CN115433492A - 一种喷涂用水性氟碳涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及C07C21/18领域，更具体地，本发明涉及一种喷涂用水性氟碳涂料及其制备方法和应用。喷涂用水性氟碳涂料，按重量份计，包括1‑15份水性铝银浆、60‑80份氟碳树脂浆料、1‑3份蜡浆、0‑10份流平剂、5‑20份水。本申请中水性氟碳涂料氟含量超过12wt％，达到HG/T 4104 2019标准对树脂含氟量的要求。涂层户外耐候性可达20年以上，分子结构中含有双键，热固化成膜，兼具柔韧性、硬度和耐化学品性；与PVDF氟碳涂料相比，涂层硬度可高达H以上，涂层可以重涂，修补性好。此外，水性氟碳涂料具有优异的耐高低温稳定性，且涂层具有较好的硬度、耐溶剂刮擦性、附着力、柔韧性、耐冲击性、耐磨性、耐化学品性。
Description
技术领域
本发明涉及C07C21/18领域，更具体地，本发明涉及一种喷涂用水性氟碳涂料及其制备方法和应用。
背景技术
通过将涂料涂覆在基材的表面，起到一定的保护基材和装饰的作用。中国专利CN201611246349通过使用氟碳树脂、纤维素醚、成膜剂、发泡剂，同时添加一定量的润湿剂、分散剂、消泡剂、钛白粉、流平剂、防腐剂、增稠剂等得到一种环保涂料，对墙体具有一定的附着力，然而在使用在铝合金、镀锌钢、铜合金、镁合金基材中时达不到满意的附着效果，同时其得到的漆层的耐化学品性等还有待提高。中国专利CN201611249578提供了一种涂料，其成分包括氟碳树脂、硅酸盐玻璃、偶联剂、膨润土、成膜剂、阻燃剂、流平剂、发泡剂、防腐剂、增稠剂等，该涂料同样在金属基材上使用具有一定的限制，且需要添加偶联剂来提高附着力，增大了原料的复杂性。
因此，有必要提供一种适用铝合金、镀锌钢、铜合金、镁合金等金属基材的氟碳涂料。
发明内容
针对现有技术中存在的一些问题，本发明第一个方面提供了一种喷涂用水性氟碳涂料，按重量份计，包括1-15份水性铝银浆、60-80份氟碳树脂浆料、1-3份蜡浆、0-10份流平剂、5-20份水。
优选的，水性铝银浆的重量份为4-9份；流平剂的重量份为2-5份。
在一种实施方式中，所述喷涂用水性氟碳涂料还包括消光浆，其含量本领域技术人员可做常规选择。
在一种实施方式中，所述水性铝银浆根据ISO 13320测得的D50粒径为20-30μm，优选为25±2μm。
优选的，所述水性铝银浆为二氧化硅包覆的片状铝浆料。
在一种实施方式中，按重量份计，所述氟碳树脂浆料包括0-99份氟碳树脂乳液、0-99份含氟丙烯酸酯共聚物乳液、0.2-0.4份中和剂、0-3.5份消泡剂、0.7-1.5份润湿剂、4-7份氨基树脂、0-3份成膜助剂。
本申请中所述氟碳树脂浆料和喷涂用水性氟碳涂料的重量份标准不同。
在一种优选的实施方式中，消泡剂的重量份为1.5-3.5份，成膜助剂的重量份为1-3份。
优选的，所述氟碳树脂乳液的含氟量大于22wt％。
进一步优选的，所述氟碳树脂乳液的羟值为40-60mg KOH/g，更优选为45-55mgKOH/g。
优选的，所述氟碳树脂乳液在30℃的粘度低于100cPs。
申请人意外的发现，使用本申请中特定含氟量、羟值以及粘度的氟碳树脂乳液，得到的属性氟碳涂料具有优异的抗冻性、耐候性、耐化学品性、耐溶剂性。
在一种实施方式中，所述氟碳树脂乳液购自长兴材料工业股份有限公司，型号为HF-06。
在一种实施方式中，所述含氟丙烯酸酯共聚物乳液在25℃的粘度为500-2000mPa.s。
在一种实施方式中，所述含氟丙烯酸酯共聚物乳液购自上海训达新材料科技有限公司，型号为HD-8666。
本申请中中和剂不做特别限定，本领域技术人员可做常规选择。
在一种实施方式中，所述中和剂为胺类中和剂，优选为2-(二甲氨基)乙醇。
在一种实施方式，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物乳液。
优选的，所述聚醚硅氧烷共聚物乳液的固含量为24.5-28.5wt％。
在一种实施方式中，所述润湿剂包括润湿剂(a)WT 4100和润湿剂(b)有机硅润湿剂，优选润湿剂(a)和润湿剂(b)的重量比为(1.2-10)：1，更优选重量比为2:1。
本申请中WT 4100购自YOUNG Sun。
优选的，所述有机硅润湿剂为硅氧烷和聚环氧烷的共聚物。
