一種水性含氟涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水性含氟涂料，該水性含氟涂料包括以下成分：水性含氟環(huán)氧樹脂、鋅粉、水及助劑；水性含氟環(huán)氧樹脂由以下成分組成：雙酚AF、環(huán)氧氯丙烷、聚乙二醇二縮水甘油醚、乙二醇胺及丙烯酸；助劑包含以下組分：分散劑、固化劑、增稠劑、成膜助劑、PH調(diào)節(jié)劑、硅烷偶聯(lián)劑及消光劑；本發(fā)明還設(shè)計了一種水性含氟涂料的制備方法，將助劑中的分散劑用水溶解，然后將水性含氟環(huán)氧樹脂與助劑中的其余剩余組分，進行攪拌然后加入鋅粉得到預混物，將分散劑水溶液加入到預混物中制備得到水性含氟涂料；該水性含氟涂料具有優(yōu)異的耐候性、耐酸堿腐蝕性、低摩擦性、耐沾污性以及抵抗紫外線的耐老化性，且制備方法簡單易行，制作成本低廉。
【專利說明】一種水性含氟涂料及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于涂料制備領(lǐng)域，特別涉及一種水性含氟涂料及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]氟涂料又稱氟碳涂料、氟碳漆、氟樹脂涂料，它指的是涂料成膜物質(zhì)為氟樹脂的涂料。與其他類涂料相比，氟涂料由于引入電負性大、原子半徑小、鍵長短、鍵能大的氟原子，使得氟涂料在許多方面具有優(yōu)異的性能，如具有良好的耐候性、耐腐蝕性、耐化學品性質(zhì)以及獨特的低表面能和表面自潔性能。
[0003]現(xiàn)如今，隨著科技的進步，人們對氟涂料的研究已經(jīng)實現(xiàn)可以根據(jù)需要進行分子結(jié)構(gòu)的設(shè)計，可以在樹脂中添加羥基或羧基等官能團，在已具有氟涂料優(yōu)異性能的基礎(chǔ)上，再賦予其特定的功能，使其成為可以應用于特定條件下的氟涂料。
[0004]隨著人們環(huán)保意識日益增強，提倡低VOC的排放，導致溶劑型氟涂料的發(fā)展受到了很大限制，而另一種綠色環(huán)保型的水性氟涂料逐漸在涂料領(lǐng)域占據(jù)主導地位。水性氟涂料是以水性氟乳液為成膜物質(zhì)，以水作為溶劑，既具有無毒無味、低VOC排放、安全不燃性等水性涂料的特性，又具有耐候性、耐腐蝕性以及不粘性等氟涂料的特點。
[0005]目前，國內(nèi)對于水性氟涂料研究比較多主要有以下三類:一、利用羥基與異氰酸根的反應固化的水性涂料，這種涂料的好處在于可以在室溫下固化，并且固化所需時間較短，固化后涂層的各項性能良好，但缺點是，這種涂料的使用期短，給現(xiàn)場施工帶來很多不便。
二、利用有機硅烷的水解反應固化的水性氟涂料，這種涂料的主要成分一般為有機硅烷的含氟乳液，或是在制備的過程添加有機硅烷的助劑形成涂料，涂料在固化的過程中，有機硅烷發(fā)生水解反應，進而將硅入聚合物種，獲得具有硅特性的水性氟涂料。三、利用活潑羰基與酰肼反應固化的水性氟涂料，這種涂料是將活潑的羰基引入涂料的基料里，然后用含酰肼基團的化合物作為固化劑，這種固化劑可以配成水溶液，這樣制備出的水性氟涂料具有良好的穩(wěn)定性，并且在耐沾污方面有很明顯的效果。因此水性氟涂料備受人們的關(guān)注，其應用前景非常廣闊。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種水性含氟涂料及其制備方法，該水性含氟涂料具有優(yōu)異的耐候性、耐酸堿腐蝕性、低摩擦性、耐沾污性以及抵抗紫外線的耐老化性，且制備方法簡單易行，制作成本低廉。
