特征在于：
所述组合物包括：含氟聚合物55～80%、改性聚合物12～35%、颜料7～13%、助剂 0.2～2.5%；
所述纤维的直径为10～150μm。
3.按照权利要求2所述的含氟粉末涂料的制备方法，其特征在于：
所述组合物包括：含氟聚合物60～75%、改性聚合物15～30%、颜料9～12%、助剂0.5～2%；
所述含氟聚合物选自1,2-二氟乙烯均聚物、1,2-二氟乙烯和至少一种可与1,2-二氟乙烯共聚的其他单体的共聚物、三氟氯乙烯均聚物以及三氟氯乙烯和至少一种可与三氟氯乙烯共聚的其他单体的共聚物中的至少一种；
所述改性聚合物选自甲基丙烯酸类聚合物、聚酰胺类聚合物中的至少一种；
所述金属氧化物为金红石型二氧化钛；
所述抗氧剂选自四[甲基-β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）]丙酸季戊四醇酯和β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸十八碳醇中的至少一种；
所述纤维的直径为30～100μm。
4.按照权利要求3所述的含氟粉末涂料的制备方法，其特征在于：
所述含氟聚合物选自1,2-二氟乙烯和六氟丙烯共聚物和/或三氟氯乙烯和乙烯共聚物；
所述纤维的直径为25～50μm。
5.按照权利要求1所述的含氟粉末涂料的制备方法，其特征在于所述熔融挤出温度为200～280℃，热拉伸比为4～6。
6.按照权利要求1所述的含氟粉末涂料的制备方法，其特征在于所述步骤（3）中，在-35～-100℃温度下，将纤维进行粉碎，再通过230～540目的标准筛筛分后得到含氟粉末涂料。
7.按照权利要求6所述的含氟粉末涂料的制备方法，其特征在于所述步骤（3）中，在液氮中将纤维进行粉碎。
8.一种按照权利要求1所述的制备方法制备的含氟粉末涂料的用途，其特征在于所述含氟粉末涂料用于建筑用铝型材、高速公路护栏、化工设备。
9.一种按照权利要求1所述的制备方法制备的含氟粉末涂料的涂覆方法，其特征在于所述方法包括静电喷涂法、真空吸引法、热喷涂法。
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