在一种实施方式中，所述氨基树脂为六甲氧基甲基三聚氰胺甲醛树脂。
优选的，所述氨基树脂在25℃的粘度为2100-5600mPa.s。
优选的，所述氨基树脂的聚合度为1-2，更优选为1.4。
本申请所述成膜助剂不做特别限定，本领域技术人员可做常规选择。
在一种实施方式中，所述成膜助剂为(2-甲基-丙酸、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇)单酯。
申请人在实验中发现，本申请中水性氟碳涂料低温储存一点时间后，有部分固体析出，浆料浑浊，同时在高温储存一段时间之后，水性氟碳涂料也会出现浆料分层的情况，使得增加了后续处理操作，同时对漆层的性能稳定性造成了不利的影响，申请人在实验中意外的发现，当氟碳树脂浆料中采用合适重量份的氟丙烯酸酯共聚物乳液、润湿剂和氨基树脂时，得到的水性氟碳涂料具有优异的低温和高温稳定性，申请人认为可能的原因在于，在本申请中WT 4100和硅氧烷和聚环氧烷的共聚物以及特定粘度的六甲氧基甲基三聚氰胺甲醛树脂作用下，使得氟碳树脂乳液和含氟丙烯酸酯共聚物乳液中大分子间距降低，使得氟碳树脂乳液中的大分子处于一定的空间内，避免了其在高温作用下不稳定性的产生，同时使得涂料中小分子由于空间位阻效应，限制了其析出，解决了本申请中氟碳树脂乳液带来的稳定性的问题。
在一种实施方式中，所述蜡浆为改性乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡乳液，优选的，固含量为19-21wt％，更优选固含量为19.9wt％。
改性乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡乳液的固含量测试条件为：120℃处理30min。
本申请所述流平剂不做特别限定，本领域技术人员可做常规选择。
在一种实施方式中，所述流平剂在23℃的粘度不大于15000mPa.s。
优选的，所述流平剂的固含量为38-42wt％。
本申请中流平剂固含量的测试标准为ISO 3251，条件为2g，3h，105℃。
本申请中消光浆的种类不做特别限定。
在一种实施方式中，所述水性氟碳涂料的细度小于等于25μm。
优选的，所述水性氟碳涂料在25℃的粘度为130-140KU。
本申请中水性氟碳涂料的固含量为35-40wt％。
本发明第二个方面提供了一种喷涂用水性氟碳涂料的制备方法，包括下面步骤：
(1)将60wt％的水和水性铝银浆，搅拌混合均匀；
(2)加入氟碳树脂浆料，搅拌混合；
(3)加入蜡浆、剩余的水，搅拌混合；
(4)加入流平剂，搅拌混合，即得。
当喷涂用水性氟碳涂料包括消光浆时，其在第(3)步骤同蜡浆和剩余的水一同加入。
优选的，步骤(1)中，搅拌速率为300-400转/min，搅拌时间为5-10min。
优选的，步骤(2)中，搅拌速率为400-500转/min，搅拌时间为5-12min，更优选的，搅拌时间为10min。
优选的，步骤(3)中，搅拌速率为400-500转/min，搅拌时间为8-12min；更优选的，搅拌时间为10min。
优选的，步骤(4)中，搅拌速率为400-500转/min，搅拌时间为8-22min；更优选的，搅拌时间为20min。
本发明第三个方面提供了一种喷涂用水性氟碳涂料的涂装工艺，包括：对基材进行前处理或返修打磨处理，干燥、预热后，涂装底漆，闪干后，涂装水性氟碳涂料，继续闪干，然后涂装罩光漆，晾干至表干后，烘干，覆保护膜。
优选的，底漆的细度大于等于10μm。
优选的，闪干时间大于5min。
优选的，烘干的条件为140-180℃，10-25min。
在一种实施方式中，按重量份计，所述罩光漆包括50-80份配料浆、20-30份水、0.2-0.7份紫外吸收剂、1-4份增稠剂。
本申请中配料浆由上海衡峰氟碳材料有限公司提供，型号为FC-W325配料浆。
本申请中所述紫外吸收剂不做特别限定，本领域技术人员可做常规选择。
本申请中增稠剂为疏水性碱溶胀型增稠剂。
本发明第四个方面提供了一种喷涂用水性氟碳涂料在铝合金、镀锌钢、铜合金、镁合金基材中的应用。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
