一種納米粒子改性的常溫固化氟碳涂料及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于防腐蝕涂料技術領域，具體來說，涉及一種納米粒子改性的防腐蝕用 常溫固化氟碳涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 目前常見的常溫固化氟碳涂料是由含羥基的FEVE氟碳樹脂和異氰酸酯類固化劑 組成的雙組份涂料。這類涂料以FEVE氟碳樹脂為成膜物質(zhì)，其中含有大量高鍵能的F-C鍵 (鍵能為480kJ/mol)，在光、熱作用下仍可保持良好穩(wěn)定性，并具有較低的表面能，從而顯示 出優(yōu)異的耐候性、耐腐蝕性和抗污染能力。隨著政策法規(guī)與市場需求的不斷變化，常溫固化 FEVE氟碳涂料的相關技術也在不斷改進和發(fā)展。目前，人們已采用多種措施來進一步增強 防腐蝕用的常溫固化FEVE氟碳涂料耐候性，主要包括提高涂膜交聯(lián)密度，加入特定表面活 性劑(如含氟表面活性劑，有機硅表面活性劑)或特定填料(如納米二氧化鈦、納米碳酸鈣） 等手段。例如，中國專利(CN104513545A)公開了一種"納米微球改性高耐候性氟碳涂料"， 其公開的納米微球改性高耐候性氟碳涂料，包含A組份和B組份，A組份中各原料的重量百分 比為:氟碳樹脂20~50%，其氟含量為20~32% ;有機醋酸丁酯10~18% ;觸變劑1~2% ;消 泡劑1~2% ;鈦白粉15~22% ;納米微球6~12% ;重晶石12~25% ;流平劑1~2% ;B組份為 異氰酸酯樹脂100%，其NC0含量為15~30% ;涂裝前將A、B組份按重量百分比A:B= 80~90: 10~20混合使用。該發(fā)明將利用納米微球阻隔和反射太陽光輻射的結(jié)構特性，使納米微球 改性高耐候性氟碳涂料既有優(yōu)異耐候性，又有對太陽光的低吸收性。
[0003]在鐵路建設中，防腐蝕涂層的耐久性對于鐵路混凝土結(jié)構與鋼結(jié)構的長期安全服 役意義重大。隨著我國高速鐵路建設向沿海和中西部地區(qū)延伸發(fā)展，在復雜和嚴酷環(huán)境下 服役的鐵路構筑物比例亦呈上升趨勢。實踐已證明，在嚴酷環(huán)境條件如濕熱海洋環(huán)境下服 役時，鐵路混凝土結(jié)構與鋼結(jié)構必須得到良好的防腐蝕處理，否則其服役壽命將大大降低。 作為一類具有優(yōu)異耐候性和良好施工適用性的防腐蝕涂料，常溫固化氟碳涂料已在此領域 得到越來越多地應用。然而，目前常溫固化氟碳涂層的預期壽命仍遠未達到鐵路構筑物的 設計壽命，在鐵路構筑物服役期內(nèi)必須對其進行多次維護重涂。由于鐵路封閉式運行的服 役特點，導致對鐵路構筑物的養(yǎng)護維修費用極高。因此，如何延長氟碳涂層的使用壽命便成 為鐵路工程材料研究的應有之義，其中重要技術手段之一就是進一步提高氟碳涂層的耐候 性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種納米粒子改性的防腐蝕用常溫固化氟 碳涂料，技術方案如下。
[0005] -種防腐蝕用常溫固化氟碳涂料，具體包含A、B兩種組分，其中按重量計，A組分包 含30~45 %的FEVE氟碳樹脂，20~30 %的納米二氧化鈦填料，2~10 %的盤狀納米三氧化二 銪填料，15~20 %的溶劑，以及總質(zhì)量為4~10 %的流平劑、消泡劑、潤濕分散劑、觸變劑和 顏料;B組分包含質(zhì)量分數(shù)為10~50%的異氰酸酯類固化劑，其余為溶劑。
[0006] 所述B組分中的異氰酸酯基與所述A組分中的FEVE氟碳樹脂的羥基的摩爾比(R值） 為 1.0 ~1.1:1〇
[0007]所述FEVE樹脂由四氟乙烯單體或三氟氯乙烯單體與烷基乙烯基醚或烷基乙烯基 酯類單體中的一種或多種共聚而成，優(yōu)選大金GK-570樹脂。
[0008] 所述納米二氧化鈦填料為金紅石型二氧化鈦，粒徑在100~500nm之間。