[0007]本發(fā)明解決以上技術(shù)問題的技術(shù)方案是:
一種水性含氟涂料，該水性含氟涂料按質(zhì)量百分比包括以下成分:水性含氟環(huán)氧樹脂:35-40%，鋅粉:30-35%,7jC:20-25%，助劑:5_8%，以上各組分之和為 100% ；
其中，水性含氟環(huán)氧樹脂以質(zhì)量份數(shù)計由以下成分組成:
雙酚AF15-20份
環(huán)氧氯丙烷10-15份聚乙二醇二縮水甘油醚 5-8份乙二醇胺5-10份
丙烯酸5-10份
助劑以質(zhì)量份數(shù)計包含以下組分:分散劑:10-15份，固化劑:20-35份，增稠劑:5-10份，成膜助劑:5-10份，PH調(diào)節(jié)劑:1-5份，硅烷偶聯(lián)劑:5-10份，消光劑:2_6份。
[0008]前述水性含氟涂料中，分散劑包括聚丙烯酸鈉或銨鹽中的一種或兩種混合物；固化劑包括:二乙烯三胺、間苯二胺、聚酰胺650或二氨基二苯基甲砜DDS中的一種或幾種；增稠劑為:鈉基膨潤土、聚氨酯、聚乙烯醇、硅藻土或聚丙酰胺中的一種或幾種；成膜助劑為乙~■醇；娃燒偶聯(lián)劑為3_氣丙基二乙氧基娃燒、乙稀基娃燒、氣基娃燒或甲基丙稀酸氧基硅烷一種，消光劑為改性聚酯丙烯酸酯。
[0009]前述水性含氟涂料中，鋅粉為超細高活性鋅粉，鋅粉的粒度< 10 μ m。
[0010]前述水性含氟涂料中，水性含氟環(huán)氧樹脂的制備方法為:
(1)含氟環(huán)氧樹脂的合成
將雙酚AF與環(huán)氧丙烷加入到裝有機械攪拌器和冷凝水回流的三口燒瓶內(nèi)，初始溫度為50-55°C，使反應物完全溶解，然后溫度升至75°C，冷凝回流反應2h后，緩慢滴加30Wt%的氫氧化鈉溶液，溫度保持在75°C反應4h，停止反應后用熱的去離子水萃取反應物2-4次，分出水層，用AgN03檢測水層至無白色沉淀為止，旋轉(zhuǎn)除去過量的環(huán)氧氯丙烷，干燥后得到淡黃色透明的含氟環(huán)氧樹脂；
(2)水性含氟環(huán)氧樹脂的合成
將上述自制的含氟環(huán)氧樹脂與聚乙二醇二縮水甘油醚按質(zhì)量比3:1加入到裝有機械攪拌器和冷凝水回流管的三口燒瓶內(nèi)，緩慢滴加乙二醇胺，在80°C下反應2h，然后溫度降至60°C，緩慢滴加丙烯酸，然后攪拌0.5-lh，攪拌速度為600-700r/min，得到水性含氟環(huán)氧樹脂。
[0011]前述水性含氟涂料中，該水性含氟涂料按質(zhì)量百分比包括以下成分:水性含氟環(huán)氧樹脂:35%，鋅粉:35%,/Jc:25%，助劑:5%o
[0012]前述水性含氟涂料中，該水性含氟涂料按質(zhì)量百分比包括以下成分:水性含氟環(huán)氧樹脂:40%，鋅粉:30%,7jC:22%，助劑:8%0
[0013]前述水性含氟涂料中，該水性含氟涂料按質(zhì)量百分比包括以下成分:水性含氟環(huán)氧樹脂:39%，鋅粉:34%，水:20%，助劑:7%。
[0014]上述水性含氟涂料的制備方法，具體操作方法如下:
Ca)將助劑中的分散劑與水在低速攪拌下溶解，攪拌速度為100-150r/min ；
(b)取水性含氟環(huán)氧樹脂投入到分散缸中密閉攪拌，攪拌速度為300-350r/min，攪拌
0.5h后依次投入助劑中的固化劑、增稠劑、成膜助劑、PH調(diào)節(jié)劑、硅烷偶聯(lián)劑及消光劑，然后再加入鋅粉，繼續(xù)密封攪拌20-30min得到均勻的預混物；
