一种长效自清洁高耐候性氟碳涂料及其制备方法与流程

2021-02-02 16:02:06|

406|

起点商标网

本发明涉及钢铁表面重防腐、自清洁、高耐候性涂料化工技术领域，具体涉及一种长效自清洁高耐候性氟碳涂料及其制备方法。

背景技术：

氟碳树脂中由于氟原子电负性(4.0)较高，c-f键能(451～485)×10³j/mol较大，键距(136×10^-10)m较短，且氟原子密集地包围着c-c主键，形成一个螺旋形结构，因此保护了c-c不被冲击、不被化学介质所破坏。正是这种结构的特点使得氟树脂具有良好的附着力与超长的耐候性、耐污染性以及防腐蚀性等优点，目前已经被广泛应用于建筑、交通运输等领域，并成为高性能涂料的代名词，是桥梁制造行业中的三大高性能面漆之一。而随着现代科技和经济的迅速发展，对大型桥梁运营寿命要求也越来越长，普遍要求超过100年，甚至达到120年。因此对处于严重腐蚀环境下的跨海大桥，如典型的港珠澳大桥等，3000h的耐盐雾性性能和耐人工气候老化性已不能满足其要求。因此研究开发高性能氟碳面漆必将成为日后的发展趋势，尤其是6000h以上的耐盐雾性能、耐人工气候老化性能(quv测试)满足要求的氟碳面漆将会得到更多的研究和应用。

技术实现要素：

对大型钢结构桥梁等户外建筑所用的涂料而言，其特点不仅要具有长效防腐性，还应要具有一定的自清洁能力，以达到即实用又干净美观的要求，既降低建筑物腐蚀的重大损失又减少清洁被污染建筑物外表面的较高投入。纳米二氧化钛具有光催化特性，能提高漆膜的耐沾污性，但由于纳米粒子(纳米tio2)十分微小，比表面积非常大，所以各粒子之间可产生极高的界面力，这种界面力使粒子集聚成凝集体、较难被浸湿和分散，而传统的分散方法如超声波超声分散、高速剪切分散等分散方法有限且时间过长纳米粒子还会出现团聚的现象，因此本发明利用氯化胆碱(分子式：hoc2h4n+(ch3)3cl-)/醇类低共熔溶剂的溶剂性、催化剂、降解等特性改性纳米二氧化钛，使纳米粒子分散得更均匀且稳定性更好，氯化胆碱/醇类低共熔溶剂改性的纳米二氧化钛加入氟碳涂料中能使漆膜不仅具有更强的光催化特性、还能降低漆膜的接触角提高漆膜的亲水性，提高氟碳涂料的自清洁效果，还不影响该氟碳涂料的超高耐侯性。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种长效自清洁高耐候性氟碳涂料的制备方法，该方法包括以下五个步骤：

(1)低共熔溶剂的制备：将两种原料加入密封的容器中，在50℃～90℃的条件下搅拌至反应液透明，即得到低共熔溶剂；

其中：步骤(1)中所述的两种原料具体为：第一种原料为氯化胆碱，第二种原料为丙三醇、乙二醇或乙醇中的一种或几种；

(2)自制改性纳米二氧化钛液的制备：将纳米二氧化钛加入到步骤(1)所得到的低共熔溶剂中，充分搅拌并升温至50℃～100℃，保温0.1h～1h至纳米二氧化钛分散均匀后即得到改性纳米二氧化钛液，即低表面能填料，冷却至室温备用；

(3)a组份的制备：

第一步：将30～50份的氟碳树脂和2～15份的二甲苯混匀，再在搅拌的状态下依次加入0.1～1份的分散剂、8～50份的颜料和0.1～1份的防沉剂并进行混匀，混匀后将浆料研磨至细度小于20μm，得到氟碳面漆色浆，备用；

第二步：称取10～50份的氟碳面漆色浆，在该部分浆料中加入10～50份的氟碳树脂、0.1～1份的防沉剂、0.1～1份的流平剂、0.1～0.5份的消泡剂和1～5份低表面能填料、2～10份二甲苯搅拌均匀，过滤包装得到a组份。

(4)b组份的制备：将40～70份的异氰酸酯固化剂、10～30份的弹性固化剂和10～30份的醋酸丁酯混匀，过滤包装得到b组份。

(5)漆膜的制备：按照质量比a组份：b组份＝(100)：(6.5～12.5)比例混合均匀，加入高能稀释剂稀释，进行喷涂施工，即可获得长效自清洁高耐候性氟碳涂料漆膜。

