CN1204212C - 低温烘烤的氟碳漆及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及三氟体系低温烘烤的氟碳漆及其制备方法，该产品由氟树脂、交联剂、颜料、助剂和混合溶剂组成，详细配比和制备方法见说明书。本发明优点是适于低温烘烤、施工作业简单，改善贮存稳定性、生产成本低、修补容易、耗能少，可以制备高光及亚光型氟碳烘烤漆。本发明产品广泛用于铝型材、钢材、防盗门、工厂流水线等。
Description
技术领域
本发明涉及涂料行业，具体地说，是涉及一种低温烘烤的氟碳漆，及其制备方法。
背景技术
氟碳烘烤漆在美国、日本应用于建筑外墙、铝幕墙挂板、卷材、以及钢材的装饰和保护，已有20多年的历史。目前国内外建筑铝型材用氟碳涂料市场，主要为国际著名涂料厂商占据，如PPG、LILLY涂料、日本关西涂料、立邦涂料等。关于氟碳烘烤漆方面，意大利奥斯蒙(AUSIMONT)公司曾在1999年申请过专利，其专利号为EP.960918A2(1999.12.1)。这类产品以聚偏氟乙烯(PVDF)为主要成膜物质，需在高温条件下熔融塑化成膜，烘烤温度为232～250℃，烘烤时间为10～20分钟；烘烤温度高，耗能量大，而且漆膜的最高光泽为50左右，不具备高装饰性，并且由于这种氟碳烘烤漆市场售价较高(120～230元/kg)，难以被广大用户所接受，市场有限。
2001年，大连振邦氟涂料股份有限公司发明了一种可低温烘烤的氟碳漆，并申请了专利，其专利号为CN1325928A(2001.12.12)。这种氟碳烘烤漆虽然克服了偏氟涂料(PVDF)的上述缺陷，但由于是酸催化体系，仍存在涂料的贮存稳定性差的问题，因此，急需解决氟碳漆涂料的贮存稳定性等问题，成了当务之急。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供一种制备简便、性能好的三氟体系低温烘烤的氟碳漆，及其制备方法。
本发明目的可以通过如下措施来实现：
低温烘烤的氟碳漆，含有氟树脂、交联剂、颜料、助剂和混合溶剂，各组份间的重量比氟树脂∶交联剂∶颜料∶助剂∶混合溶剂＝1∶0.1～0.25∶0～0.37∶0.02～0.04∶0.1～0.3；氟树脂是由三氟氯乙烯、脂肪酸乙烯酯、羟基乙烯基醚和脂肪族烯酸四元共聚而成，其羟值40～60mgKOH/g，羧值3～8mg KOH/g，固含量40～70％，及氟含量为15～45％；交联剂是可以在130℃解封闭的封闭异氰酸酯。封闭异氰酸酯是TDI、IPDI、HDI；助剂是四种之中的二种至四种混合物：
(1)润湿分散剂，成份为改性聚氨酯，是EFKA-4047、BYK-161、BYK-163，用量为氟树脂的0～0.08倍；
(2)流平剂，成份为有机改性硅氧烷或氟碳改性聚丙烯酸，是EFKA-3033，EFKA-3777，用量为氟树脂的0.01～0.02倍；
(3)消泡剂，成份为聚硅氧烷溶液，是BYK-066，用量为氟树脂的0～0.008倍；
(4)防浮色剂，成份为改性非离子聚硅氧烷，是DP-903，用量为氟树脂的0～0.008倍；
溶剂为二甲苯、醋酸丁酯、S100及二价酸酯，按1∶0.2～0.4∶0.2～0.4∶0.05～0.1的混合物；
与氟树脂混溶性能好的交联剂封闭异氰酸酯是HDI三聚体；
制备方法，按配方重量比，加入部分氟树脂、润湿分散剂和部分混合溶剂，搅拌均后加入颜料，予分散，研磨，达到规定细度，按配方量加剩余氟树脂、剩余混合溶剂、交联剂和各种助剂，调整粘度，过滤，经检验合格后计量包装；
烘烤条件为：烘烤温度：130～160℃，烘烤时间：20～30分钟。
三氟体系低温烘烤氟碳漆，还可以含或不含有少量的紫外线吸收剂，优选汽巴精化公司(CIBA)的5060，用量为氟树脂的0.01～0.02倍。
原料介绍如下：
1、三氟树脂：是由本公司研制并生产的产品，已申请专利，专利号为95111961.3，发明名称为“含氟涂料组合物及其使用方法”，产品指标：羟值40～60mg KOH/g，羧值3～8mg KOH/g，固含量40～70％，氟含量为15～45％。其它单位生产的三氟树脂，只要性能指标合格，亦可以采用。
2、TDI：甲苯二异氰酸酯。
3、IPDI：异佛尔酮二异氰酸酯。
4、HDI：己二异氰酸酯。
5、BYK-161，BYK-163：为毕克化学公司产品。
6、EFKA-4047，EFKA-3033：为埃夫卡公司产品。
7、DP-903：为德谦公司产品。
8、S100：溶剂代号，为芳香烃，市售或进口产品。
9、二价酸酯：是二价酸酯的混合物，由琥珀酸二甲酯、戊二酸二甲酯、己二酸二甲酯的混合物，为市售或进口产品。
