CN1935911B

CN1935911B - 一种底面合一的氟碳磁漆及其制备方法

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Publication number: CN1935911B
Application number: CN2006100972028A
Authority: CN
Inventors: 王凤宪; 查培法
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-24
Filing date: 2006-10-24
Publication date: 2010-04-14
Anticipated expiration: 2026-10-24
Also published as: CN1935911A

Abstract

一种防腐用底面合一的新型氟碳磁漆，主要原料为氟树脂、聚苯胺、分散剂和润湿剂，其中各组分质量份数分别为：氟树脂20-70，聚苯胺1-25，分散剂0.1-5，润湿剂0.1-5。本发明确保了涂料的防腐性、稳定性和涂料多种颜色的鲜艳性，特别在制作导静电防腐漆时，不用添加其它导电填料，不会造成无机的碳黑或石墨粒子对介质的污染，导电电阻更为稳定。

Description

一种底面合一的氟碳磁漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及油漆领域，具体的说涉及一种防腐用底面合一的新型氟碳磁漆及其制备方法。

背景技术

据世界公布的统计资料显示，每年因腐蚀造成的经济损失约占世界GDP总值的4％以上，超过了火灾、风灾和地震造成损失的总和。资料介绍，美国腐蚀造成的损失约占GDP的4.2％，同样我国腐蚀造成的损失约占GDP的4％，约达数千亿元。特别是钢铁腐蚀损失是世界上最大的浪费之一。因此，防腐问题日益引起人们极大的关注，防腐蚀是人们永不休止的研究课题，研究出了基于金属表面屏蔽的抗化学腐蚀的防腐涂料，之后发现电化学腐蚀对于金属更为严重，研究采用锌粉填充于树脂的富锌涂料，以牺牲阳极锌保护金属表面，或者以镀锌的方式来保护易腐蚀的钢铁，但是其保护的寿命是很有限的。直到上世纪八十年代，导电高分子的研究发现，科学家惊喜地发现其中最为稳定的导电聚苯胺作为主要原料的防腐涂料是众里寻它千百度的最理想的涂料，它使防腐涂料产生了一个全新的防腐机理：1、导电聚苯胺的底漆通过与金属基材接触，使金属基材电化学腐蚀电位正移，即容易腐蚀的金属(如钢铁、铸铁、铝、铜)由原有的较负腐蚀电位向正电位移动，达到接近贵金属(如金、银)的电极电位。2、使金属基材发生表面钝化，对不同的金属，相应的形成一层致密、稳定的氧化层(如Fe₂O₃、Al₂O₃等)。并且聚苯胺在使金属表面形成钝化层的过程中由导电态变成还原状，但是它在外界氧的作用下又会恢复为原导电态，如此循环，不会耗尽。3、聚苯胺在金属表面形成电场，该电场的方向与电子传递的方向相反，因此阻碍了电子从金属向氧化物质(为氧气)的传递，也就是相当一个电子传递的屏障作用。正因为如此，科学家们根据理论的计算，聚苯胺防腐涂料的防腐寿命是镀锌层的10000倍，在实验中的实际寿命为镀锌的3-10倍。

这种具有特殊功能的高分子材料，它既有塑料的密度轻，易加工性，又具有金属的导电性，还具备金属和塑料所欠缺的化学和电化学性能，将在电子器件、超级电容、隐身涂料、电磁屏蔽材料、抗静电服装等有着广泛的应用前景，必将形成一个新的产业革命。由于导电高分子材料作为一类高附加值，具有广泛应用前景的新兴材料，发现和创立导电高分子学科的3位科学家，美国的A.J.Heeger，A.G..Macdarnid及日本的白川英树分享了2000年度的诺贝尔化学奖。

由于它替代金属在涂料中不含重金属，在落实国家“科学发展观”，建设“环境友好型”、“资源节约型”社会过程中，导电聚苯胺将会发挥其积极作用。它减少了天然金属资源的使用，其本身无爆炸性、不易燃、无毒性，对人类不会产生危害，更不会对大气环境和海洋环境造成影响，也减少了锌、锡金属开采、冶炼、加工、涂镀之苦，是一种节约资源，符合“持续发展”要求的高新科技产品。

聚苯胺防腐涂料虽有较多专利申请，也有较多技术报导其优异的防腐性能。但都是以环氧树脂或聚酯树脂、丙烯酸树脂、过氯乙烯类树脂作为基料，其本身的耐候性大打折扣，使其不能作为面漆而发挥聚苯胺防腐长效性的要求。

