CN103865378B - 一种聚苯基砜涂料的配方及其制备方法和涂覆工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明的聚苯基砜涂料的配方及其制备方法和涂覆工艺属于涂料技术领域。本发明提供了一种由聚苯基砜、聚醚醚酮微粉、含氟聚合物、填料和复合溶剂组成的聚苯基砜涂料。制备方法是在搅拌下将聚苯基砜溶于复合溶剂中，然后将聚醚醚酮微粉、含氟聚合物、填料和复合溶剂加入所得溶液中，在砂磨机中研磨。涂覆工艺是利用空气喷枪和空气压缩机将聚苯基砜涂料喷涂到经喷砂处理的金属底材上，在100～120℃下烘烤30～90分钟，在380℃下固化10～15分钟。本发明的制备方法和涂覆工艺简单易行，涂层具有良好的耐冲击性和很高的硬度、优异的耐腐蚀性、疏水性、耐磨性和自润滑性，是一种具有多种功能的多用途涂料。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种聚苯基砜涂料的配方及其制备方法和涂覆工艺。
背景技术
人类生产和使用涂料已有悠久的历史，早期的涂料主要以天然物质为主要原料，主要起到装饰和保护作用。随着化学工业的不断发展，各种各样的具有优异性能高分子的化合物不断产生，涂料工业的主要原料也变成了合成化工产品。随着生产和生活需求的提高，涂料的作用也不仅仅限于单纯的装饰和保护作用，随着各种各样的颜料和填料的加入使得涂料具有了不同的特殊功能，例如绝缘，导电，电磁屏蔽，重防腐等性质。但目前市场的涂料品种大多数功能比较单一，难以满足实际的生产和生活的需要，例如在金属涂料领域里，除了涂层的基本性质良好以外，几乎全部需要涂层具有防腐蚀能力，同时根据不同的需要可能要求具有耐磨，耐高温等性能。单一功能的涂料已经很难满足实际生产和生活的需要。
聚苯基砜(也有叫做联苯聚醚砜，PPSU)是聚芳醚砜树脂中的一种，是上世纪六十年代开发的一种热塑性的特种工程塑料，其主链结构主要由砜基，醚键和亚苯基单元组成，砜基赋予材料好的刚性及耐热性，醚键赋予材料良好的韧性及流动性，且由于苯基，醚基和砜基在分子中形成共扼结构，使聚芳醚砜具有良好的耐水解性、优异的热氧化稳定性、良好的机械性能等诸多优点。PPSU与聚砜（PSU）和聚醚砜（PES）相比，具有更高的化学稳定性、抗水解能力和高热变形温度以及更强的抗冲击韧性，在经历长时间高温使用后仍然能保持极高的缺口冲击韧性，PPSU跟PES一样与铁铝等金属具有良好的附着力，但是PPSU在涂料领域的应用尚未见到报道。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，当前大部分涂料配方功能比较单一及溶剂型涂料涂层难以厚涂的难题。为实现上述发明目的，本发明提供了一种聚苯基砜涂料的配方及其制备方法和涂覆工艺。
本发明的技术方案是，由聚苯基砜、热塑性聚醚醚酮微粉、含氟聚合物、填料和复合溶剂组成聚苯基砜涂料；同时提供了聚苯基砜涂料的制备方法和涂覆工艺。
本发明的具体技术方案是：
一种聚苯基砜涂料，其特征是，所述聚苯基砜涂料由聚苯基砜、聚醚醚酮微粉、含氟聚合物、填料和复合溶剂组成；所述聚苯基砜、聚醚醚酮微粉、含氟聚合物、填料和复合溶剂的质量比为20～30:0～8:0～10:0～6:46～80。
所述聚苯基砜的结构简式为
其中n=50～130。
所述聚醚醚酮微粉优选细度≥400目，熔融指数为63～120g/10min的聚醚醚酮树脂。
所述含氟聚合物为聚四氟乙烯微粉和/或聚全氟乙丙烯微粉。含氟聚合物具有耐高温的特性。
所述填料为碳纤维和/或二硫化钼。
