一種高性能氟碳涂料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種氟碳涂料的制備方法，屬于材料表面保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 近十年來，國(guó)家在新能源、建筑、機(jī)械、汽車、鐵路等的發(fā)展，帶動(dòng)了與之相配套的 涂料工業(yè)的發(fā)展，通過涂裝對(duì)室外鋼結(jié)構(gòu)、鋁幕墻、風(fēng)力設(shè)備、太陽(yáng)能電池背板等起到裝飾 和保護(hù)作用，可有效的抵御外界對(duì)它們的侵蝕，延長(zhǎng)使用壽命。一些大型、重點(diǎn)鋼結(jié)構(gòu)工程 項(xiàng)目設(shè)計(jì)要求防腐涂層耐久性達(dá)20年，鋁塑板也要求20年不褪色，作為太陽(yáng)能電池組件背 面保護(hù)材料的背板更是要求達(dá)25年的使用壽命。氟碳樹脂引入了電負(fù)性大的氟元素，氟碳 鍵能強(qiáng)，使其具有突出的耐老化性、耐腐蝕和抗沾污性，非常適合制作長(zhǎng)效耐候涂料，特別 是在風(fēng)沙大環(huán)境較為惡劣的西北地區(qū)。
[0003] 傳統(tǒng)的氟碳樹脂為線性結(jié)構(gòu)，異氰酸酯固化劑反應(yīng)后，形成二維平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，涂 層附著力，耐風(fēng)沙侵蝕性能及機(jī)械強(qiáng)度較弱，經(jīng)受15年左右就會(huì)老化脫落，為適應(yīng)日照強(qiáng)、 風(fēng)沙大、霧霾多、四季溫差大等較為惡劣的環(huán)境條件，需要從涂料配方入手，增加涂層交聯(lián) 密度，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)引入柔性基團(tuán)改善涂料的耐低溫性能，對(duì)于增加涂料對(duì)材料 的保護(hù)作用及延長(zhǎng)使用年限具有重要意義。
[0004] 專利CN102664204A提供了一種新型結(jié)構(gòu)的涂覆型太陽(yáng)能電池背板，其氟碳涂層中 通過加入環(huán)氧樹脂提高其耐磨性，環(huán)氧樹脂與氟樹脂較好的相容性使得涂層耐磨性得到大 幅提高，然而由于它們的分子鏈靠物理力結(jié)合，強(qiáng)度不大，且環(huán)氧樹脂的加入，導(dǎo)致涂層黃 變嚴(yán)重；專利CN101792639A公開了一種耐磨抗刮耐候聚氨酯涂料，其主要是采用羥酯丙烯 酸樹脂、氟碳樹脂和聚酯樹脂作為主體樹脂，加入各類納米無機(jī)填料進(jìn)行填充，之后與多異 氰酸酯固化劑反應(yīng)制得，適用于高速列車、汽車大巴等的表面涂飾，其中由于羥基丙烯酸與 聚酯樹脂的引入一定程度上會(huì)削弱涂層的耐老化性能，同時(shí)納米級(jí)填料只是填充在樹脂基 體中，兩者相容性較差，在主體樹脂中的分散困難，若是處理不好，會(huì)導(dǎo)致涂層龜裂等弊端； 專利CN104194599A公開了一種性能優(yōu)良的氟碳雙組份涂層，其中甲組份主要由氟碳聚氨酯 預(yù)聚體、納米無機(jī)填料等組成，乙組份主要由羥基丙烯酸樹脂、異氰酸酯固化劑組成，得到 了高交聯(lián)密度氟碳涂層，具有優(yōu)異的耐磨性，然而其制作工藝相對(duì)復(fù)雜。
[0005] 因此，有必要發(fā)明一種制備工藝簡(jiǎn)單，各組分間相容性好，具有優(yōu)異的耐黃變、耐 紫外、耐風(fēng)沙侵蝕性能，耐候性達(dá)25年之久的涂料，以滿足環(huán)境惡劣地區(qū)使用的涂覆型太陽(yáng) 能電池背板。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種高性能氟碳涂料 的制備方法。
[0007] 為解決技術(shù)問題，本發(fā)明的解決方案是:一種高性能氟碳涂料的制備方法，包括以 下步驟：
[0008] (1)將100重量份多元醇低聚物、0~2.5重量份的抗氧劑、0~0.5重量份的酸性阻 聚劑混合均勻后，在100~150°C條件下脫水2.5~4.5小時(shí);溫度降至45~95°C，加入異氰酸 酯固化劑和無水稀釋劑A保溫反應(yīng)5~8小時(shí)，然后加入催化劑A，混合均勻后，真空條件下保 持1~3小時(shí)，制得甲組份(異氰酸酯封端的多元醇低聚物預(yù)聚體）；其中，多元醇低聚物的0H 與異氰酸酯固化劑的NC0摩爾比為1:2.0~4.5,無水稀釋劑A與異氰酸酯固化劑的質(zhì)量相 等，催化劑A的用量為異氰酸酯固化劑質(zhì)量的0~0.5%;
[0009] (2)在攪拌條件下向20~35重量份的稀釋劑B中加入35~65重量份的氟碳樹脂，再 加入0~1.6重量份的分散劑、0~40重量份的無機(jī)填料，預(yù)分散之后用砂磨機(jī)進(jìn)行研磨，至 顆粒細(xì)度< 5微米，加入0.1~1.5重量份的催化劑B、0~0.5重量份的流平劑、0~1.2重量份 的消泡劑、〇~5重量份的消光粉，混合均勻后，調(diào)整粘度，過濾，制得乙組份(氟碳涂料主 劑)；
