CN112521841A - 一种水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料及其制备方法和应用,所述水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料包括A组份和B组份;其中A组份包括如下制备原料:水性含氟羟基丙烯酸树脂、颜填料、助剂、水,所述水性含氟羟基丙烯酸树脂的固含量为45‑50%,羟基含量为1‑2%,氟含量≥20%;B组份包括如下制备原料:固化剂、溶剂。本发明以高氟含量的水性含氟羟基丙烯酸树脂为基胶,所得水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料具有优异的耐酸性和耐碱性;搭配一定的水性环氧富锌涂料和水性环氧云铁中间漆,所得涂层还具有优异的耐中性盐雾性能。
Description
技术领域
本发明涉及防腐涂料技术领域,尤其涉及一种水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料及其制备方法和应用。
背景技术
目前,在金属基材的水性防腐配套里,最常用的面漆有两种,一种是水性聚氨酯丙烯酸涂料,一种是水性氟碳涂料,其中水性氟碳涂料在耐候、耐化学溶剂等方面性能更优异,因此在一些重防腐领域,防腐配套一般会选择水性氟碳涂料。
水性氟碳涂料按照树脂类型可以分为水性FEVE型氟碳涂料与水性PVDF型氟碳涂料,水性氟碳涂料主要以水性氟碳树脂为基料。尽管建筑涂料用商业化的水性氟碳树脂已较为成熟,不过水性工业涂料用水性FEVE型氟碳树脂与水性PVDF型氟碳树脂均没有商业化。也就是说,水性工业涂料用水性氟碳树脂还处于开发阶段。
由于水性工业涂料用水性FEVE型氟碳树脂与水性PVDF型氟碳树脂没有商业化,所以为了提高水性聚氨酯丙烯酸涂料的耐性,部分研究人员会选择采用含氟单体来改性水性聚氨酯丙烯酸涂料用的羟丙树脂,也就是制备含氟的羟丙树脂或氟改性的羟丙树脂。
利用含氟的羟丙树脂与含异氰酸根的固化剂可以制得水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料。一般情况下,水性氟碳涂料,水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料会比水性聚氨酯丙烯酸涂料的耐老化性性能、耐酸性能、耐碱性能都要优异。但是,三者的总体性能其实差距不大。同时,一般地,现有技术在水性聚氨酯丙烯酸涂料中引入氟的主要目的是为了提高涂料的耐老化性能,而忽略了其耐酸耐碱性能。如201911163586.2公开的一种通信铁塔用水性氟碳涂料虽然耐人工加速老化性能可达1000h,不过其耐水性能(常温)、耐10%的硫酸溶液、耐10%的氢氧化钠溶液性能就较差,仅为720h。201310238468.X以丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十三氟辛酯、丙烯酸十三氟辛酯、N-乙基全氟辛基磺酰胺、甲基丙烯酸N-乙基全氟辛烷磺酰胺基乙酯等为有机氟单体,采用常规的核壳乳化方法制得核壳结构的水性羟基氟硅丙烯酸树脂,用于制成一种水性双组分氟硅丙烯酸聚氨酯防腐涂料。由于受限于氟元素的来源以及合成路径,该技术制得的水性羟基氟硅丙烯酸树脂的氟含量很难达到15%。因此,该技术的水性双组分氟硅丙烯酸聚氨酯防腐涂料尽管可以通过3000h以上的耐人工老化试验,不过在耐酸耐碱方面的性能较弱。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明的第一个目的是提供一种水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,具有优异的耐酸耐碱性。
具体地,一种水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,包括A组份和B组份;其中A组份包括如下制备原料:水性含氟羟基丙烯酸树脂、颜填料、助剂、水,所述水性含氟羟基丙烯酸树脂的固含量为45-50%,羟基含量为1-2%,氟含量≥20%;B组份包括如下制备原料:固化剂、溶剂。
所述水性含氟羟基丙烯酸树脂中的氟元素来自于FEVE型的氟碳树脂。所述水性含氟羟基丙烯酸树脂由FEVE型氟碳树脂和水性羟基丙烯酸树脂反应得到。通过在水性羟基丙烯酸树脂中接枝FEVE型氟碳树脂,可提高氟含量,使氟含量≥20%。
所述水性含氟羟基丙烯酸树脂选自无锡万博公司的2517树脂。
所述固化剂为含异氰酸根(-NCO)的固化剂,可选自万华化学的269固化剂。
所述B组份中的-NCO与A组份水性含氟羟基丙烯酸树脂中-OH摩尔比例为1.2-1.5:1(-NCO/-OH=1.2-1.5/1)。
所述助剂包括分散剂、润湿剂、消泡剂、pH调节剂、助溶剂、流平剂、增稠剂。
所述水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,包括A组份和B组份;其中A组份包括如下质量份的制备原料:
