CN110511628A - 一种改性水性feve氟碳涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性水性FEVE氟碳涂料，其按原料重量份计包括改性FEVE分散液40～70份、纳米二氧硅胶溶胶5～10份、固化剂1～5份、颜填料10～35份、助剂5～15份、助溶剂1～10份、去离子水5～30份。本发明创新地从分子设计的角度出发，引入含官能团的亲水结构单体，达到改善树脂体系与水的相容性和增加树脂成膜附着力的目的，并设置特定的改性FEVE分散液和纳米二氧化硅溶胶复配体系，从而获得综合性能媲美现有溶剂型氟碳涂料的改性水性FEVE氟碳涂料。

Description

一种改性水性FEVE氟碳涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别涉及一种氟碳涂料及其制备方法。

背景技术

氟碳涂料因其优异的耐候性和突出的综合性能，已在建筑、化工、电气电子、机械、航空航天、家庭用品等领域得到了广泛应用。但目前市场大部分氟碳涂料均属于溶剂型涂料，含有挥发性有机物(VOC)。近年来，人们环保意识的增强，政府也对环境污染问题越来越重视，部分地方政府已经开始征收VOC排污费，甚至有些地方不允许使用含有VOC的涂料，在此背景下，氟碳涂料的水性化发展势在必行。以水为主要溶剂的低VOC甚至无VOC水性氟碳涂料响应了氟碳涂料绿色发展方向，不仅能满足涂料市场对高性能绿色涂料产品的需求，也符合涂料行业升级的发展要求。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种改性水性FEVE氟碳涂料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：一种改性水性FEVE氟碳涂料，其按原料重量份计包括改性FEVE分散液40～70份、纳米二氧硅胶溶胶5～10份、固化剂1～5份、颜填料10～35份、助剂5～15份、助溶剂1～10份、去离子水5～30份。

作为上述方案的进一步改进，所述改性FEVE分散液按原料重量份计由FEVE乳液30～45份、改性聚合物5～15份和分散剂1～7份组成。

作为上述方案的进一步改进，所述改性聚合物由聚马来酸乙二醇酯和聚二乙醇甲基醚甲基丙烯酸酯以体积比为1:0.01～0.5混合而成。具体地，本发明从分子设计的角度出发，采用马来酸乙二醇酯和二乙醇甲基醚甲基丙烯酸酯作为改性剂，通过限定改性聚合物的复配组分，赋予FEVE树脂基体良好的亲水性，达到改善树脂体系与水的相容性和增加树脂成膜附着力的目的。

作为上述方案的进一步改进，所述FEVE乳液的制备方法包括如下步骤：

1)室温下，将纯化后的乙二醇单烯丙基醚、环己基乙烯基醚、乙烯基乙醚单体与乳化剂混合，于氮气气氛下搅拌分散20～30min；

2)再加入去离子水、助溶剂和引发剂，搅拌分散后加入乳化剂和液化四氟乙烯单体，升温至50～70℃并持续搅拌反应15～20h，降至室温得FEVE乳液。

作为上述方案的进一步改进，所述液化四氟乙烯单体、乙二醇单烯丙基醚、环己基乙烯基醚、乙烯基乙醚单体的摩尔比为1～2:0.5～1.5:0.5～1:0.5～2。具体地，在含氟烯烃共聚过程中，特别地选用乙二醇单烯丙基醚、环己基乙烯基醚、乙烯基乙醚和液化四氟乙烯单体这些非含氟单体，可以有效降低单纯含氟烯烃聚合物的结晶度，从而改善FEVE乳液的综合性能。

作为上述方案的进一步改进，所述固化剂为氰酸酯类化合物。

作为上述方案的进一步改进，所述颜填料选自有机改性蒙脱土、金红石型的钛白粉、超细云母粉中的至少一种。

作为上述方案的进一步改进，所述助剂包括润湿分散剂、成膜助剂、流平剂、防霉防藻剂和消泡剂。具体地，所述润湿分散剂为聚氨酯型高分子化合物，如BYK-163，以重量计2～7份；所述成膜助剂为十二醇酯，以重量计1～5份；所述流平剂为氟改性丙烯酸流平剂，以重量计1～5份；所述防霉防藻剂为异噻唑啉酮类化合物，如CIT或MIT，以重量计0.5～2份；所述消泡剂为有机硅消泡剂或矿物油消泡剂，以重量计0.1～2份。