(1)本申请采用长兴HF-06水性FEVE氟树脂(树脂含氟量23wt％)、训达HD8666含氟丙烯酸(树脂含氟量14wt％)为主成膜物，涂料树脂氟含量超过12wt％，达到HG/T 41042019标准对树脂含氟量的要求。
(2)涂层户外耐候性可达20年以上，分子结构中含有双键，热固化成膜，兼具柔韧性、硬度和耐化学品性。
(3)与PVDF氟碳涂料相比，涂层硬度可高达H以上，涂层可以重涂，修补性好。
(4)水性氟碳涂料具有优异的耐高低温稳定性，且涂层具有较好的硬度、耐溶剂刮擦性、附着力、柔韧性、耐冲击性、耐磨性、耐化学品性。
具体实施方式
以下通过具体实施方式说明本发明，但不局限于以下给出的具体实施例。
实施例1
一种喷涂用水性氟碳涂料，按重量份计，成分如下：
4份水性铝银浆、60份氟碳树脂浆料、1份蜡浆、2份流平剂、7份水、3份消光浆。
所述水性铝银浆根据ISO 13320测得的D50粒径为25±2μm，具体为二氧化硅包覆的片状铝浆料。
按重量份计，所述氟碳树脂浆料成分如下：42份氟碳树脂乳液、42份含氟丙烯酸酯共聚物乳液、0.2份2-(二甲氨基)乙醇、1.5份消泡剂、0.7份润湿剂、4份氨基树脂、1份(2-甲基-丙酸、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇)单酯。
氟碳树脂浆料的制备方法为：将其各个成分混合，即得。
氟碳树脂乳液的含氟量大于22wt％，羟值为45-55mg KOH/g，在30℃的粘度低于100cPs，购自长兴材料工业股份有限公司，型号为HF-06。
含氟丙烯酸酯共聚物乳液在25℃的粘度为500-2000mPa.s，购自上海训达新材料科技有限公司，型号为HD-8666。
消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物乳液，固含量为24.5-28.5wt％。
润湿剂为润湿剂(a)WT 4100和润湿剂(b)硅氧烷和聚环氧烷的共聚物，重量比为1.2:1。
氨基树脂为六甲氧基甲基三聚氰胺甲醛树脂，在25℃的粘度为2100-5600mPa.s，聚合度为1.4。
蜡浆为改性乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡乳液，固含量为19.9wt％。
流平剂在23℃的粘度不大于15000mPa.s，固含量为38-42wt％。
喷涂用水性氟碳涂料的制备方法如下：
(1)将60wt％的水和水性铝银浆，350转/min搅拌8min，混合均匀；
(2)加入氟碳树脂浆料，450转/min搅拌10min；
(3)加入蜡浆、剩余的水、消光浆，450转/min搅拌10min；
(4)加入流平剂，450转/min搅拌20min，即得。
一种喷涂用水性氟碳涂料的涂装工艺，具体如下：对基材进行前处理，干燥、预热后，涂装底漆(细度大于等于10μm)，6min闪干后，涂装水性氟碳涂料，继续6min闪干，然后涂装罩光漆，晾干至表干后，160℃烘20min，覆保护膜。
按重量份计，罩光漆成分如下：60份配料浆、25份水、0.5份紫外吸收剂、3份疏水性碱溶胀型增稠剂。
配料浆由上海衡峰氟碳材料有限公司提供，型号为FC-W325配料浆。
实施例2
一种喷涂用水性氟碳涂料，按重量份计，成分如下：
9份水性铝银浆、80份氟碳树脂浆料、3份蜡浆、5份流平剂、18份水、5份消光浆。
按重量份计，所述氟碳树脂浆料成分如下：46份氟碳树脂乳液、46份含氟丙烯酸酯共聚物乳液、0.4份2-(二甲氨基)乙醇、3.5份消泡剂、1.5份润湿剂、7份氨基树脂、3份(2-甲基-丙酸、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇)单酯。
润湿剂为润湿剂(a)WT 4100和润湿剂(b)硅氧烷和聚环氧烷的共聚物，重量比为3:1。
水性铝银浆、氟碳树脂乳液、含氟丙烯酸酯共聚物乳液、消泡剂、氨基树脂、蜡浆、流平剂、消光浆同实施例1。
氟碳树脂浆料的制备方法同实施例1。
喷涂用水性氟碳涂料的制备方法同实施例1。
涂装工艺和罩光漆同实施例1。
实施例3
一种喷涂用水性氟碳涂料，按重量份计，成分如下：
6份水性铝银浆、70份氟碳树脂浆料、2份蜡浆、3份流平剂、12份水、4份消光浆。