本发明相比现有技术具有如下优点：
1.本发明的三氟体系低温烘烤氟碳漆由于采用的封闭异氰酸酯在130℃解封闭，故漆膜可在130～160℃成膜，烘烤时间为20～30分钟；烘烤温度低，耗能少；
2.适合高压无气喷涂，静电喷涂作业，既可采用一涂一烘方式涂装，也可采用湿碰湿方式涂装，能够满足流水作业，工艺简单，省时省能源；
3.重复涂饰及修补容易；
4.漆膜表面能低，抗污性好，易清洗；
5.漆膜机械性能优异；
6.漆膜耐老化性能优异；
7.可以制备高光泽(80以上)及亚光氟碳烘烤漆；
8.贮存稳定性好，贮存时间为一年以上，比酸催化体系提高2～3倍。
具体实施方式
下面列举七个实施例和四个比较实施例，对本发明加以进一步说明，但不仅限于这些实施例。
实施例1
在1000ml的烧杯中加入氟树脂(53％)300g，BYK-1630.80g，溶剂20g，搅拌均匀，加入钛白粉(金红石型)210g，予分散之后用砂磨机进行研磨，达到粒度20μm时补加氟树脂(53％)297g，封闭异氰酸酯95g，EFKA-30334.2g，EFKA-37777g及溶剂61.6g，混合均匀后，调整粘度、固体含量、检测性能、过滤、包装。
实施例2～7
操作步骤和反应条件同实施例1，原料具体用量如表1，制得三氟体系低温烘烤氟碳漆性能，如表2。
表1.实施例1～7原料配比wt/wt
| 原料名称 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 实例5 | 实例6 | 实例7 |
| 氟树脂(53％)，g | 597 | 597 | 597 | 597 | 597 | 597 | 597 |
| 封闭异氰酸酯，g | 95 | 95 | 90 | 100 | 105 | 110 | 100 |
| 金红石型钛白粉，g | 210 | - | 110 | 120 | - | - | 150 |
| 中铬黄，g | - | - | - | 60 | 200 | 120 | - |
| 酞菁蓝，g | - | - | 15.37 | - | - | 35.22 | 29.1 |
| 有机红，g | - | - | - | 10 | - | - | - |
| 润湿分散剂，g | 0.80 | - | 0.40 | 0.50 | 0.50 | 0.50 | 0.50 |
| 流平剂，g | 11.2 | 8 | 8.5 | 10 | 8 | 8 | 10 |
| 消泡剂，g | - | 3 | 4 | 3 | 3 | 3 | 3 |
| 防浮色剂，g | - | - | 4 | 3.5 | - | 4 | 4 |
| 溶剂，g | 81.6 | 120 | 135 | 140 | 130 | 135 | 135 |
表2.涂膜性能测试数据
| 测试项目 | 实例1 | 实例2 | 实例3 | 实例4 | 实例5 | 实例6 | 实例7 |
| 光泽(60°) | 85 | 82 | 81 | 83 | 80 | 82 | 81 |
| 铅笔硬度 | 2H | 2H | 2H | 2H | 2H | 2H | 2H |
| 附着力(划圈法/级) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 柔韧性/mm无裂纹，无脱落 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
| 抗冲击性50kg·cm | 通过 | 通过 | 通过 | 通过 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 耐酸性10％H2SO4，48小时无变化 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
| 耐碱性10％NaOH48小时无变化 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
| 耐盐水性3％NACL，48小时无变化 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
| 贮存稳定性试验(50℃)，740小时不胶化 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
| 耐老化性，4000小时无变化 | 无粉化，无龟裂，无起泡，无脱落，允许变色和失光 | ||||||
比较例1～4
操作步骤和反应条件同实施例1，原料具体用量如表3，制得氟碳烘烤漆性能比较，如表4。
表3.比较例
1～
4原料配比wt/wt