如环氧-胺体系因为它含有极性基团，因而有胺基存在，主链中有芳基，比较刚性，因此湿附着力好；主链中以醚链相连，因此抗水解高，这使它作为底漆有很好的条件。但环氧树脂的醚键亚甲基易受光氧化，耐光老化性差，因此不宜作为面漆使用。尤其不适宜作聚苯胺防腐面漆使用，也不适合作聚苯胺导静电防腐漆，因为它的微碱性会使酸掺杂的导电聚苯胺漆失去其导电性。

聚酯树脂通常由二元醇、三元醇和二元酸等混合物通过缩聚反应制得，一般是低相对分子质量、无定形、含有支链可交联的聚合物，通过配方的调整可得涂料用羟基终止的聚酯。其稳定性、光泽性、硬度和附着力比醇酸树脂好，但其耐候性和抗腐蚀性欠佳。有人制成底面合一的聚苯胺防腐漆，其性能仍受聚酯树脂固有性能的限制。

丙烯酸树脂制备聚苯胺防腐漆多以热固性羟基树脂为基料，它比热塑性树脂固含量高，有羟基极性基团，附着力好、光泽好，但分子量相对要小，降低其性能并且施工易产生抽缩和缩孔，其耐候性也很有限，影响聚苯胺作为长效防腐漆的发挥作用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种防腐长效性、导电性好的底面合一的新型氟碳磁漆。

本发明的另一目的在于提供一种上述氟碳磁漆的制备方法。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

一种底面合一的氟碳磁漆，主要原料为氟树脂、聚苯胺、分散剂和润湿剂，其中各原料质量份数分别为：氟树脂20-70，聚苯胺1-25，分散剂0.1-5，润湿剂0.1-5。

一种制备上述氟碳磁漆的方法，按如下步骤进行：

A、先将润湿剂加入聚苯胺中，使聚苯胺表面充分湿润；

B、在搅拌分散缸中依次加入氟树脂和分散剂，搅匀后加入经过表面预处理的聚苯胺；

C、搅匀后高速分散1～4小时；

D、将上浆料调至合适粘度在砂磨机上分散至细度小于35μm，过滤后为成品。

在上述方法中，可将所需颜料加入成品中，制成各色漆。

本发明的目的具体可以通过以下措施来达到：

一种底面合一的新型氟碳磁漆，主要原料为氟树脂、聚苯胺、分散剂和润湿剂，其中各原料质量份数分别为：氟树脂20-70，聚苯胺1-25，分散剂0.1-5，润湿剂0.1-5。。

新型氟碳磁漆中还可加入原料羟基丙烯酸、钛白粉、磷酸锌、三聚磷酸铝、云母粉、稀料、固化剂或颜料，各原料质量份数分别为：羟基丙烯酸2-20，钛白粉5-25，磷酸锌1-10，三聚磷酸铝1-10，云母粉1-10，稀料适量(根据涂漆时所需的黏度决定用量)，固化剂适量或颜料适量(用量根据所需色彩决定)。

上述氟树脂为FEVE或PCTFE，其固体含量为45％-65％。

上述羟基丙烯酸的规格为固体含量40％-80％。

上述分散剂为高分子改性硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、高分子羧酸改性硅氧烷、聚醚改性硅氧烷或丙烯酸酯类共聚物。

上述钛白粉为金红石型，磷酸锌、三聚磷酸铝和云母粉均为800目。

上述聚苯胺为自制，其制备方法为：

在带搅拌的三口瓶内加入去离子水100g，加盐酸60g，再加苯胺80g，维持瓶内温度20℃-40℃，加入15g过硫酸铵(APS)与30g水的水溶液和15g石油醚，经24h反应得含聚苯胺混合物，除去上清液后用去离子水冲洗甩干，再用氨水中和。经干燥后得本征态聚苯胺，该聚苯胺经有机酸如十二烷基苯磺酸(PBSA)或对甲苯磺酸、柠檬酸、水杨酸、壬基萘磺酸掺杂得导电态聚苯胺。烘干温度控制在100℃左右，直到烘干为止。其粒径约25μm，电导率1s/cm。