所述复合溶剂由真溶剂和助溶剂按质量比1～2:1组成，所述真溶剂由N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的一种或多种组成；使用多种时三种溶剂可以以任意比例添加；所述的助溶剂由环己酮、丁酮、甲苯和二甲苯中的一种或多种组成。
本发明的聚苯基砜涂料的制备方法如下：
在1200～1600r/min的搅拌速度下，将聚苯基砜加入到复合溶剂中，再将聚醚醚酮微粉、含氟聚合物和填料加入到所述复合溶剂中，在砂磨机中研磨4～6小时。
本发明制备的聚苯基砜涂料的涂覆工艺，其过程如下：
以空气喷涂法，用喷枪和空气压缩机将聚苯基砜涂料喷涂到经过喷砂处理的金属底材上，在100～120℃下烘烤30～90分钟，在380℃下固化10～15分钟。
本发明的聚苯基砜涂料具有以下优点：
1）本发明利用聚苯基砜为主要成膜物，热塑性聚醚醚酮为次要成膜物，扩展了聚醚醚酮在涂料领域的应用。可以喷涂在钢、铁、铝等金属底材上。
2）本发明所采用的制备方法和涂覆工艺对设备要求低，易于实现，操作简单，成本低廉，制备的涂料可以长期储存。
3）本发明的聚苯基砜涂料所制备的涂层对金属的附着力能达到国家标准GB9286-98所规定的最高等级0级，耐冲击性能高于50kg·cm。维氏硬度在19之上。
4）本发明的聚苯基砜涂料所制备的涂层耐酸碱和耐溶剂性能强，在浓度为10%的强酸和强碱溶液浸泡720小时涂层表面没有任何变化，附着力为0级，在强极性溶剂丁酮中浸泡720小时，涂层不发生溶胀和起泡，附着力0级。
5）含氟聚合物的加入使本发明的聚苯基砜涂料所制备的涂层具有很强的防粘性和疏水性，表面接触角可达到110°以上。
6）本发明的聚苯基砜涂料所制备的涂层耐磨性能良好，在UMT-2Multi-SpecimenTest system摩擦测试仪旋转摩擦30分钟后质量损失接近于0。
7）本发明的聚苯基砜涂料所制备的涂层的自润滑性能良好，摩擦系数不超过0.15。
综上所述，本发明的聚苯基砜涂料制备方法和涂覆工艺简单易行，涂层具有良好的耐冲击性和很高的硬度、优异的耐腐蚀性、疏水性、耐磨性和自润滑性，是一种具有多种功能的多用途涂料。
附图说明
图1实施例2的聚苯基砜涂层的接触角测试结果图。
图2实施例6的聚苯基砜涂层的接触角测试结果图。
具体实施方式
以下实施例，只是为了具体说明本发明的内容而不是用来限定本发明的实施范围。凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都属于本发明的技术范畴。
实施例1
将40克N-甲基吡咯烷酮、16克甲苯、5克丁酮混合在一起配成复合溶剂，在1200r/min的搅拌速度下，将26克聚合度n=50～130分子量在20000～52000之间的聚苯基砜树脂溶于复合溶剂，然后将6克熔融指数为64g/10min细度为400目的聚醚醚酮微粉、3克聚四氟乙烯微粉、3克二硫化钼、1克碳纤维加入到聚苯基砜的溶液中混合均匀在砂磨机中研磨6个小时，得到聚苯基砜涂料。
通过空气喷涂方法，用喷枪和空气压缩机将聚苯基砜多功能涂料涂装到经过喷砂处理的钢板上，120℃下烘烤30分钟，于380℃固化15分钟冷却至室温以供测试。
表1 实施例1所得涂层的性能指标
。
实施例2
将40克N,N-二甲基甲酰胺、5克甲苯、5克二甲苯、5克丁酮、5克环己酮混合在一起配成复合溶剂，在1600r/min的搅拌速度下，将26克聚合度n=50～130分子量在20000～52000之间的聚苯基砜树脂溶于复合溶剂，然后将10克聚四氟乙烯微粉、4克碳纤维加入到聚苯基砜的溶液中混合均匀在砂磨机中研磨4个小时，得到聚苯基砜涂料。