| 原料名称 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 |
| 氟树脂(53％)，g | 300 | 300 | 300 | 300 |
| 甲醚化氨基树脂，g | - | 102 | 96 | 100 |
| 甲基丁基混醚化氨基树脂，g | 250 | 136 | 146 | 156 |
| 丙烯酸树脂，g | 150 | 162 | 140 | 152 |
| 金红石型钛白粉，g | - | 100 | 120 | - |
| 中铬黄，g | - | - | 68 | 200 |
| 酞菁蓝，g | - | 25.37 | - | - |
| 有机红，g | - | - | 12 | - |
| 润湿分散剂，g | - | 20 | 23 | 21 |
| 酸催化剂，g | 12 | 10.5 | 11.5 | 14.5 |
| 流平剂，g | 5 | 6 | 6 | 5 |
| 防浮色剂，g | - | 2.1 | 2.3 | - |
| 混合溶剂，g | 60 | 79 | 80 | 90 |
表4.涂膜性能测试结果比较
| 测试项目 | 实施例1 | 比较例1 | 比较例2 | 比较例3 | 比较例4 |
| 光泽(60°) | 85 | 81 | 82 | 81 | 80 |
| 铅笔硬度 | 2H | 3H | 3H | 2H | 2H |
| 附着力(划圈法/级) | 1 | 1 | 1 | 1 | 1 |
| 柔韧性/mm无裂纹，无脱落 | 合格 | 合格 | 不合格 | 合格 | 合格 |
| 抗冲击性50kg·cm | 通过 | 不通过 | 不通过 | 通过 | 通过 |
| 耐酸性10％H2SO448小时无变化 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
| 耐碱性10％NaOH48小时无变化 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 | 合格 |
| 耐盐水性3％NACL48小时无变化 | 合格 | 不合格 | 不合格 | 不合格 | 不合格 |
| 贮存稳定性试验(50℃)，不胶化 | 720小时 | 240小时 | 240小时 | 360小时 | 240小时 |
从表4可以看出，本发明产品光泽优于比较例
1～4，其他八项性能指标中，本发明产品与比较例相比，附着力、耐酸性和耐碱性性能相同外，本发明产品其他性能如钻笔硬度、柔韧性、耐冲击性、耐盐水性、贮存稳定性，均优于比较例。
综上所述，本发明适用于不同材料的要求，可广泛适用于铝型材、钢材、防盗门、工厂流水线等涂饰和保护。
Claims (4)
1、低温烘烤的氟碳漆，其特征在于它含有氟树脂、交联剂、颜料、助剂和混合溶剂，各组份间的重量比氟树脂∶交联剂∶颜料∶助剂∶混合溶剂＝1∶0.1～0.25∶0～0.37∶0.02～0.04∶0.1～0.3；其中，氟树脂是由三氟氯乙烯、脂肪酸乙烯酯、羟基乙烯基醚和脂肪族烯酸四元共聚而成，其羟值40～60mg KOH/g，羧值3～8mg KOH/g，固含量40～70％，及氟含量为15～45％；交联剂是可以在130℃解封闭的封闭异氰酸酯。
2、根据权利要求1所述的氟碳漆，其特征在于交联剂封闭异氰酸酯，封闭异氰酸酯是TDI、IPDI、HDI三聚体；助剂是四种之中的二种至四种混合物：
(1)润湿分散剂，成份为改性聚氨酯，是EFKA-4047、BYK-161、BYK-163，用量为氟树脂的0～0.08倍；
(2)流平剂，成份为有机改性硅氧烷或氟碳改性聚丙烯酸，是EFKA-3033，EFKA-3777，用量为氟树脂的0.01～0.02倍；
(3)消泡剂，成份为聚硅氧烷溶液，是BYK-066，用量为氟树脂的0～0.008倍；
(4)防浮色剂，成份为改性非离子聚硅氧烷，是DP-903，用量为氟树脂的0～0.008倍；溶剂为二甲苯、醋酸丁酯、S100及二价酸酯，按1∶0.2～0.4∶0.2～0.4∶0.05～0.1的混合物。
3、根据权利要求1或2所述的氟碳漆，其特征在于与氟树脂混溶性能好的交联剂封闭异氰酸酯是HDI三聚体。
4、如权利要求1所述的氟碳漆的制备方法，其特征在于按配方重量比，加入部分氟树脂、润湿分散剂和部分混合溶剂，搅拌均后加入颜料，予分散，研磨，达到规定细度，按配方量加剩余氟树脂、剩余混合溶剂、交联剂和各种助剂，调整粘度，过滤，经检验合格后计量包装。
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