CN110655840A - 一种高架桥氟碳底漆及其制备方法 - Google Patents

一种高架桥氟碳底漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高架桥氟碳底漆及其制备方法，涉及涂料技术领域。其技术要点是：一种高架桥氟碳底漆，包括如下重量份数的组分：改性聚丙烯酸酯乳液：55‑65份；颜料：5‑25份；增稠剂：0.5‑1份；分散剂：0.2‑0.8份；消泡剂：0.2‑1份；去离子水：15‑20份，采用本发明配方制得的氟碳底漆具有具有机械性能好、防腐蚀性强的特点。

Description

一种高架桥氟碳底漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，更具体地说，它涉及一种高架桥氟碳底漆及其制备方法。
背景技术
城市高架桥的建设和发展非常迅速，随着社会公众对城市环境及景观的要求不断提高，各类桥梁表面的水性化防腐涂装越来越显现出它的重要性。
桥梁混凝土结构有很多微小通道或孔洞，容易受到酸雨、低温冻融、融雪剂、霉菌、藻类生物的腐蚀，使混凝土丧失耐久性。有些物质进入混凝土内部后，会发生反应，导致混凝土结构的膨胀，迫使其开裂。腐蚀因子(即湿气、氧气和氯离子等)渗进混凝土，导致钢筋锈蚀，进一步导致混凝土的劣化。
因此，需要提出一种新的方案来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的一在于提供一种高架桥氟碳底漆，其具有机械性能好、防腐蚀性强的优点。
为实现上述目的一，本发明提供了如下技术方案：
一种高架桥氟碳底漆，包括如下重量份数的组分：
改性聚丙烯酸酯乳液：55-65份；
颜料：5-25份；
增稠剂：0.5-1份；
分散剂：0.2-0.8份；
消泡剂：0.2-1份；
去离子水：15-20份。
通过采用上述技术方案，氟碳涂料具有超长的耐候性，运用于高架桥上，寿命可达20年以上，节约了因清洗、重涂所需的大量人力、物力和财力，有机氟聚合物具有碳氢聚合物所无法比拟的化学性能，高度的耐化学稳定性、高度的耐热稳定性、较高的表面活性、疏水性以及疏油性。本申请以有机氟树脂为基础的涂料并经改性的涂料将全部或部分地吸取有机氟的超长特性，表现为突出的耐寒性、耐腐蚀性、疏水疏油性及化学稳定性。
进一步优选为，所述改性聚丙烯酸酯乳液包括如下重量份数的组分：
全氟烷基丙烯酸酯：60-80份；
十八烷基甲基丙烯酸酯：20-30份；
丙烯酸羟丙酯：10-20份；
氯取代基改性剂：2.5-3.5份；
过硫酸铵：1-1.5份；
乳化液：55-60份。
通过采用上述技术方案，以含氟的甲基丙烯酸酯、乙烯类单体为反应单体，在引发剂过硫酸铵作用下，通过均聚或共聚，制得一类聚合物，即含氟丙烯酸酯聚合物，其分子链中有全氟或部分含氟烷基链段。含氟丙烯酸酯聚合物成膜时，含氟基团向空气伸展，形成一层薄膜，这层有机氟膜表面张力非常低，小于水的表面张力，从而表现出疏水的性能，此外含氟丙烯酸酯聚合物乳液还具有耐化学药品性以及环境友好性等优异的性能。
进一步优选为，所述改性聚丙烯酸酯乳液通过如下制备步骤获得：将1/4到1/2的全氟烷基丙烯酸酯、十八烷基甲基丙烯酸酯、丙烯酸羟丙酯和氯取代基改性剂加入到乳化液中，加热升温至75-85℃，再加入过硫酸铵，保温反应0.5h；加入剩余的全氟烷基丙烯酸酯、十八烷基甲基丙烯酸酯、丙烯酸羟丙酯和氯取代基改性剂，反应3-4h，冷却至室温，即得到改性聚丙烯酸酯乳液。
通过采用上述技术方案，通过严格控制个物质的用量和反应温度与时间，使得改性丙烯酸酯的转化率大大提高，可达到95％以上。
进一步优选为，所述氯取代基改性剂选自对氯甲基苯乙烯和/或4-氯苯乙烯。
通过采用上述技术方案，氯取代基改性剂作为功能性的单体，能够在含氟聚合物的分子链上引入氯原子，提高聚合物的极性，提高其与其他物质的相容性，通过化学结合的方式改变含氟聚合物表面的自由能，提高其与其它界面的粘结强度，并显著改善涂层的附着力、硬度、耐水、耐碱、耐酸等性能。