作为上述方案的进一步改进，所述助溶剂由二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚按体积比为1:0.5～1.5混合而成。

一种如上所述的改性水性FEVE氟碳涂料的制备方法，其包括如下工艺步骤：

1)将颜填料、固化剂、助剂、助溶剂和去离子水混合，以1000～1500rpm的速度搅拌8～15min，再以2000～3000rpm的速度搅拌20～30min，得白色漆浆；

2)将白色漆浆与改性水性FEVE氟碳乳液和纳米二氧化硅溶胶混合，于800～1000rpm速度下搅拌20～40min，经研磨，得改性水性FEVE氟碳涂料成品。

本发明的有益效果是：本发明创新地从分子设计的角度出发，引入含官能团的亲水结构单体，达到改善树脂体系与水的相容性和增加树脂成膜附着力的目的，并设置特定的改性FEVE分散液和纳米二氧化硅溶胶复配体系，从而获得综合性能媲美现有溶剂型氟碳涂料的改性水性FEVE氟碳涂料。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。同时下述所提及的原料未详细说明的，均为市售产品；未详细提及的工艺步骤或制备方法为均为本领域技术人员所知晓的工艺步骤或制备方法。

实施例1

本实施例中改性水性FEVE氟碳涂料按原料重量份计包括改性FEVE分散液40份、纳米二氧硅胶溶胶10份、氰酸酯类化合物1份、有机改性蒙脱土10份、金红石型的钛白粉15份、超细云母粉10份、助剂15份、助溶剂1份、去离子水30份，所述改性FEVE分散液按原料重量份计由FEVE乳液30份、改性聚合物15份和分散剂1份组成。其中所述助剂由BYK-163 7份、十二醇酯成膜助剂1份、氟改性丙烯酸流平剂5份、CIT防霉防藻剂1份、矿物油消泡剂1份组成。所述助溶剂由二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚按体积比为1:1混合而成。所述改性聚合物由聚马来酸乙二醇酯和聚二乙醇甲基醚甲基丙烯酸酯以体积比为1:0.01混合而成。

制备方法：

1)将颜填料、固化剂、助剂、助溶剂和去离子水混合，以1500rpm的速度搅拌8min，再以3000rpm的速度搅拌20min，得白色漆浆；

2)将白色漆浆与改性水性FEVE氟碳乳液和纳米二氧化硅溶胶混合，于800rpm速度下搅拌40min，经研磨，得实施例1改性水性FEVE氟碳涂料成品。

其中FEVE乳液的制备方法如下：

1)室温下，将纯化后的乙二醇单烯丙基醚、环己基乙烯基醚、乙烯基乙醚单体与乳化剂混合，于氮气气氛下搅拌分散20min；

2)再加入去离子水、助溶剂和过硫酸铵或过硫酸钾，搅拌分散后加入乳化剂和液化四氟乙烯单体，升温至70℃并持续搅拌反应15h，降至室温得实施例1FEVE乳液。

具体地，液化四氟乙烯单体、乙二醇单烯丙基醚、环己基乙烯基醚、乙烯基乙醚单体的摩尔比为2:0.5:1:0.5。

实施例2

本实施例中改性水性FEVE氟碳涂料按原料重量份计包括改性FEVE分散液70份、纳米二氧硅胶溶胶5份、氰酸酯类化合物5份、有机改性蒙脱土5份、金红石型的钛白粉2份、超细云母粉3份、助剂5份、助溶剂10份、去离子水5份，所述改性FEVE分散液按原料重量份计由FEVE乳液45份、改性聚合物5份和分散剂1份组成。其中所述助剂由BYK-1632份、十二醇酯成膜助剂1份、氟改性丙烯酸流平剂1份、MIT防霉防藻剂0.5份、有机硅消泡剂1.5份组成。所述助溶剂由二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚按体积比为1:0.5混合而成。所述改性聚合物由聚马来酸乙二醇酯和聚二乙醇甲基醚甲基丙烯酸酯以体积比为1:0.5混合而成。