上述润湿剂为丙基钛酸酯、异丙基钛酸酯、配位型钛酸酯、磷酸酯类钛酸酯或酰基类钛酸酯。

上述稀料为醋酸丁酯或乙二醇乙醚醋酸酯。

上述固化剂为脂肪族二异氰酸酯(HDI)的二聚体或三聚体，如固化剂德国拜耳公司N-75，或3390等。

在原料中，还可加入适量流平剂，如丙烯酸共聚物等。

氟碳树脂(即氟树脂)因其键能(F-C)比其它化学键能大，约为451～485KJ/mol，键距最短，约为吸引电子的电负性最高，约为4.0，因此氟碳涂料具有其它涂料无可比拟的性能。尤以耐候性达20年以上，光泽保持率大于80％，不粉化、不脱落；键距短使得其耐化学腐蚀性、耐水性好；表面能低、漆膜流平性、附着力和抗污染性极佳。是当今最为优秀的涂料树脂。

本专利技术以FEVE或PCTFE商品氟碳树脂为基料，以聚苯胺为主要防腐添加剂的新型氟碳涂料，满足了聚苯胺长效防腐的要求，也发挥了氟碳涂料的卓越优势。同时还可以作为一种施工简便的底面合一涂料使用。同时，由于这类氟树脂中含有的羰基为强的受质子基团，而聚苯胺中大量的-NH-基团是强的质子给体，因此以分子结构来看，当聚苯胺与氟树脂共混时，可以形成氢键。本技术特有的分散助剂和工艺技术，使聚苯胺粒子均匀地分布在基体中形成良好的导电网络而使共混物具有良好的防腐性和良好的导电性。在制备的导静电涂料中不用添加其它导电填料，确保了防腐性、稳定性和涂料多种颜色的鲜艳性。

对本发明的氟碳磁漆进行性能测定，结果如下：

表干： 30min，

实干： 24h，

附着力： 1，

耐冲击： 50kg·cm，

柔韧性： 1mm，

耐盐雾： 1000h，

耐候： 3000h。

具体实施方式

实施例1

配方：

氟树脂50g 分散剂高分子改性硅氧烷1g 润湿剂丙基钛酸酯1g钛白粉12g 磷酸铝1g 稀料醋酸丁酯25g 聚苯胺11g胺绿1g 固化剂N-756g

工艺：

1、将50％的稀料加入润湿剂搅拌后加入到聚苯胺中，进行表面处理，待用。

2、在搅拌分散缸中依次加入氟树脂和分散剂，搅匀后加入经过表面预处理的聚苯胺。在搅拌下继续加入其他原料和剩余稀料，搅匀后高速分散1小时，锥型磨磨细，得细度＜35μm的漆料。

3、将漆料加入固化剂并调到适当粘度制板。用0.2mm厚60mm×120mm马口铁制板，测其物理性能；在有机玻璃板上喷涂，测其导电性能。耐冲击50kg·cm，附着力(划圈法)1级，柔韧性1mm，导电电阻10⁷Ω。

实施例2

配方：

氟树脂40g 羟基丙烯酸树脂10g 分散剂聚二甲基硅氧烷5g润湿剂配位型钛酸酯0.8g 磷酸锌5g 钛白粉10g 聚苯胺8g胺绿1g 固化剂33906g

工艺：

1、将聚苯胺加入润湿剂，搅拌进行表面处理，待用。

2、在搅拌分散缸中依次加入氟树脂，羟基丙烯酸树脂和经过表面预处理的聚苯胺，在搅拌下继续加入除固化剂外的其他原料，搅匀后高速分散2小时，锥形磨磨细，得细度＜35μm的漆料。

3、将漆料加入固化剂并调到适当粘度制板。

用0.2mm厚60mm×120mm马口铁制板，测其物理性能；在有机玻璃板上喷涂，测其导电性能。耐冲击50kg·cm，附着力(划圈法)1级，柔韧性1mm，导电电阻10⁸Ω。

实施例3

配方：

氟树脂60g 分散剂聚醚改性硅氧烷0.1g 润湿剂丙基钛酸酯0.1g钛自粉10g 云母粉2g 聚苯胺5g 磷酸锌1g 磷酸铝8g稀料乙二醇乙醚醋酸酯25g 固化剂N-757g 丙烯酸共聚物0.5g