[0009]所述盤狀納米三氧化二銪填料為堿性沉淀法獲得的三氧化二銪盤狀納米粉體，圓 盤直徑在100~500nm之間，厚度在2~20nm之間。
[0010]所述溶劑為脂肪酮類、芳烴類或醋酸酯類溶劑的一種或多種。
[0011] 所述異氰酸酯類固化劑為1?01、冊1、101、1?01三聚體、^1三聚體、^1縮二脲或含NC0基團的異氰酸酯預聚體中的一種或多種。
[0012] 上述防腐蝕用常溫固化氟碳涂料的制備方法包括以下步驟：
[0013] (1)將定量的流平劑、潤濕分散劑、消泡劑、顏料和納米填料加入高速分散釜中，攪 拌分散至細度< 30μπι，得到色漿。
[0014] (2)將定量的FEVE氟碳樹脂、色漿及觸變劑加入高速分散釜中，以6000rpm的速率 進行高速分散，至細度< 30μπι，過濾出料得到涂料A組分。
[0015] (3)將計量的異氰酸酯類固化劑與溶劑攪拌混合均勻，得到涂料B組分。
[0016]本發(fā)明一種納米粒子改性的常溫固化氟碳涂料的積極效果是：
[0017]納米二氧化鈦填料在涂層中主要起到屏蔽紫外線的作用，這提高了涂層耐候性。 與此同時，納米二氧化鈦在受到紫外線作用時，會產(chǎn)生少量活性自由基，可使涂層中聚合物 分子的化學鍵斷裂，導致涂層老化。本發(fā)明添加了特定比例的盤狀納米三氧化二銪填料，一 方面可使納米二氧化鈦產(chǎn)生的活性自由基湮滅，進一步減弱了紫外線對氟碳樹脂的破壞作 用，提高涂層的耐候性；另一方面，盤狀納米三氧化二銪填料的電子云密度比二氧化鈦更 高，對紫外線的遮蔽效果最好;此外，盤狀納米三氧化二銪填料在涂料中可相互搭接形成較 致密屏蔽層，對紫外線的屏蔽與反射效果更佳，
[0018]可較好地應用于嚴酷環(huán)境下的鐵路混凝土結(jié)構與鋼結(jié)構表面的防腐蝕保護。
【具體實施方式】
[0019]以下給出本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0020] 實施例1
[0021] (一)A組份中各原料的重量百分比為：
[0022]FEVE氟碳樹脂，42 %;
[0023]納米二氧化鈦填料，30%;
[0024]盤狀納米三氧化二銪填料，2%;
[0025]溶劑，17 %;
[0026]流平劑，2%;
[0027]消泡劑，2%;
[0028]潤濕分散劑，2%;
[0029]觸變劑，1%;
[0030] 顏料，2%。
[0031] B組分按照R=l.05計算所需異氰酸酯量，各原料重量百分比為：
[0032]邢1縮二脲，20%;
[0033] 邢1三聚體，20%;
[0034] 溶劑，60 %。
[0035] (二)制備步驟包括：
[0036] (1)按所述重量百分比準備A組份和B組份的原料
[0037] (2)將所述重量的流平劑、潤濕分散劑、消泡劑、顏料、納米二氧化鈦和盤狀納米三 氧化二銪填料加入高速分散釜中，以6000rpm的速率進行高速分散，至細度< 30μπι，得到色 漿。
[0038] (3)將所述重量的FEVE氟碳樹脂、色漿及觸變劑加入高速分散釜中，以6000rpm的 速率進行高速分散，至細度< 30μπι，過濾出料得到涂料A組分。
[0039] (4)將所述重量的異氰酸酯類固化劑與溶劑攪拌混合均勻，得到涂料B組分。
[0040] 實施例2
[0041] (一)A組份中各原料的重量百分比為：
[0042]FEVE氟碳樹脂，42%;
[0043] 納米二氧化鈦填料，27 % ;
[0044]盤狀納米三氧化二銪填料，5%;
[0045] 溶劑，17 %;
[0046] 流平劑，2%;
[0047] 消泡劑，2%;
[0048]潤濕分散劑，2%;
[0049] 觸變劑，1%;
[0050] 顏料，2%。
[0051] B組分按照R=l.05計算所需異氰酸酯量，各原料重量百分比為：
[0052] 邢1縮二脲，20%;
[0053] 邢1三聚體，20%;
[0054] 溶劑，