进一步优选为，所述乳化液包括如下重量份数的组分：
去离子水：55-60份；
脂肪醇聚氧乙烯醚：0.1-0.3份；
全氟壬氧基苯磺酸钠：0.1-0.3份。
通过采用上述技术方案，含氟的丙烯酸酯很难与水相容，全氟烷基丙烯酸酯的密度要比一般的丙烯酸酯较大，通过在水中加入表面活性剂制成乳液，使得聚合反应能够正常进行，本申请复配使用脂肪醇聚氧乙烯醚和全氟壬氧基苯磺酸钠两种表面活性剂，可大大提高改性聚丙烯酸酯乳液的固含量和稳定性。
进一步优选为，所述乳化液通过如下制备步骤获得：
依次将脂肪醇聚氧乙烯醚、全氟壬氧基苯磺酸钠加入到去离子水中，加热升温至70-80℃，反应20-30min，即得。
通过采用上述技术方案，采用上述方式，首先制得乳液，提供含氟丙烯酸酯的聚合环境，使得聚合物的转化率大大提高。
进一步优选为，所述改性聚丙烯酸酯乳液的固含量为44-46％，其pH值为7-8。
通过采用上述技术方案，固含量较高会使改性聚丙烯酸酯乳液的制造成本升高，同时产品粘度控制困难，固含量为44-46％的改性聚丙烯酸酯乳液具有较好的附着力以及耐磨性，且粘度控制更加方便；此外改性聚丙烯酸酯乳液的pH控制在7-8，其与其他助剂混合使用时，能够提高颜料的分散效果。
进一步优选为，还包括重量份数为15-20份的纳米二氧化钛。
通过采用上述技术方案，通过加入纳米二氧化钛，使有机物和无机物组合，在成膜过程中可以产生梯度分离，增加表面的粗糙度，从而使得氟碳底漆与面漆结合更加致密，并且纳米二氧化钛的添加，有助于改善疏水性涂层膜的物理机械性能，从而提高了氟碳底漆的整体应用效果。
本发明的目的二在于提供一种高架桥氟碳底漆的制备方法，采用该方法制备的高架桥氟碳底漆具有具有机械性能好、防腐蚀性强的特点。
为实现上述目的二，本发明提供了如下技术方案：
一种高架桥氟碳底漆的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，将颜料、分散剂、去离子水依次加入到研磨机中，800-1000r/min转速下高速搅拌20-30min，得到漆浆；
步骤二，依次将改性聚丙烯酸酯乳液、增稠剂、消泡剂加入到漆浆中，700-900r/min转速下搅拌10-30min，得到高架桥氟碳底漆。
进一步优选为，所述漆浆的细度控制在20-40μm。
通过采用上述技术方案，细度处在20-40μm范围内的漆浆，其分散性较好，乳液稳定，再加入改性聚丙烯酸酯乳液后，能够与颜料快速分散混匀，大大缩短搅拌时间。
综上所述，与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本申请以有机氟树脂为基础的涂料并经改性的涂料将全部或部分地吸取有机氟的超长特性，其具有突出的耐寒性、耐腐蚀性、疏水疏油性及化学稳定性；
(2)以含氟的甲基丙烯酸酯、乙烯类单体为反应单体，在引发剂过硫酸铵作用下，通过均聚或共聚，制得一类聚合物，即含氟丙烯酸酯聚合物，其分子链中有全氟或部分含氟烷基链段，其具有耐化学药品性以及环境友好性等优异的性能；
(3)本发明还提供了一种复配使用的乳化液，使用脂肪醇聚氧乙烯醚和全氟壬氧基苯磺酸钠两种表面活性剂，大大提高了改性聚丙烯酸酯乳液的固含量和稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1中的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。值得说明的是，其中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件下进行，所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