水性含氟羟基丙烯酸树脂55-60
颜填料25-28
分散剂1-2
润湿剂0.8-1.5
消泡剂0.8-1.5
pH调节剂0.2-0.4
助溶剂1.5-3
流平剂0.2-0.6
增稠剂0.5-1
水6-10;
B组份包括如下质量份的制备原料:
固化剂80-90
溶剂10-20。
A组份中,所述颜填料选自钛白粉。
所述分散剂为高分子类型的分散剂,例如:BYK-190,迪高755W,2644。
所述润湿剂选自炔二醇类润湿剂、有机硅类润湿剂中的一种或两种。优选地,所述润湿剂为炔二醇类润湿剂、有机硅类润湿剂地组合,其中,炔二醇类润湿剂可用于磨浆,其在A组份的制备原料中的质量份为0.3-0.5;有机硅类润湿剂可用于润湿基材,其在A组份的制备原料中的质量份为0.3-0.5。
所述炔二醇类润湿剂可选用空气化学的104E、104BC,岳阳凯门的A04E与A04BC中的任意一种或几种。
所述有机硅类润湿剂可选用迪高4100,锐聚化工1044,深竹化工SN-4741中的任意一种或几种。
所述消泡剂选自聚合物型消泡剂和有机硅类消泡剂中的一种或两种。优选地,所述消泡剂为聚合物型消泡剂和有机硅类消泡剂的组合,其中,聚合物型消泡剂用于磨浆,其在A组份的制备原料中的质量份为0.5-1;有机硅类消泡剂用于调漆阶段,其在A组份的制备原料中的质量份为0.3-0.5。
所述聚合物型消泡剂可采用BYK-011。
所述有机硅类消泡剂可选自巴斯夫A10,迪高810,深竹SN-5780中的任意一种或几种。
所述pH调节剂选自二甲基乙醇胺(DMEA)。
所述助溶剂选自二乙二醇丁醚。
所述流平剂选自有机硅流平剂和丙烯酸酯类流平剂中的一种或两种;优选地,所述流平剂为有机硅流平剂和丙烯酸酯类流平剂的组合物。其中,有机硅流平剂在A组份的制备原料中的质量份为0.1-0.3,丙烯酸酯类流平剂在A组份的制备原料中的质量份为0.1-0.3。
所述有机硅流平剂选自BYK-333,深竹SN-4333中的任意一种或几种。
所述丙烯酸酯类流平剂选自BYK-381,深竹SN-3781中的任意一种或几种。
所述增稠剂中高剪增稠剂,例如陶氏8W,深竹SN-T9709。
B组份中,所述溶剂选自丙二醇甲醚醋酸酯(PMA),丙二醇二乙酸酯(PGDA)中的任意一种或几种。
本发明的第二个目的是提供上述水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料的制备方法,包括如下步骤:
(1)将A组份的制备原料混合,得到A组份;
(2)将B组份中的固化剂与溶剂混合,得到B组份;
(3)将A组份和B组份按比例混合,得到水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料。
步骤(1)更具体为,将水、分散剂、部分润湿剂、部分消泡剂混合后加入颜填料,研磨至细度≤40μm,得到浆料;在浆料中加入水性含氟羟基丙烯酸树脂、pH调节剂、助溶剂、剩余的润湿剂、剩余的消泡剂、流平剂和增稠剂,混合得到A组份。
本发明的第三个目的是提供所述水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料在制备防腐面漆中的应用。
一种防腐涂层,包括由下至上的底漆、中间漆和面漆,所述面漆为本发明的水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料。
所述底漆为水性环氧富锌涂料,具体为广州集泰化工的JT-268D水性环氧富锌底漆。
所述中间漆为水性环氧云铁中间漆,具体为广州集泰化工的JT-213Z水性环氧云铁中间漆。
相对于现有技术,本发明具有如下有益效果:
本发明以高氟含量的水性含氟羟基丙烯酸树脂为基胶,配合合适的固化剂,所得水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料具有优异的耐酸性和耐碱性;搭配一定的水性环氧富锌涂料和水性环氧云铁中间漆,所得涂层还具有优异的耐中性盐雾性能。
具体实施方式
以下结合具体的实施例进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,其制备方法包括如下步骤:
(1)A组份主漆:
磨浆阶段:在分散罐中加入去离子水10份,BYK-190 1份,104E 0.3份,BYK-0110.5份,混合均匀后,加入R706 25份。混合均匀后,研磨至细度≤40μm,得到浆料。
调漆阶段:在浆料中加入2517树脂55份,DMEA 0.3份,二乙二醇丁醚1.5份,迪高4100 0.3份,BYK-333 0.3份,深竹SN-3781 0.1份,深竹SN-57800.3份,8W 1份,搅拌均匀得到A组份。
其中2517树脂固含为45%,羟基含量为1.7%,氟含量≥20%,由三氟树脂和水性羟基丙烯酸树脂反应得到。
(2)B组份固化剂:
将含异氰酸根的固化剂269 80份和PMA 20份混合均匀,得到B组份。
(3)按照-NCO/-OH=1.5的摩尔比例将A组份与B组份混合均匀,即得到水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料。
