CN114836088A - 一种涂料组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了涂料组合物及其制备方法，所述涂料组合物包括含羟基氟树脂、乳化剂、pH调节剂和水；所述含羟基氟树脂的数均分子量为8万至15万，所述含羟基氟树脂的羧基单体的含量为1.0wt.％至4wt.％，所述含羟基氟树脂的氟含量为18wt.％至25wt.％；任选地，所述含羟基氟树脂、所述乳化剂和所述水的质量比为(40至50):(1至5):(50至60)。本申请提供的技术方案解决了现有水性羟基氟树脂制成的双组份涂料活化期短、干燥慢的问题。

Description

一种涂料组合物及其制备方法
技术领域
本文涉及但不限于一种涂料及其制备方法，尤其涉及但不限于一种水性氟碳树脂及其制备方法。
背景技术
氟碳树脂是以含氟烯烃为基本单位进行均聚或者共聚，或者以此为基础与其他单体进行共聚以及侧链含有氟碳化学键的单体自聚或共聚而得到的分子结构中含有较多F-C化学键的一类树脂。氟碳涂料优异的物理、化学性能使其在建筑、防腐等领域的应用日益扩大，但是由于环保法规的要求，溶剂型涂料逐渐退出市场，水性涂料作为环保型涂料的一个方向其应用范围越来越广，而目前水性氟碳树脂尤其是含羟基的水性氟碳树脂，由于氟树脂结构中含有羟基，羟基能够与水性聚异氰酸酯中的—NCO官能团发生交联反应，达到室温固化，形成的漆膜耐候性、耐酸碱、耐腐蚀性能优异。
目前水性羟基氟碳树脂制成的双组份涂料存在的问题主要有：活化期短、干燥慢等问题。
发明内容
以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
本申请提供了一种涂料组合物，包括含羟基氟树脂、乳化剂、pH调节剂和水；
所述含羟基氟树脂的数均分子量为8万至15万，所述含羟基氟树脂的羧基单体的含量为1.0wt.％至4wt.％，所述含羟基氟树脂的氟含量为18wt.％至25wt.％，优选20wt.％至25wt.％；
在本申请提供的一种实施方式中，所述含羟基氟树脂、所述乳化剂和所述水的质量比为(40至50):(1至5):(50至60)。
在本申请提供的一种涂料组合物中，所述乳化剂为非离子型乳化剂，任选地，所述乳化剂不含烷基酚基团的聚氧乙烯醚类化合物(APEO)；
在本申请提供的一种实施方式中，所述非离子型乳化剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚，其中EO为10至25中的任意一种或更多种。
在本申请提供的一种涂料组合物中，所述pH调节剂的用量为调整去除溶剂的所述含羟基氟树脂pH值至7.5至8.5；
在本申请提供的一种实施方式中，所述pH调节剂选自碳酸氢钠、氨水、二甲基乙醇胺和三乙醇胺中的任意一种或更多种。
在本申请提供的一种涂料组合物中，所述含羟基氟树脂的制备方法包括：
将醋酸乙烯酯、羟乙基烯丙基醚、羧基单体、溶剂、引发剂和氟氯乙烯加入到反应容器中，通过共聚反应所述含羟基氟树脂；
在本申请提供的一种实施方式中，在真空条件向反应容器中加入三氟氯乙烯，或在惰性气氛气体下将所述醋酸乙烯酯、所述羟乙基烯丙基醚、所述羧基单体、溶剂、引发剂和所述氟氯乙烯加入到反应容器中，通过共聚反应所述含羟基氟树脂；
在本申请提供的一种实施方式中，所述共聚反应的温度为65℃至70℃，所述共聚反应的时间为16h至20h。
在本申请提供的一种涂料组合物中，所述三氟氯乙烯、所述醋酸乙烯酯、羟乙基烯丙基醚、羧基单体、溶剂和引发剂的质量比为(40至70):(25至50):(5至8):(1至4):(0.5至3):(0.03至0.9)。
在本申请提供的一种涂料组合物中，所述羧基单体选自3-疏基丙酸和反式丁烯酸中的任意一种或更多种；
在本申请提供的一种实施方式中，所述溶剂选自乙酸丁酯、乙酸乙酯和乙酸丙酯中的任意一种或更多种；
在本申请提供的一种实施方式中，所述引发剂选自偶氮类引发剂，任选地，所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁腈二甲酯和偶氮异丁腈基甲酰胺中的任意一种或更多种。
又一方面，本申请提供了上述的涂料组合物的制备方法，包括以下步骤：
去除所述含羟基氟树脂中的溶剂后与乳化剂、水和pH调节剂混合均匀后即得所述涂料组合物。
在本申请提供的涂料组合物的制备方法中，去除所述含羟基氟树脂中的溶剂的步骤包括搅拌状态下加热至100℃至130℃，优选地，所述加热还包括在抽真空状态下加热。
在本申请提供的涂料组合物的制备方法中，所述pH调节剂调节去除溶剂后的含羟基氟树脂的pH值至7.5至8.5。