(c)將步驟(a)中分散劑的水溶液在攪拌狀態(tài)下加入到步驟(b)得到的預混物中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速400-500r/min，密閉攪拌時間為30min，控制分散鋼的溫度彡40°C，檢測粘度彡95s，制得水性含氟涂料。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明在制備水性含氟涂料的過程中添加鋅粉利用富鋅涂料的陰極保護等作用達到防腐的目的，并且整個過程中未添加任何有機溶劑，低VOC排放有益于環(huán)境。
[0016]本發(fā)明以環(huán)氧樹脂為基體，先后引入含氟基團和羥基官能團，成為可以水溶的含氟環(huán)氧樹脂，同時具備含氟聚合物和環(huán)氧樹脂的優(yōu)異性。
[0017]本發(fā)明中鋅粉在發(fā)生腐蝕后會形成大量的腐蝕產(chǎn)物，這些腐蝕產(chǎn)物堆積到缺陷破損的基材表面，會在基材表面形成一層由腐蝕產(chǎn)物組成的保護層，可以填充一些表面的空隙和缺陷，就會出現(xiàn)基材表面破順自動愈合的現(xiàn)象。
[0018]本發(fā)明制備的水性含氟涂料具有優(yōu)異的耐候性、耐酸堿腐蝕性、低摩擦性、耐沾污性以及抵抗紫外線的耐老化性，在建筑涂料領(lǐng)域中占有一定的主導地位，與其它類涂料相t匕，具有很大的優(yōu)勢。

【具體實施方式】
[0019]實施例1
本實施例提供一種水性含氟涂料，該水性含氟涂料按質(zhì)量百分比包括以下成分:水性含氟環(huán)氧樹脂:35%，粒度< 1ym的超細高活性鋅粉:35%，水:25%，助劑:5% ；
其中，水性含氟環(huán)氧樹脂以質(zhì)量份數(shù)計由以下成分組成:雙酚AF:15份，環(huán)氧氯丙烷:13份，聚乙二醇二縮水甘油醚:5份，乙二醇胺:8份，丙烯酸:8份；
助劑以質(zhì)量份數(shù)計包含以下組分:聚丙烯酸鈉:10份，二乙烯三胺:20份，鈉基膨潤土:10份，乙二醇:5份，PH調(diào)節(jié)劑:1份，3-氨丙基三乙氧基硅烷:8份，改性聚酯丙烯酸酯:6份。
[0020]本實施例中水性含氟環(huán)氧樹脂的制備方法為:
(1)含氟環(huán)氧樹脂的合成
將雙酚AF與環(huán)氧丙烷加入到裝有機械攪拌器和冷凝水回流的三口燒瓶內(nèi)，初始溫度為50°C，使反應物完全溶解，然后溫度升至75°C，冷凝回流反應2h后，緩慢滴加30wt %的氫氧化鈉溶液，溫度保持在75 °C反應4h，停止反應后用熱的去離子水萃取反應物4次，分出水層，用AgN03檢測水層至無白色沉淀為止，旋轉(zhuǎn)除去過量的環(huán)氧氯丙烷，干燥后得到淡黃色透明的含氟環(huán)氧樹脂；
(2)水性含氟環(huán)氧樹脂的合成
將上述自制的含氟環(huán)氧樹脂與聚乙二醇二縮水甘油醚按質(zhì)量比3:1加入到裝有機械攪拌器和冷凝水回流管的三口燒瓶內(nèi)，緩慢滴加乙二醇胺，在80°C下反應2h，然后溫度降至60°C，緩慢滴加丙烯酸，然后攪拌0.5h，攪拌速度為600r/min，得到水性含氟環(huán)氧樹脂。
[0021]上述水性含氟涂料的制備方法，具體操作方法如下:
Ca)將助劑中的分散劑與水在低速攪拌下溶解，攪拌速度為100r/min ；