一种长效自清洁高耐候性氟碳涂料，该氟碳涂料是通过如下方法制备得到：

(1)低共熔溶剂的制备：将两种原料加入密封的容器中，在50℃～90℃的条件下搅拌至反应液透明，即得到低共熔溶剂；

其中：步骤(1)中所述的两种原料具体为：第一种原料为氯化胆碱，第二种原料为丙三醇、乙二醇或乙醇中的一种或几种；

(3)a组份的制备：

(4)b组份的制备：将40～70份的异氰酸酯固化剂、10～30份的弹性固化剂和10～30份的醋酸丁酯混匀，过滤包装得到b组份。

在一些具体的技术方案中：a组份的第一步中：氟碳树脂、二甲苯、分散剂、颜料和防沉剂的重量份数分别为35～45份、8～12份、0.3～0.8份、10～50份和0.3～0.8份；

第二步中：氟碳面漆色浆、氟碳树脂、防沉剂、流平剂、消泡剂、低表面能填料和二甲苯的重量份数分别为30～50份、40～50份、0.3～0.8份、0.1～0.5份、0.1～0.5份、1～5份、2～10份。

b组份中异氰酸酯固化剂、弹性固化剂和醋酸丁酯的重量份数分别为55～65份、15～25份、20～30份。

在一些具体的技术方案中，所述步骤(1)中第一种原料和第二种原料的摩尔比为1：0.5～10；作为优选：第一种原料和第二种原料的摩尔比为1：2～6。

在一些具体的技术方案中：所述步骤(2)中纳米二氧化钛占步骤(1)低共熔溶剂的质量百分比是10％～50％。优选：步骤(2)中纳米二氧化钛占步骤(1)低共熔溶剂的质量百分比是20％～50％。

在一些具体的技术方案中：步骤(3)中所述分散剂为byk-2025、byk-180、迪高670、迪高671中的一种或几种。

在一些具体的技术方案中：步骤(3)中所述的颜料为杜邦r960钛白粉、湖南巨发科技有限公司jf-b2852铜铬黑粉、江苏振新颜料股份有限公司酞箐蓝bgs、南通争研新材料科技有限公司颜料红gl中的一种或几种。

在一些具体的技术方案中：步骤(3)中所述的防沉剂为日本帝司巴隆disparlon6900-hv聚酰胺蜡、德固赛气相二氧化硅r972、常州荣奥化工聚乙烯蜡浆201p防沉剂中的一种或几种。

在一些具体的技术方案中：步骤(3)中所述的流平剂为迪高300、byk-300、byk-331中的一种或几种。

在一些具体的技术方案中：步骤(3)中所述的消泡剂为byk-066n、byk141、德谦3500中的一种或几种。

在一些具体的技术方案中：步骤(4)中所述弹性固化剂为多耐德e402-90t、多耐德e405-80t中的一种或两种。

本发明的有益效果：

(1)使用旭硝子lf-200氟碳树脂作主要成膜物质，能使漆膜具有超高的耐侯性。

(2)氯化胆碱/醇类低共熔溶剂具有溶剂性、催化剂、降解等特性，原材料易得、价格低廉，改性纳米二氧化钛，使纳米粒子分散得更均匀、稳定性更好，且整个过程不产生污染和资源浪费。

(3)氯化胆碱/醇类低共熔溶剂改性的纳米二氧化钛加入氟碳涂料中能使漆膜不仅具有更强的光催化特性、还能降低漆膜的接触角提高漆膜的亲水性，提高氟碳涂料的自清洁效果，且不影响该氟碳涂料的超高耐侯性。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此：

实施例1

称取1摩尔的氯化胆碱，2摩尔的丙三醇，加入密封的容器中，在80℃的条件下搅拌20min，至反应液透明，即得到低共熔溶剂；称取低共熔溶剂质量的20％的纳米级二氧化钛加入容器中，充分搅拌并升温至50℃，保温0.5h反应至纳米二氧化钛分散均匀后即得到自制改性纳米二氧化钛液，即低表面能填料，冷却至室温备用；

按质量称取35份的旭硝子lf200氟碳树脂、9份的二甲苯搅拌均匀，再在搅拌的状态下依次加入0.5份的byk-2025分散剂、30份的杜邦r960钛白粉、0.5份的德固赛r972防沉剂，并进行混匀，将浆料进研磨机研磨至细度小于20μm；即lf200氟碳面漆白浆，取出备用。

按质量称取40份的lf200氟碳面漆白浆，再加入47份的旭硝子lf200氟碳树脂、0.3份的日本帝司巴隆disparlon6900-hv聚酰胺蜡、0.1份的byk-331流平剂、0.3份的byk-066n消泡剂、5份的低表面能填料(实施例1)、3份的二甲苯，高速搅拌均匀，过滤包装即得a组份。