其中，颜料选自铜铬黑；增稠剂选自市售的DS-T150；分散剂选自市售的DH-5038；消泡剂选自市售的TCB-1。
实施例1：一种高架桥氟碳底漆，通过如下步骤制备获得：
(1)制备乳化液：依次将0.1份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.1份全氟壬氧基苯磺酸钠加入到55份去离子水中，加热升温至70℃，反应30min，得到乳化液；
(2)制备改性聚丙烯酸酯乳液乳液：将30份全氟烷基丙烯酸酯、10份十八烷基甲基丙烯酸酯、5份丙烯酸羟丙酯和氯取代基改性剂加入到27份乳化液中，加热升温至75℃，再加入1份过硫酸铵，保温反应0.5h；再加入30份全氟烷基丙烯酸酯、10份十八烷基甲基丙烯酸酯、5份丙烯酸羟丙酯和2.5份氯取代基改性剂，反应4h，冷却至室温，即得到改性聚丙烯酸酯乳液；
(3)制备氟碳底漆：将5份颜料、0.2份分散剂、15份去离子水依次加入到研磨机中，800r/min转速下高速搅拌30min，得到细度为20μm的漆浆；依次将55份改性聚丙烯酸酯乳液、0.5份增稠剂、0.2份消泡剂加入到漆浆中，700r/min转速下搅拌30min，得到高架桥氟碳底漆。
其中，改性聚丙烯酸酯乳液的固含量为44％，其pH值为7，氯取代基改性剂采用对氯甲基苯乙烯。
实施例2：一种高架桥氟碳底漆，通过如下步骤制备获得：
(1)制备乳化液：依次将0.3份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.3份全氟壬氧基苯磺酸钠加入到60份去离子水中，加热升温至70℃，反应30min，得到乳化液；
(2)制备改性聚丙烯酸酯乳液乳液：将40份全氟烷基丙烯酸酯、15份十八烷基甲基丙烯酸酯、10份丙烯酸羟丙酯和氯取代基改性剂加入到30份乳化液中，加热升温至75℃，再加入1.5份过硫酸铵，保温反应0.5h；再加入40份全氟烷基丙烯酸酯、15份十八烷基甲基丙烯酸酯、10份丙烯酸羟丙酯和3.5份氯取代基改性剂，反应4h，冷却至室温，即得到改性聚丙烯酸酯乳液；
(3)制备氟碳底漆：将25份颜料、0.8份分散剂、20份去离子水依次加入到研磨机中，800r/min转速下高速搅拌30min，得到细度为20μm的漆浆；依次将60份改性聚丙烯酸酯乳液、1份增稠剂、1份消泡剂加入到漆浆中，700r/min转速下搅拌30min，得到高架桥氟碳底漆。
其中，改性聚丙烯酸酯乳液的固含量为44％，其pH值为7，氯取代基改性剂采用对氯甲基苯乙烯。
实施例3：一种高架桥氟碳底漆，通过如下步骤制备获得：
(1)制备乳化液：依次将0.1份脂肪醇聚氧乙烯醚、0.1份全氟壬氧基苯磺酸钠加入到55份去离子水中，加热升温至80℃，反应20min，得到乳化液；
(2)制备改性聚丙烯酸酯乳液乳液：将30份全氟烷基丙烯酸酯、10份十八烷基甲基丙烯酸酯、5份丙烯酸羟丙酯和氯取代基改性剂加入到27份乳化液中，加热升温至85℃，再加入1份过硫酸铵，保温反应0.5h；再加入30份全氟烷基丙烯酸酯、10份十八烷基甲基丙烯酸酯、5份丙烯酸羟丙酯和2.5份氯取代基改性剂，反应3h，冷却至室温，即得到改性聚丙烯酸酯乳液；
(3)制备氟碳底漆：将5份颜料、0.2份分散剂、15份去离子水依次加入到研磨机中，1000r/min转速下高速搅拌10min，得到细度为40μm的漆浆；依次将55份改性聚丙烯酸酯乳液、0.5份增稠剂、0.2份消泡剂加入到漆浆中，900r/min转速下搅拌10min，得到高架桥氟碳底漆。
其中，改性聚丙烯酸酯乳液的固含量为44％，其pH值为7，氯取代基改性剂采用对氯甲基苯乙烯。
实施例4：一种高架桥氟碳底漆，与实施例1的不同之处在于，步骤(3)中还加入有15份的纳米二氧化硅。
实施例5：一种高架桥氟碳底漆，与实施例2的不同之处在于，步骤(3)中还加入有20份的纳米二氧化硅。
实施例6：一种高架桥氟碳底漆，与实施例1的不同之处在于，改性聚丙烯酸酯乳液的固含量为46％，其pH值为8。