按重量份计，所述氟碳树脂浆料成分如下：44份氟碳树脂乳液、44份含氟丙烯酸酯共聚物乳液、0.3份2-(二甲氨基)乙醇、2.5份消泡剂、1份润湿剂、5份氨基树脂、2份(2-甲基-丙酸、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇)单酯。
润湿剂为润湿剂(a)WT 4100和润湿剂(b)硅氧烷和聚环氧烷的共聚物，重量比为2:1。
水性铝银浆、氟碳树脂乳液、含氟丙烯酸酯共聚物乳液、消泡剂、氨基树脂、蜡浆、流平剂、消光浆同实施例1。
喷涂用水性氟碳涂料的制备方法同实施例1。
氟碳树脂浆料的制备方法同实施例1。
涂装工艺和罩光漆同实施例1。
实施例4
一种喷涂用水性氟碳涂料，同实施例1，不同之处在于，氟碳树脂浆料中无含氟丙烯酸酯共聚物乳液。
氟碳树脂浆料的制备方法同实施例1。
喷涂用水性氟碳涂料的制备方法同实施例1。
涂装工艺和罩光漆同实施例1。
此实施例水性氟碳涂料得到的漆膜的铅笔硬度和耐溶剂擦拭性低于实施例1。
实施例5
一种喷涂用水性氟碳涂料，同实施例1，不同之处在于，氟碳树脂浆料中润湿剂和氨基树脂的重量份为0，且氟碳树脂乳液的重量份为60份。
氟碳树脂浆料的制备方法同实施例1。
喷涂用水性氟碳涂料的制备方法同实施例1。
涂装工艺和罩光漆同实施例1。
此实施例水性氟碳涂料得到的漆膜的低温稳定性、耐溶剂擦拭性、铅笔硬度、划格试验、耐冲击性、耐化学品性均降低。
性能评估
1.在容器中的状态：分别记录实施例1-3得到的喷涂用水性氟碳涂料在容器中的状态。
2.低温稳定性：分别对实施例1-3得到的喷涂用水性氟碳涂料的低温稳定性进行测试，测试方法参照HG/T 4104-2019。
3.耐溶剂刮擦性：分别对实施例1-3得到的喷涂用水性氟碳涂料的耐溶剂刮擦性进行测试，测试标准为HG/T 3793-2005。
4.铅笔硬度：分别对实施例1-3得到的喷涂用水性氟碳涂料得到的漆膜的铅笔硬度进行测试，测试方法参照HG/T 4104-2019。
5.划格试验测试：实施例1-3得到的漆膜的具体干附着力、沸水附着力、湿附着力的具体测试方法参照HG/T 4104-2019。
6.弯曲试验和T弯曲试验：实施例1-3得到的漆膜的弯曲试验和T弯曲试验的测试方法参照HG/T 4104-2019。
7.耐冲击性：实施例1-3得到的漆膜的耐冲击性测试方法参照HG/T4104-2019。
8.耐磨性：实施例1-3得到的漆膜的测试方法参照HG/T 4104-2019。
9.耐化学品性：对实施例1-3得到的漆膜的耐化学品性进行测试，具体条件见如下表1。
表1
Claims (10)
1.一种喷涂用水性氟碳涂料，其特征在于，按重量份计，包括1-15份水性铝银浆、60-80份氟碳树脂浆料、1-3份蜡浆、0-10份流平剂、5-20份水。
2.根据权利要求1所述喷涂用水性氟碳涂料，其特征在于，所述水性铝银浆为二氧化硅包覆的片状铝浆料。
3.根据权利要求2所述喷涂用水性氟碳涂料，其特征在于，按重量份计，所述氟碳树脂浆料包括0-99份氟碳树脂乳液、0-99份含氟丙烯酸酯共聚物乳液、0.2-0.4份中和剂、0-3.5份消泡剂、0.7-1.5份润湿剂、4-7份氨基树脂、0-3份成膜助剂。
4.根据权利要求3所述喷涂用水性氟碳涂料，其特征在于，所述氟碳树脂乳液的含氟量大于22wt％。
5.根据权利要求4所述喷涂用水性氟碳涂料，其特征在于，所述氟碳树脂乳液的羟值为40-60mg KOH/g。
6.根据权利要求1-5任一项所述喷涂用水性氟碳涂料，其特征在于，所述水性氟碳涂料在25℃的粘度为130-140KU。
7.根据权利要求6所述喷涂用水性氟碳涂料，其特征在于，所述蜡浆为改性乙烯-醋酸乙烯共聚物蜡乳液。
8.根据权利要求7所述喷涂用水性氟碳涂料，其特征在于，所述流平剂在23℃的粘度不大于15000mPa.s。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述喷涂用水性氟碳涂料的制备方法，其特征在于，包括下面步骤：
(1)将60wt％的水和水性铝银浆，搅拌混合均匀；
(2)加入氟碳树脂浆料，搅拌混合；
(3)加入蜡浆、剩余的水，搅拌混合；
(4)加入流平剂，搅拌混合，即得。
10.一种根据权利要求1-8任一项所述喷涂用水性氟碳涂料在铝合金、镀锌钢、铜合金、镁合金基材中的应用。
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