按质量称取55份德国拜耳n3390脂肪族聚异氰酸酯、15份多耐德e405-80t、20份醋酸丁酯，高速搅拌均匀，过滤包装即得b组份。

按质量称取10份a组份、1份b组份混合均匀，加入高能稀释剂稀释至喷涂粘度，用空气喷涂按q/cr《铁路桥梁钢结构及构件保护涂装与涂料》标准要求制板测试机械性能、耐化学品性能和耐工气候老化性等性能，并按gb/t9780-2013《建筑涂料涂层耐沾污性实验方法》标准要求制板测试耐沾污性能。

实施例2

称取1摩尔的氯化胆碱，2摩尔的乙二醇，加入密封的容器中，在80℃的条件下搅拌20min，至反应液透明，即得到低共熔溶剂；称取低共熔溶剂质量的30％的纳米级二氧化钛加入容器中，充分搅拌并升温至65℃，保温0.5h反应至纳米二氧化钛分散均匀后即得到自制改性纳米二氧化钛液，即低表面能填料，冷却至室温备用；

按质量称取40份的旭硝子lf200氟碳树脂、10份的二甲苯搅拌均匀，再在搅拌的状态下依次加入0.3份的迪高670分散剂、40份的杜邦r960钛白粉、0.3份的德固赛r972防沉剂，并进行混匀，将浆料进研磨机研磨至细度小于20μm；即lf200氟碳面漆白浆，取出备用。

按质量称取50份的lf200氟碳面漆白浆，再加入45份的旭硝子lf200氟碳树脂、0.5份的日本帝司巴隆disparlon6900-hv聚酰胺蜡、0.3份的byk-300流平剂、0.1份的byk141消泡剂、4份的低表面能填料(实施例2)、4份的二甲苯，高速搅拌均匀，过滤包装即得a组份。

按质量称取60份德国拜耳n3390脂肪族聚异氰酸酯、20份多耐德e402-90t、25份醋酸丁酯，高速搅拌均匀，过滤包装即得b组份。

实施例3

称取1摩尔的氯化胆碱、6摩尔的乙醇，加入密封的容器中，在50℃的条件下搅拌10min，至反应液透明，即得到低共熔溶剂；称取低共熔溶剂质量的50％的纳米级二氧化钛加入容器中，充分搅拌并升温至80℃，保温0.5h反应至纳米二氧化钛分散均匀后即得到自制改性纳米二氧化钛液，即低表面能填料，冷却至室温备用；

按质量称取45份的旭硝子lf200氟碳树脂、12份的二甲苯搅拌均匀，再在搅拌的状态下依次加入0.8份的byk-180分散剂、50份的杜邦r960钛白粉、0.8份的德固赛r972防沉剂，后提高转速搅拌，将浆料进研磨机研磨至细度小于20μm；即lf200氟碳面漆白浆，取出备用。

按质量称取43份的lf200氟碳面漆白浆，再加入40份的旭硝子lf200氟碳树脂、0.8份的日本帝司巴隆disparlon6900-hv聚酰胺蜡、0.5份的迪高300流平剂、0.5份的德谦3500消泡剂、2份的低表面能填料(实施例3)、7份的二甲苯，高速搅拌均匀，过滤包装即得a组份。

按质量称取65份德国拜耳n3390脂肪族聚异氰酸酯、25份多耐德e405-80t、30份醋酸丁酯，高速搅拌均匀，过滤包装即得b组份。

对比例1

其他条件同实施例1，除了a组份中不加入低表面能填料。

对比例2

其他条件同实施例2，除了a组份中的低表面能填料替换为机械分散的纳米二氧化钛。

表1实施例、对比实施例性能

由表1的数据结果可知：

(1)对比实施例1中即没有加入氯化胆碱/醇类低共熔溶剂改性的纳米二氧化钛液，其暴晒1a后耐沾污性等级为3级，有很明显的色差；而对比实施列2中加入纳米二氧化钛，虽然其漆膜暴晒1a后耐沾污性等级为2级，有较明显的色差，但是其光泽度较对比实施例1的低。

(2)而实施例1、2、3中加入了分别加入了用不同氯化胆碱/醇类低共熔溶剂改性的纳米二氧化钛液，其漆膜暴晒1a后耐沾污性等级均为0级，无可察觉的色差，其漆膜的光泽并未受影响；且其他性能也没有受影响，漆膜耐人工加速老化(quv·b光源)6000h后变色、失光、粉化均≤1级；且均未起泡、未脱落、未开裂；保光率均高于80％，具有长效自清洁高耐候性等特点。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例和对比实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施案例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击【在线咨询】或添加微信【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。