制备方法：

1)将颜填料、固化剂、助剂、助溶剂和去离子水混合，以1000rpm的速度搅拌15min，再以3000rpm的速度搅拌20min，得白色漆浆；

2)将白色漆浆与改性水性FEVE氟碳乳液和纳米二氧化硅溶胶混合，于1000rpm速度下搅拌20min，经研磨，得实施例2改性水性FEVE氟碳涂料成品。

其中FEVE乳液的制备方法如下：

1)室温下，将纯化后的乙二醇单烯丙基醚、环己基乙烯基醚、乙烯基乙醚单体与乳化剂混合，于氮气气氛下搅拌分散30min；

2)再加入去离子水、助溶剂和过硫酸铵或过硫酸钾，搅拌分散后加入乳化剂和液化四氟乙烯单体，升温至50℃并持续搅拌反应20h，降至室温得实施例2FEVE乳液。

具体地，液化四氟乙烯单体、乙二醇单烯丙基醚、环己基乙烯基醚、乙烯基乙醚单体的摩尔比为1:1.5:0.5:2。

实施例3

本实施例中改性水性FEVE氟碳涂料按原料重量份计包括改性FEVE分散液50份、纳米二氧硅胶溶胶8份、氰酸酯类化合物3份、有机改性蒙脱土5份、金红石型的钛白粉5份、超细云母粉10份、助剂10份、助溶剂5份、去离子水20份，所述改性FEVE分散液按原料重量份计由FEVE乳液40份、改性聚合物10份和分散剂5份组成。其中所述助剂由BYK-163 3份、十二醇酯成膜助剂2份、氟改性丙烯酸流平剂3份、CIT或MIT防霉防藻剂1份、有机硅消泡剂或矿物油消泡剂1份组成。所述助溶剂由二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚按体积比为1:1.5混合而成。所述改性聚合物由聚马来酸乙二醇酯和聚二乙醇甲基醚甲基丙烯酸酯以体积比为1:0.01混合而成。

制备方法：

1)将颜填料、固化剂、助剂、助溶剂和去离子水混合，以1500rpm的速度搅拌10min，再以3000rpm的速度搅拌25min，得白色漆浆；

2)将白色漆浆与改性水性FEVE氟碳乳液和纳米二氧化硅溶胶混合，于1000rpm速度下搅拌30min，经研磨，得实施例3改性水性FEVE氟碳涂料成品。

其中FEVE乳液的制备方法如下：

1)室温下，将纯化后的乙二醇单烯丙基醚、环己基乙烯基醚、乙烯基乙醚单体与乳化剂混合，于氮气气氛下搅拌分散25min；

2)再加入去离子水、助溶剂和过硫酸铵或过硫酸钾，搅拌分散后加入乳化剂和液化四氟乙烯单体，升温至60℃并持续搅拌反应16h，降至室温得实施例3FEVE乳液。

具体地，液化四氟乙烯单体、乙二醇单烯丙基醚、环己基乙烯基醚、乙烯基乙醚单体的摩尔比为1:1:0.5:0.5。

实施例4

本实施例中改性水性FEVE氟碳涂料按原料重量份计包括改性FEVE分散液60份、纳米二氧硅胶溶胶7份、氰酸酯类化合物4份、有机改性蒙脱土10份、金红石型的钛白粉10份、超细云母粉10份、助剂12份、助溶剂7份、去离子水25份，所述改性FEVE分散液按原料重量份计由FEVE乳液40份、改性聚合物8份和分散剂5份组成。其中所述助剂由BYK-163 5份、十二醇酯成膜助剂1份、氟改性丙烯酸流平剂5份、MIT防霉防藻剂0.5份、有机硅消泡剂或矿物油消泡剂0.5份组成。所述助溶剂由二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚按体积比为1:0.8混合而成。所述改性聚合物由聚马来酸乙二醇酯和聚二乙醇甲基醚甲基丙烯酸酯以体积比为1:0.8混合而成。