(b)取水性含氟環(huán)氧樹脂投入到分散缸中密閉攪拌，攪拌速度為325r/min，攪拌0.5h后依次投入助劑中的固化劑、增稠劑、成膜助劑、PH調(diào)節(jié)劑、硅烷偶聯(lián)劑及消光劑，然后再加入鋅粉，繼續(xù)密封攪拌20min得到均勻的預混物；
(c)將步驟(a)中分散劑的水溶液在攪拌狀態(tài)下加入到步驟(b)得到的預混物中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速500r/min，密閉攪拌時間為30min，控制分散鋼的溫度彡40°C，檢測粘度> 95s，制得水性含氟涂料。
[0022]實施例2 本實施例提供一種水性含氟涂料，該水性含氟涂料按質(zhì)量百分比包括以下成分:水性含氟環(huán)氧樹脂:40%，粒度< 1ym的超細高活性鋅粉:30%，水:22%，助劑:8% ；
其中，水性含氟環(huán)氧樹脂以質(zhì)量份數(shù)計由以下成分組成:雙酚AF:20份，環(huán)氧氯丙烷:10份，聚乙二醇二縮水甘油醚:7份，乙二醇胺:5份，丙烯酸:5份；
助劑以質(zhì)量份數(shù)計包含以下組分:銨鹽:15份，聚酰胺650:35份，聚乙烯醇:5份，乙二醇:10份，PH調(diào)節(jié)劑:3份，氨基硅烷:5份，改性聚酯丙烯酸酯:2份。
[0023]( I)含氟環(huán)氧樹脂的合成
將雙酚AF與環(huán)氧丙烷加入到裝有機械攪拌器和冷凝水回流的三口燒瓶內(nèi)，初始溫度為55°C，使反應物完全溶解，然后溫度升至75 °C，冷凝回流反應2h后，緩慢滴加30wt %的氫氧化鈉溶液，溫度保持在75 °C反應4h，停止反應后用熱的去離子水萃取反應物3次，分出水層，用AgN03檢測水層至無白色沉淀為止，旋轉(zhuǎn)除去過量的環(huán)氧氯丙烷，干燥后得到淡黃色透明的含氟環(huán)氧樹脂；
(2)水性含氟環(huán)氧樹脂的合成
將上述自制的含氟環(huán)氧樹脂與聚乙二醇二縮水甘油醚按質(zhì)量比3:1加入到裝有機械攪拌器和冷凝水回流管的三口燒瓶內(nèi)，緩慢滴加乙二醇胺，在80°C下反應2h，然后溫度降至60°C，緩慢滴加丙烯酸，然后攪拌0.8h，攪拌速度為700r/min，得到水性含氟環(huán)氧樹脂。
[0024]上述水性含氟涂料的制備方法，具體操作方法如下:
Ca)將助劑中的分散劑與水在低速攪拌下溶解，攪拌速度為150r/min ；
(b)取水性含氟環(huán)氧樹脂投入到分散缸中密閉攪拌，攪拌速度為350r/min，攪拌0.5h后依次投入助劑中的固化劑、增稠劑、成膜助劑、PH調(diào)節(jié)劑、硅烷偶聯(lián)劑及消光劑，然后再加入鋅粉，繼續(xù)密封攪拌30min得到均勻的預混物；
(c)將步驟(a)中分散劑的水溶液在攪拌狀態(tài)下加入到步驟(b)得到的預混物中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速400r/min，密閉攪拌時間為30min，控制分散鋼的溫度彡40°C，檢測粘度> 95s，制得水性含氟涂料。
[0025]實施例3
本實施例提供一種水性含氟涂料，該水性含氟涂料按質(zhì)量百分比包括以下成分:水性含氟環(huán)氧樹脂:39%，粒度< 1ym的超細高活性鋅粉:34%，水:20%，助劑:7% ；
其中，水性含氟環(huán)氧樹脂以質(zhì)量份數(shù)計由以下成分組成:雙酚AF:17份，環(huán)氧氯丙烷:15份，聚乙二醇二縮水甘油醚:8份，乙二醇胺:10份，丙烯酸:10份；