在本申请提供的涂料组合物的制备方法中，所述混合均匀的混合转速为1000r/min至1500r/min。
本申请提供的技术方案解决了现有水性羟基氟树脂制成的双组份涂料活化期短、干燥慢的问题。
本申请的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请而了解。本申请的其他优点可通过在说明书中所描述的方案来发明实现和获得。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文对本申请的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在本申请实施例和对比例中，所述pH调节剂为NaHCO3，购自荣丰化工公司，工业级，99％；所述水为去离子水；
所述乳化剂为平平加(脂肪醇聚氧乙烯醚)O-20，购自海安石化公司，O-20牌号(该乳化剂不含烷基酚基团)；
所述三氟氯乙烯购自湖北成丰化工有限公司；
所述醋酸乙烯酯购自江苏华谊公司，为HY-醋酸乙烯；
所述羟乙基烯丙基醚购自湖北云镁科技有限公司；
所述羧基单体购自康迪斯化工(湖北)有限公司，反式丁烯酸；
所述溶剂均购自佛山沣悦化工有限公司；
所述引发剂均购自上海号雨工贸有限公司。
实施例1
首先，制备含羟基氟树脂：将所述醋酸乙烯酯29.5质量份、所述羟乙基烯丙基醚5.3质量份、所述3-疏基丙酸羧基单体1.3质量份、乙酸丁酯溶剂0.9质量份、引发剂偶氮二异丁酸二甲酯0.03质量份和所述三氟氯乙烯62.97质量份加入到氮气置换后的反应容器中，通过共聚反应所述含羟基氟树脂，反应温度为65℃，反应时间为16h。
所述含羟基氟树脂的数均分子量约为15万，含羟基氟树脂的氟含量为25wt.％(固体分)，含羟基氟树脂的羧基单体的含量为1.3wt.％。
将以上制得的含羟基氟树脂在搅拌状态下加热至100℃抽真空去除溶剂后，取40份上述含羟基氟树脂，同时加入2份平平加O-20乳化剂、50份水和碳酸氢钠pH调节剂，在1500r/min的搅拌速率下高速搅拌至混合物呈半透明乳白色液体，即制得水性氟碳树脂。所述pH调节剂调节去除溶剂后的含羟基氟树脂的pH值为7.8。
实施例2
首先，制备含羟基氟树脂，将所述醋酸乙烯酯35质量份、所述羟乙基烯丙基醚6.5质量份、所述3-疏基丙酸羧基单体2.5质量份、乙酸乙酯溶剂1.5质量份、偶氮异丁腈基甲酰胺引发剂0.05质量份和所述三氟氯乙烯54.45质量份加入到氮气置换后的反应容器中，通过共聚反应所述含羟基氟树脂，反应温度为70℃，反应时间为16h。
所述含羟基氟树脂的数均分子量约为10万，含羟基氟树脂的氟含量为21.6％(固体份)，含羟基氟树脂的羧基单体的含量为2.5wt.％。
将以上制得的含羟基氟树脂在搅拌状态下加热至100℃抽真空去除溶剂后，取45份上述含羟基氟树脂，同时加入3.5份平平加O-20乳化剂、55份水和氨水pH调节剂，在1500r/min的搅拌速率下高速搅拌至混合物呈半透明乳白色液体，即制得水性氟碳树脂。所述pH调节剂调节去除溶剂后的含羟基氟树脂的pH值为7.5。
实施例3
首先，制备含羟基氟树脂，将所述醋酸乙烯酯41质量份、所述羟乙基烯丙基醚7.5质量份、所述反式丁烯酸羧基单体3.5质量份、乙酸丙酯溶剂2.5质量份、偶氮异丁腈基甲酰胺引发剂0.75质量份和所述三氟氯乙烯45.45质量份加入到氮气置换后的反应容器中，通过共聚反应所述含羟基氟树脂，反应温度为70℃，反应时间为16h。
所述含羟基氟树脂的数均分子量约为8万，含羟基氟树脂的氟含量为20.2wt.％(固体分)，含羟基氟树脂的羧基单体的含量为3.5wt.％。
将以上制得的含羟基氟树脂在搅拌状态下加热至100℃抽真空去除溶剂后，取50份上述含羟基氟树脂，同时加入5份平平加O-20乳化剂、60份水和三乙醇胺pH调节剂，在1500r/min的搅拌速率下高速搅拌至混合物呈半透明乳白色液体，即制得水性氟碳树脂。所述pH调节剂调节去除溶剂后的含羟基氟树脂的pH值为7.5。
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于，不涉及羧基单体，其他各组分的用量和制备过程与实施例1完全相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于，不涉及羧基单体，涉及羟基单体(替代羧基单体)，羟基单体的用量与羧基单体的用量相同，羟基单体为丙烯酸羟乙酯，购自山东初鑫化工有限公司；其他各组分的用量和制备过程与实施例1完全相同。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于，制备含羟基氟树脂的各组分的用量与实施例1不同，其中醋酸乙烯酯43质量份、羟乙基烯丙基醚8质量份、羧基单体3质量份、溶剂5.5质量份、引发剂3.5质量份和三氟氯乙烯37质量份。制得的所述含羟基氟树脂的数均分子量为8万，所述含羟基氟树脂的羧基官能团的含量为2.1wt.％，所述含羟基氟树脂的氟含量为17.3wt.％。