制备方法：

1)将颜填料、固化剂、助剂、助溶剂和去离子水混合，以1000rpm的速度搅拌15min，再以2000rpm的速度搅拌30min，得白色漆浆；

2)将白色漆浆与改性水性FEVE氟碳乳液和纳米二氧化硅溶胶混合，于1000rpm速度下搅拌40min，经研磨，得实施例4改性水性FEVE氟碳涂料成品。

其中FEVE乳液的制备方法如下：

1)室温下，将纯化后的乙二醇单烯丙基醚、环己基乙烯基醚、乙烯基乙醚单体与乳化剂混合，于氮气气氛下搅拌分散25min；

2)再加入去离子水、助溶剂和过硫酸铵或过硫酸钾，搅拌分散后加入乳化剂和液化四氟乙烯单体，升温至60℃并持续搅拌反应16h，降至室温得实施例4FEVE乳液。

具体地，液化四氟乙烯单体、乙二醇单烯丙基醚、环己基乙烯基醚、乙烯基乙醚单体的摩尔比为2:0.5:1:2。

实施例5：性能检测数据

将实施例1～4制备得的改性水性FEVE氟碳涂料成品分别进行性能检测，并选用美国苏威PVDF溶剂型涂料氟碳涂料(产品型号为5000HG)作为对比例其检测结果如下表1所示。

表1实施例与对比例各项性能检测结果

上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的工艺及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。

Claims (10)

1.一种改性水性FEVE氟碳涂料，其特征在于：按原料重量份计包括改性FEVE分散液40～70份、纳米二氧硅胶溶胶5～10份、固化剂1～5份、颜填料10～35份、助剂5～15份、助溶剂1～10份、去离子水5～30份。

2.根据权利要求1所述的一种改性水性FEVE氟碳涂料，其特征在于：所述改性FEVE分散液按原料重量份计由FEVE乳液30～45份、改性聚合物5～15份和分散剂1～7份组成。

3.根据权利要求2所述的一种改性水性FEVE氟碳涂料，其特征在于：所述改性聚合物由聚马来酸乙二醇酯和聚二乙醇甲基醚甲基丙烯酸酯以体积比为1:0.01～0.5混合而成。

4.根据权利要求2所述的一种改性水性FEVE氟碳涂料，其特征在于：所述FEVE乳液的制备方法包括如下步骤：

1)室温下，将纯化后的乙二醇单烯丙基醚、环己基乙烯基醚、乙烯基乙醚单体与乳化剂混合，于氮气气氛下搅拌分散20～30min；

2)再加入去离子水、助溶剂和引发剂，搅拌分散后加入乳化剂和液化四氟乙烯单体，升温至50～70℃并持续搅拌反应15～20h，降至室温得FEVE乳液。

5.根据权利要求4所述的一种改性水性FEVE氟碳涂料，其特征在于：所述液化四氟乙烯单体、乙二醇单烯丙基醚、环己基乙烯基醚、乙烯基乙醚单体的摩尔比为1～2:0.5～1.5:0.5～1:0.5～2。

6.根据权利要求1所述的一种改性水性FEVE氟碳涂料，其特征在于：所述固化剂为氰酸酯类化合物。

7.根据权利要求1所述的一种改性水性FEVE氟碳涂料，其特征在于：所述颜填料选自有机改性蒙脱土、金红石型的钛白粉、超细云母粉中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的一种改性水性FEVE氟碳涂料，其特征在于：所述助剂包括润湿分散剂、成膜助剂、流平剂、防霉防藻剂和消泡剂。

9.根据权利要求1所述的一种改性水性FEVE氟碳涂料，其特征在于：所述助溶剂由二丙二醇甲醚和二丙二醇丁醚按体积比为1:0.5～1.5混合而成。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的改性水性FEVE氟碳涂料的制备方法，其特征在于包括如下工艺步骤：

1)将颜填料、固化剂、助剂、助溶剂和去离子水混合，以1000～1500rpm的速度搅拌8～15min，再以2000～3000rpm的速度搅拌20～30min，得白色漆浆；

2)将白色漆浆与改性水性FEVE氟碳乳液和纳米二氧化硅溶胶混合，于800～1000rpm速度下搅拌20～40min，经研磨，得改性水性FEVE氟碳涂料成品。