助劑以質(zhì)量份數(shù)計包含以下組分:聚丙烯酸鈉:13份，二氨基二苯基甲砜DDS:28份，硅藻土:8份，乙二醇:8份，PH調(diào)節(jié)劑:5份，甲基丙烯酰氧基硅烷:10份，改性聚酯丙烯酸酯:4份。
[0026]( I)含氟環(huán)氧樹脂的合成
將雙酚AF與環(huán)氧丙烷加入到裝有機械攪拌器和冷凝水回流的三口燒瓶內(nèi)，初始溫度為53°C，使反應物完全溶解，然后溫度升至75 °C，冷凝回流反應2h后，緩慢滴加30wt %的氫氧化鈉溶液，溫度保持在75°C反應4h，停止反應后用熱的去離子水萃取反應物2次，分出水層，用AgN03檢測水層至無白色沉淀為止，旋轉(zhuǎn)除去過量的環(huán)氧氯丙烷，干燥后得到淡黃色透明的含氟環(huán)氧樹脂；
(2)水性含氟環(huán)氧樹脂的合成將上述自制的含氟環(huán)氧樹脂與聚乙二醇二縮水甘油醚按質(zhì)量比3:1加入到裝有機械攪拌器和冷凝水回流管的三口燒瓶內(nèi)，緩慢滴加乙二醇胺，在80°C下反應2h，然后溫度降至60°C，緩慢滴加丙烯酸，然后攪拌lh，攪拌速度為700r/min，得到水性含氟環(huán)氧樹脂。
[0027]上述水性含氟涂料的制備方法，具體操作方法如下:
Ca)將助劑中的分散劑與水在低速攪拌下溶解，攪拌速度為135r/min ；
(b)取水性含氟環(huán)氧樹脂投入到分散缸中密閉攪拌，攪拌速度為300r/min，攪拌0.5h后依次投入助劑中的固化劑、增稠劑、成膜助劑、PH調(diào)節(jié)劑、硅烷偶聯(lián)劑及消光劑，然后再加入鋅粉，繼續(xù)密封攪拌25min得到均勻的預混物；
(c)將步驟(a)中分散劑的水溶液在攪拌狀態(tài)下加入到步驟(b)得到的預混物中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速450r/min，密閉攪拌時間為30min，控制分散鋼的溫度彡40°C，檢測粘度> 95s，制得水性含氟涂料。
[0028]除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種水性含氟涂料，其特征在于:該水性含氟涂料按質(zhì)量百分比包括以下成分:水性含氟環(huán)氧樹脂:35-40 %，鋅粉:30-35 %，水:20-25 %，助劑:5_8%，以上各組分之和為100% ； 其中，所述水性含氟環(huán)氧樹脂以質(zhì)量份數(shù)計由以下成分組成: 雙酚AF15-20份 環(huán)氧氯丙烷10-15份 聚乙二醇二縮水甘油醚 5-8份 乙二醇胺5-10份 丙烯酸5-10份 所述的助劑以質(zhì)量份數(shù)計包含以下組分:分散劑:10-15份，固化劑:20-35份，增稠劑:5-10份，成膜助劑:5-10份，PH調(diào)節(jié)劑:1-5份，硅烷偶聯(lián)劑:5_10份，消光劑:2_6份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性含氟涂料，其特征在于:所述的分散劑包括聚丙烯酸鈉或銨鹽中的一種或兩種混合物；所述的固化劑包括:二乙烯三胺、間苯二胺、聚酰胺650或二氨基二苯基甲砜DDS中的一種或幾種；所述的增稠劑為:鈉基膨潤土、聚氨酯、聚乙烯醇、硅藻土或聚丙酰胺中的一種或幾種；所述的成膜助劑為乙二醇；所述的硅烷偶聯(lián)劑為3-氨丙基二乙氧基娃燒、乙稀基娃燒、氣基娃燒或甲基丙稀酸氧基娃燒一種，所述的消光劑為改性聚酯丙烯酸酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性含氟涂料，其特征在于:所述的鋅粉為超細高活性鋅粉，鋅粉的粒度< 10 μ m。