实施例2
一种水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,其制备方法包括如下步骤:
(1)A组份主漆:
磨浆阶段:在分散罐中加入去离子水7.5份,迪高755W 2份,A04E 0.5份,BYK-0111份,混合均匀后,加入R706 28份。混合均匀后,研磨至细度≤40μm,即得到浆料。
调漆阶段:在浆料中加入2517树脂60 57份,DMEA 0.2份,二乙二醇丁醚2份,锐聚1044 0.4份,深竹SN-4333 0.2份,BYK-381 0.2份,巴斯夫迪高810 0.4份,深竹SN-T97090.7份,搅拌均匀得到A组份。
(2)B组份固化剂:
将含异氰酸根的固化剂269 80份和PGDA 20份混合均匀,得到B组份。
(3)然后按照-NCO/-OH=1.5的比例将A组份与B组份混合均匀,即得到水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料。
实施例3
一种水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,其制备方法包括如下步骤:
(1)A组份主漆:
磨浆阶段:在分散罐中加入去离子水6份,2466 1.5份,A04BC 0.4份,BYK-011 0.8份,混合均匀后,加入R996 26份。混合均匀后,研磨至细度≤40μm,即得到的浆。
调漆阶段:在浆种加入2517树脂60份,DMEA 0.4份,二乙二醇丁醚3份,深竹SN-4741 0.5份,深竹SN-4333 0.1份,深竹SN-3781 0.3份,巴斯夫迪高810 0.5份,8W 0.5份。
(2)B组份固化剂:
将含异氰酸根的固化剂269 80份和PMA 20份混合均匀,得到B组份。
(3)然后按照-NCO/-OH=1.5的比例将A组份与B组份混合均匀,即得到水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料。
对比例1
一种水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,与实施例1的不同之处在于将2517树脂替换成等质量的无锡万博公司的1517树脂,所述1517树脂固含为45%,羟基含量为1.7%,含氟量为15%。其他与实施例1相同。
对比例2
一种水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,与实施例2的不同之处在于将固化剂269替换成等质量的含异氰酸根的万华化学的161固化剂。其他与实施例2相同。
对比例3
一种水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,与实施例3的不同之处在于将2517树脂替换成等质量的蓝德堡公司的FC-02树脂,所述FC-02树脂固含为40%,羟基含量为3.0%,含氟量为20%。其他与实施例3相同。
对比例4
一种水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,其水性含氟羟基丙烯酸树脂采用1517树脂,固化剂采用含异氰酸根的科思创的3900固化剂。
具体的制备方法包括如下步骤:
(1)A组份主漆:
A组份主漆:
磨浆阶段:在分散罐中加入去离子水9份,BYK-190 1.5份,104E 0.4份,BYK-0110.7份,混合均匀后,加入R706 27份。混合均匀后,研磨至细度≤40μm,即得到浆料。
调漆阶段:在浆料中加入1517树脂58份,DMEA 0.3份,二乙二醇丁醚2.5份,迪高4100 0.4份,BYK-333 0.2份,深竹SN-3781 0.1份,深竹SN-57800.3份,8W 0.8份。
(2)B组份固化剂:
将含异氰酸根的固化剂3900 80份和PMA 20份混合均匀,得到B组份。
(3)然后按照-NCO/-OH=1.5的比例将A组份与B组份混合均匀,即得到水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料。
以JT-268D水性环氧富锌涂料作为底漆,JT-213Z水性环氧云铁中间漆作为中间漆,实施例1-3和对比例1-4的水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料作为面漆,制备配套样板,养护21天,测试性能如下:
表1
检测项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
耐水性能(常温) | ≥1000h | ≥1000h | ≥1000h |
配套耐10%H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>溶液 | ≥1000h | ≥1000h | ≥1000h |
配套耐10%NaOH溶液 | ≥1000h | ≥1000h | ≥1000h |