[0010] 涂覆時(shí)，按照甲組份中的異氰酸酯基(NC0)與乙組份中所含羥基(0H)的摩爾之比 為0.6~1.5:1.0進(jìn)行配比；
[0011] 所述多元醇低聚物為聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一種或兩種按照任意配比組成 的混合物，所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯多元醇、聚合物接枝聚醚多元醇、聚四氫呋喃二 醇均聚、聚四氫呋喃共聚多元醇、四氫呋喃-氧化丙烯共聚二醇、聚氧化乙烯多元醇;聚酯多 元醇包括己二酸系聚酯二醇、芳香族聚酯多元醇、聚己內(nèi)酯多元醇、聚碳酸酯多元醇;作為 優(yōu)選，多元醇低聚物官能度可為2或3，分子量為200~1300，羥值為100~700mgK0H/g，酸值 < 1 · 0mgK0H/g，水分含量 < 0 · 2 %。
[0012] 進(jìn)一步地，所述的異氰酸酯固化劑為下列之一或兩種按照任意配比組成的混合 物:六亞甲基二異氰酸酯(HDI)三聚體、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)縮二脲、六亞甲基二異氰 酸酯（hdi )加成物、異佛爾酮二異氰酸酯（iroi)三聚體、異佛爾酮二異氰酸酯（iroi)加成 物。
[0013] 進(jìn)一步地，所述氟碳樹脂由偏氟乙烯型氟碳樹脂、三氟氯乙烯型氟碳樹脂、四氟乙 烯型氟碳樹脂中的一種或多種按照任意配比組成，作為優(yōu)選，氟碳樹脂的羥值為45~ 60mgK0H/g，酸值為2~12mgK0H/g，固含量2 50 %，氟含量為20 %~30 %。
[0014] 進(jìn)一步地，所述抗氧劑為受阻酚類抗氧劑;所述酸性阻聚劑為對(duì)甲苯磺酸;所述催 化劑A或催化劑B均為金屬催化劑，包括異辛酸鋅、辛酸亞錫、二月桂酸二辛基錫、氧化單丁 基錫、單丁基三異辛酸錫、二月桂酸二丁基錫中的一種或多種按照任意配比組成的混合物。
[0015] 進(jìn)一步地，所述的分散劑由含顏料親和基團(tuán)的嵌段共聚物類分散劑、丙烯酸嵌段 共聚物類分散劑、高度枝化結(jié)構(gòu)聚酯類分散劑、含酸性基團(tuán)共聚物類分散劑、羥基官能團(tuán)羧 酸酯類分散劑中的一種或多種按照任意配比組成。
[0016] 進(jìn)一步地，所述的流平劑由聚醚硅氧烷共聚物類流平劑、聚醚改性聚有機(jī)硅氧烷 類流平劑、聚丙烯酸酯類流平劑中的一種或多種按照任意配比組成。
[0017] 進(jìn)一步地，所述無機(jī)填料由鈦白粉、炭黑、碳酸鈣、氧化鋁、硫酸鋇一種或多種按照 任意配比組成。
[0018] 進(jìn)一步地，所述稀釋劑A、稀釋劑B均由甲苯、二甲苯、醋酸正丁酯、丙二醇甲醚醋酸 酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇、甲醇、正丁醇、丁酮、甲乙酮、環(huán)己酮中的一種或多種按照 任意配比組成。
[0019] 進(jìn)一步地，所述消泡劑為聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、 聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、氟碳改性丙烯酸酯型的一種或多種按照任意 配比組成。
[0020] 進(jìn)一步地，所述消光粉為二氧化硅、滑石粉一種或兩者按照任意配比組成。
[0021] 本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:本發(fā)明提供了一種制備工藝相對(duì)簡(jiǎn)單，各組份間 相容性好的氟碳涂料，其中多元醇低聚物及長(zhǎng)鏈氟碳樹脂構(gòu)成軟段，異氰酸酯劑構(gòu)成硬段， 羥基封端的多元醇低聚物同時(shí)提供擴(kuò)鏈作用，通過反應(yīng)將軟段和硬段規(guī)律分布在涂層中， 提高涂層交聯(lián)密度，形成三維網(wǎng)狀互穿結(jié)構(gòu)。其中聚酯多元醇賦予涂層優(yōu)異的力學(xué)性能、耐 熱性及硬度，聚醚多元醇賦予涂層良好的低溫柔韌性與耐水解性能，氟碳樹脂賦予涂層優(yōu) 異的耐候性與耐腐蝕性。所制的氟碳涂料高強(qiáng)高韌高附著，是一種在材料表面保護(hù)領(lǐng)域里 面的高性能涂料，可應(yīng)用于制備在風(fēng)沙較大的環(huán)境惡劣地區(qū)使用的涂覆型太陽(yáng)能電池背 板。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于這些 具體的實(shí)施方式和實(shí)施例的內(nèi)容。
[0023]需要說明的是，本發(fā)明中所述的高度枝化結(jié)構(gòu)聚酯類分散劑為本領(lǐng)域的成熟產(chǎn) 品，"高度"并非限定枝化度，高度枝化結(jié)構(gòu)聚酯類為本領(lǐng)域常用技術(shù)術(shù)語(yǔ)，例如德國(guó)比克化 學(xué)有限公司的BYK215U2152等。
[0024] 實(shí)施例1
[0025] 一種高性能氟碳涂料，由甲乙兩組份組成。
[0026]甲組份的制備:將1000g(3.04mol 0H基團(tuán)）聚四氫呋