对比例4
双组分水性氟碳漆，型号：CX-802，上海德予得贸易有限公司。
以下是对比例和实施例根据中国化工行业标准《交联型氟碳树脂涂料》HG/T3792-2014的测试对比效果：
Figure BDA0003650496610000061
Figure BDA0003650496610000071
从以上技术效果可以看出加了本申请实施例1、2、3的活化期明显比所有对比例都延长很多，同时，干燥速度也明显比所有对比例的快很多，同时具有很好的硬度和耐候性能。因此，本发明在超高耐候性的同时能延长水性氟碳漆的活化期，同时也加快了干燥速度，具有很有价值的创新意义。

Claims (10)

1.一种涂料组合物，其特征在于，包括含羟基氟树脂、乳化剂、pH调节剂和水；
所述含羟基氟树脂的数均分子量为8万至15万，所述含羟基氟树脂的羧基单体的含量为1.0wt.％至4wt.％，所述含羟基氟树脂的氟含量为20wt.％至25wt.％；
任选地，所述含羟基氟树脂、所述乳化剂和所述水的质量比为(40至50):(1至5):(50至60)。
2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述乳化剂为非离子型乳化剂，任选地，所述乳化剂不含烷基酚基团的聚氧乙烯醚类化合物(APEO)；
任选地，所述非离子型乳化剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚，其中EO为10至25中的任意一种或更多种。
3.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述pH调节剂的用量为调整去除溶剂的所述含羟基氟树脂pH值至7.5至8.5；
任选地，所述pH调节剂选自碳酸氢钠、氨水、二甲基乙醇胺和三乙醇胺中的任意一种或更多种。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的涂料组合物，其特征在于，
所述含羟基氟树脂的制备方法包括：
将醋酸乙烯酯、羟乙基烯丙基醚、羧基单体、溶剂、引发剂和氟氯乙烯加入到反应容器中，通过共聚反应所述含羟基氟树脂；
任选地，在真空条件向反应容器中加入三氟氯乙烯，或在惰性气氛气体下将所述醋酸乙烯酯、所述羟乙基烯丙基醚、所述羧基单体、溶剂、引发剂和所述氟氯乙烯加入到反应容器中，通过共聚反应所述含羟基氟树脂；
任选地，所述共聚反应的温度为65℃至70℃，所述共聚反应的时间为16h至20h。
5.根据权利要求4所述的涂料组合物，其特征在于，
所述三氟氯乙烯、所述醋酸乙烯酯、羟乙基烯丙基醚、羧基单体、溶剂和引发剂的质量比为(40至70):(25至50):(5至8):(1至4):(0.5至3):(0.03至0.9)。
6.根据权利要求5所述的涂料组合物，其特征在于，
所述羧基单体选自3-疏基丙酸和反式丁烯酸中的任意一种或更多种；
任选地，所述溶剂选自乙酸丁酯、乙酸乙酯和乙酸丙酯中的任意一种或更多种；
任选地，所述引发剂选自偶氮类引发剂，任选地，所述偶氮类引发剂选自偶氮二异丁腈二甲酯和偶氮异丁腈基甲酰胺中的任意一种或更多种。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的涂料组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
去除所述含羟基氟树脂中的溶剂后与乳化剂、水和pH调节剂混合均匀后即得所述涂料组合物。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，去除所述含羟基氟树脂中的溶剂的步骤包括搅拌状态下加热至100℃至130℃，优选地，所述加热还包括在抽真空状态下加热。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述pH调节剂调节去除溶剂后的含羟基氟树脂的pH值至7.5至8.5。
10.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述混合均匀的混合转速为1000r/min至1500r/min。
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