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性含氟涂料，其特征在于:所述水性含氟環(huán)氧樹脂的制備方法為: (1)含氟環(huán)氧樹脂的合成 將雙酚AF與環(huán)氧丙烷加入到裝有機械攪拌器和冷凝水回流的三口燒瓶內(nèi)，初始溫度為50-55°C，使反應物完全溶解，然后溫度升至75°C，冷凝回流反應2h后，緩慢滴加30Wt%的氫氧化鈉溶液，溫度保持在75°C反應4h，停止反應后用熱的去離子水萃取反應物2-4次，分出水層，用AgN03檢測水層至無白色沉淀為止，旋轉(zhuǎn)除去過量的環(huán)氧氯丙烷，干燥后得到淡黃色透明的含氟環(huán)氧樹脂； (2)水性含氟環(huán)氧樹脂的合成 將上述自制的含氟環(huán)氧樹脂與聚乙二醇二縮水甘油醚按質(zhì)量比3:1加入到裝有機械攪拌器和冷凝水回流管的三口燒瓶內(nèi)，緩慢滴加乙二醇胺，在80°C下反應2h，然后溫度降至60°C，緩慢滴加丙烯酸，然后攪拌0.5-lh，攪拌速度為600-700r/min，得到水性含氟環(huán)氧樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性含氟涂料，其特征在于:該水性含氟涂料按質(zhì)量百分比包括以下成分:水性含氟環(huán)氧樹脂:35%，鋅粉:35%，水:25%，助劑:5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性含氟涂料，其特征在于:該水性含氟涂料按質(zhì)量百分比包括以下成分:水性含氟環(huán)氧樹脂:40%，鋅粉:30%，水:22%，助劑:8%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水性含氟涂料，其特征在于:該水性含氟涂料按質(zhì)量百分比包括以下成分:水性含氟環(huán)氧樹脂:39%，鋅粉:34%，水:20%，助劑:7%。
8.如權(quán)利要求1-7中任一權(quán)利要求所述水性含氟涂料的制備方法，其特征在于，具體操作方法如下: (a)將助劑中的分散劑與水在低速攪拌下溶解，攪拌速度為100-150r/min； (b)取水性含氟環(huán)氧樹脂投入到分散缸中密閉攪拌，攪拌速度為300-350r/min，攪拌.0.5h后依次投入助劑中的固化劑、增稠劑、成膜助劑、PH調(diào)節(jié)劑、硅烷偶聯(lián)劑及消光劑，然后再加入鋅粉，繼續(xù)密封攪拌20-30min得到均勻的預混物； (c)將步驟(a)中分散劑的水溶液在攪拌狀態(tài)下加入到步驟(b)得到的預混物中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速400-500r/min，密閉攪拌時間為30min，控制分散鋼的溫度彡40°C，檢測粘度彡95s，制得水性含氟涂料。
【文檔編號】C09D163/00GK104231858SQ201410475744
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月18日
【發(fā)明者】鄭化, 陳廷生, 劉小林 申請人:江蘇海晟涂料有限公司