实施例7：一种高架桥氟碳底漆，与实施例1的不同之处在于，氯取代基改性剂采用对氯甲基苯乙烯和4-氯苯乙烯的混合物，且两者比例为1:1。
对比例1：一种高架桥氟碳底漆，与实施例1的不同之处在于，聚丙烯酸酯乳液未经过氯取代基改性剂进行改性处理。
对比例2：一种高架桥氟碳底漆，与实施例1的不同之处在于，步骤(2)中，采用去离子水代替乳化液。
性能测试
分别对实施例1-7和对比例1-2制得的氟碳底漆与市售的面漆进行配套使用，并检测其性能，检测结果记录表1中。
检测标准附着力：GB/T 9286-1998
硬度：GB/T 6739-1996
耐水性：GB/T 1733-1993
耐酸性(10％HCl)、耐碱性(10％NaOH)：GB/T 9274-1998。
测试结果：由表中数据可知，本申请中先制取含氟丙烯酸酯，然后采用氯取代基改性剂对其进行改性处理，制成乳液，得到的氟碳底漆具有优良的机械性能和防腐性能。
表1性能测试结果
Figure BDA0002221103140000061
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种高架桥氟碳底漆，其特征在于，包括如下重量份数的组分：
改性聚丙烯酸酯乳液：55-65份；
颜料：5-25份；
增稠剂：0.5-1份；
分散剂：0.2-0.8份；
消泡剂：0.2-1份；
去离子水：15-20份。
2.根据权利要求1所述的高架桥氟碳底漆，其特征在于，所述改性聚丙烯酸酯乳液包括如下重量份数的组分：
全氟烷基丙烯酸酯：60-80份；
十八烷基甲基丙烯酸酯：20-30份；
丙烯酸羟丙酯：10-20份；
氯取代基改性剂：2.5-3.5份；
过硫酸铵：1-1.5份；
乳化液：55-60份。
3.根据权利要求2所述的高架桥氟碳底漆，其特征在于，所述改性聚丙烯酸酯乳液通过如下制备步骤获得：将1/4到1/2的全氟烷基丙烯酸酯、十八烷基甲基丙烯酸酯、丙烯酸羟丙酯和氯取代基改性剂加入到乳化液中，加热升温至75-85℃，再加入过硫酸铵，保温反应0.5h；加入剩余的全氟烷基丙烯酸酯、十八烷基甲基丙烯酸酯、丙烯酸羟丙酯和氯取代基改性剂，反应3-4h，冷却至室温，即得到改性聚丙烯酸酯乳液。
4.根据权利要求2所述的高架桥氟碳底漆，其特征在于，所述氯取代基改性剂选自对氯甲基苯乙烯和/或4-氯苯乙烯。
5.根据权利要求2所述的高架桥氟碳底漆，其特征在于，所述乳化液包括如下重量份数的组分：
去离子水：55-60份；
脂肪醇聚氧乙烯醚：0.1-0.3份；
全氟壬氧基苯磺酸钠：0.1-0.3份。
6.根据权利要求5所述的高架桥氟碳底漆，其特征在于，所述乳化液通过如下制备步骤获得：
依次将脂肪醇聚氧乙烯醚、全氟壬氧基苯磺酸钠加入到去离子水中，加热升温至70-80℃，反应20-30min，即得。
7.根据权利要求1所述的高架桥氟碳底漆，其特征在于，所述改性聚丙烯酸酯乳液的固含量为44-46%，其pH值为7-8。
8.根据权利要求1所述的高架桥氟碳底漆，其特征在于，还包括重量份数为15-20份的纳米二氧化钛。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种高架桥氟碳底漆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，将颜料、分散剂、去离子水依次加入到研磨机中进行研磨，然后在800-1000r/min转速下高速搅拌20-30min，得到漆浆；
步骤二，依次将改性聚丙烯酸酯乳液、增稠剂、消泡剂加入到漆浆中，700-900r/min转速下搅拌10-30min，得到高架桥氟碳底漆。
10.根据权利要求9所述的高架桥氟碳底漆的制备方法，其特征在于，所述漆浆的细度控制在20-40μm。
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