配套耐中性盐雾 | ≥2500h | ≥2500h | ≥2500h |
耐人工加速老化 | ≥1300h | ≥1300h | ≥1300h |
表2
检测项目 | 对比例1 | 对比例2 | 对比例3 | 对比例4 |
耐水性能(常温) | ≤720h | ≤720h | ≤720h | ≤720h |
配套耐10%H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub>溶液 | ≤720h | ≤720h | ≤720h | ≤720h |
配套耐10%NaOH溶液 | ≤720h | ≤720h | ≤720h | ≤720h |
配套耐中性盐雾 | ≤1000h | ≤1000h | ≤1000h | ≤1000h |
耐人工加速老化 | ≤1000h | ≤1000h | ≤1000h | ≤1000h |
其中,所有的测试均参照标准HG/T 3792-2014。
表1和表2的测试结果反映,实施例1-3的水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料配合水性环氧富锌涂料和水性环氧云铁中间漆制得的涂层的耐水性、耐酸碱性能达到1000h以上,具有优异的耐水、耐酸碱性能;同时还具有很好的耐中性盐雾和耐人工加速老化性能。相比之下,当采用不恰当的水性含氟羟基丙烯酸树脂和/或固化剂,所得涂层的耐水和耐酸碱性能发生明显下降。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,其特征在于:包括A组份和B组份;其中A组份包括如下制备原料:水性含氟羟基丙烯酸树脂、颜填料、助剂、水,所述水性含氟羟基丙烯酸树脂的固含量为45-50%,羟基含量为1-2%,氟含量≥20%;B组份包括如下制备原料:固化剂、溶剂。
2.根据权利要求1所述水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,其特征在于:所述水性含氟羟基丙烯酸树脂选自无锡万博公司的2517树脂。
3.根据权利要求1所述水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,其特征在于:所述固化剂选自万华化学的含-NCO的269固化剂。
4.根据权利要求3所述水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,其特征在于:所述B组份中的-NCO与A组份水性含氟羟基丙烯酸树脂中-OH摩尔比例为1.2-1.5:1。
5.根据权利要求4所述水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,其特征在于:所述助剂包括分散剂、润湿剂、消泡剂、pH调节剂、助溶剂、流平剂、增稠剂。
6.根据权利要求5所述水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,其特征在于:所述水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料,包括A组份和B组份;其中A组份包括如下质量份的制备原料:
水性含氟羟基丙烯酸树脂55-60
颜填料25-28
分散剂1-2
润湿剂0.8-1.5
消泡剂0.8-1.5
pH调节剂0.2-0.4
助溶剂1.5-3
流平剂0.2-0.6
增稠剂0.5-1
水6-10;
B组份包括如下质量份的制备原料:
固化剂80-90
溶剂10-20。
7.一种权利要求1-6任意一项所述水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)将A组份的制备原料混合,得到A组份;
(2)将B组份中的固化剂与溶剂混合,得到B组份;
(3)将A组份和B组份按比例混合,得到水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料。
8.一种权利要求5或6所述水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)将水、分散剂、部分润湿剂、部分消泡剂混合后加入颜填料,研磨至细度≤40μm,得到浆料;在浆料中加入水性含氟羟基丙烯酸树脂、pH调节剂、助溶剂、剩余的润湿剂、剩余的消泡剂、流平剂和增稠剂,混合得到A组份;
(2)将B组份中的固化剂与溶剂混合,得到B组份;
(3)将A组份和B组份按比例混合,得到水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料。
9.权利要求1-6任意一项所述水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料在制备防腐面漆中的应用。
10.一种防腐涂层,其特征在于:包括由下至上的底漆、中间漆和面漆,所述面漆为权利要求1-6任意一项所述水性含氟聚氨酯丙烯酸酯涂料。
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