工艺：

1、将稀料加入润湿剂搅拌后加入到聚苯胺中，进行表面处理，待用。

2、在搅拌分散缸中依次加入氟树脂和分散剂，搅匀后加入经过表面预处理的聚苯胺。在搅拌下继续加入其他原料，搅匀后高速分散4小时，锥型磨磨细，得细度＜30μm的漆料。

3、将漆料和固化剂混合均匀并调至合适粘度，在0.2mm厚60mm×120mm马口铁板上制板。

4、48h后测涂料物理参数，耐冲击50kg·cm，附着力(划圈法)1级，柔韧性1mm。

实施例4

配方：

氟树脂40g 羟基丙烯酸树脂10g 分散剂高分子羧酸改性硅氧烷0.5g润湿剂异丙基钛酸酯1g 钛白粉12g 聚苯胺7g 磷酸锌5g稀料醋酸丁酯25g 固化剂33906g

工艺：

3、将漆料和固化剂混合均匀，并调至合适粘度，在0.2mm厚60mm×120mm马口铁板上制板。

实施例5

配方：

氟树脂70g 分散剂聚二甲基硅氧烷0.3g 润湿剂丙基钛酸酯3g磷酸锌1g 钛白粉10g 聚苯胺20g 固化剂33907g

工艺：

1、将聚苯胺加入润湿剂，搅拌进行表面处理，待用。

2、在搅拌分散缸中依次加入氟树脂，羟基丙烯酸树脂和经过表面预处理的聚苯胺，在搅拌下继续加入除固化剂外的其他原料，搅匀后高速分散2小时，锥形磨磨细，得细度＜30μm的漆料。

3、将漆料加入固化剂并调到适当粘度制板。

用0.2mm厚60mm×120mm马口铁制板，测其物理性能；在有机薄礼板上喷涂，测其导电性能。耐冲击50kg·cm，附着力(划圈法)1级，柔韧性1mm。

实施例6

配方：

氟树脂26g 分散剂聚醚改性硅氧烷0.5g润湿剂丙基钛酸酯0.2g 聚苯胺2g

工艺：

1、将润湿剂搅拌加入到聚苯胺中，进行表面处理，待用。

2、在搅拌分散缸中依次加入氟树脂和分散剂，搅匀后加入经过表面预处理的聚苯胺，再搅拌高速分散4小时，锥型磨磨细，得细度＜30μm的漆料。

Claims

1.一种底面合一的氟碳磁漆，其特征在于所述的氟碳磁漆的主要原料为氟树脂、聚苯胺、分散剂和润湿剂，其中各原料的质量份数分别为：氟树脂20-70，聚苯胺1-25，分散剂0.1-5，润湿剂0.1-5；

其中所述的聚苯胺为将本征态聚苯胺经有机酸十二烷基苯磺酸、对甲苯磺酸、柠檬酸、水杨酸或壬基萘磺酸掺杂得导电态聚苯胺，在100℃下烘干，其粒径25μm，电导率1s/cm。

2.根据权利要求1所述的氟碳磁漆，其特征在于所述的氟碳磁漆中还加入原料羟基丙烯酸、钛白粉、磷酸锌、三聚磷酸铝、云母粉、稀料、固化剂或颜料，各原料质量份数分别为：羟基丙烯酸2-20，钛白粉5-25，磷酸锌1-10，三聚磷酸铝1-10，云母粉1-10。

3.根据权利要求1所述的氟碳磁漆，其特征在于所述的分散剂为高分子改性硅氧烷、聚二甲基硅氧烷或丙烯酸酯类共聚物。

4.根据权利要求1所述的氟碳磁漆，其特征在于所述的分散剂为高分子羧酸改性硅氧烷或聚醚改性硅氧烷。

5.根据权利要求1所述的氟碳磁漆，其特征在于所述的润湿剂为丙基钛酸酯、异丙基钛酸酯、配位型钛酸酯、磷酸酯类钛酸酯或酰基类钛酸酯。

6.根据权利要求2所述的氟碳磁漆，其特征在于所述的稀料为醋酸丁酯或乙二醇乙醚醋酸酯。

7.根据权利要求2所述的氟碳磁漆，其特征在于所述的固化剂为脂肪族二异氰酸酯的二聚体或三聚体。

8.一种制备权利要求1～7中任一项所述的氟碳磁漆的方法，其特征在于按如下步骤进行：

A、先将润湿剂加入聚苯胺中，使聚苯胺表面充分湿润；

C、搅匀后高速分散1～4小时；

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于步骤A中先用稀释剂稀释润湿剂，步骤B中还加入羟基丙烯树脂，步骤C中还加入除氟树脂、聚苯胺、分散剂和润湿剂以外的其他原料，步骤D中将所需颜料加入所述的成品中，制成各色漆。