通过空气喷涂方法，用喷枪和空气压缩机将聚苯基砜多功能涂料涂装到经过喷砂处理的钢板上，120℃下烘烤90分钟，于380℃固化15分钟冷却至室温以供测试。
表2 实施例2所得涂层的性能指标
。
实施例3
将20克N-甲基吡咯烷酮、20克N,N-二甲基乙酰胺、22克甲苯混合在一起配成复合溶剂，在1500r/min的搅拌速度下，将30克聚合度n=50～130分子量在20000～52000之间的聚苯基砜树脂溶于复合溶剂，然后将2.4克熔融指数为64g/10min细度为400目的聚醚醚酮微粉、2克二硫化钼、3.6克碳纤维加入到聚苯基砜的溶液中混合均匀在砂磨机中研磨5个小时，得到聚苯基砜涂料。
通过空气喷涂方法，用喷枪和空气压缩机将聚苯基砜多功能涂料涂装到经过喷砂处理的钢板上，120℃下烘烤60分钟，于380℃固化10分钟冷却至室温以供测试。
表3 实施例3所得涂层的性能指标
。
实施例4
将40克N,N-二甲基乙酰胺、20克二甲苯混合在一起配成复合溶剂，在1600r/min的搅拌速度下，将27克聚合度n=50～130分子量在20000～52000之间的聚苯基砜树脂溶于复合溶剂，然后将1克熔融指数为98g/10min细度为400目的聚醚醚酮微粉、7克聚四氟乙烯微粉、5克二硫化钼加入到聚苯基砜的溶液中混合均匀在砂磨机中研磨5个小时，得到聚苯基砜涂料。
通过空气喷涂方法，用喷枪和空气压缩机将聚苯基砜多功能涂料涂装到经过喷砂处理的钢板上，120℃下烘烤50分钟，于380℃固化15分钟冷却至室温以供测试。
表4 实施例4所得涂层的性能指标
。
实施例5
将20克N-甲基吡咯烷酮、20克N,N--二甲基乙酰胺、29克丁酮混合在一起配成复合溶剂，在1600r/min的搅拌速度下，将20克聚合度n=50～130分子量在20000～52000之间的聚苯基砜树脂溶于复合溶剂，然后将3克熔融指数为120g/10min细度为400目的聚醚醚酮微粉、5克聚四氟乙烯微粉、1克聚全氟乙丙烯微粉、1克二硫化钼、1克碳纤维加入到聚苯基砜的溶液中混合均匀在砂磨机中研磨4个小时，得到聚苯基砜涂料。
通过空气喷涂方法，用喷枪和空气压缩机将聚苯基砜多功能涂料涂装到经过喷砂处理的钢板上，120℃下烘烤30分钟，于380℃固化15分钟冷却至室温以供测试。
表5 实施例5所得涂层的性能指标
。
实施例6
将10克N-甲基吡咯烷酮、10克N,N--二甲基甲酰胺、10克N,N--二甲基乙酰胺、17克环己酮混合在一起配成复合溶剂，在1200r/min的搅拌速度下，将29克聚合度n=50～130分子量在20000～52000之间的聚苯基砜树脂溶于复合溶剂，然后将8克熔融指数为98g/10min细度为400目的聚醚醚酮微粉、6克聚四氟乙烯微粉、4克聚全氟乙丙烯微粉、6克二硫化钼加入到聚苯基砜的溶液中混合均匀在砂磨机中研磨6个小时，得到聚苯基砜涂料。
通过空气喷涂方法，用喷枪和空气压缩机将聚苯基砜多功能涂料涂装到经过喷砂处理的钢板上，120℃下烘烤30分钟，于380℃固化10分钟冷却至室温以供测试。
表6 实施例6所得涂层的性能指标
。
实施例7
将20克N-甲基吡咯烷酮、10克N,N--二甲基甲酰胺、6克N，N-二甲基乙酰胺、25克甲苯、5克环已酮混合在一起配成复合溶剂，在1300r/min的搅拌速度下，将20克聚合度n=50～130分子量在20000～52000之间的聚苯基砜树脂溶于复合溶剂，然后将10克聚聚全氟乙丙烯微粉、4克碳纤维加入到聚苯基砜的溶液中混合均匀在砂磨机中研磨4个小时，得到聚苯基砜涂料。
通过空气喷涂方法，用喷枪和空气压缩机将聚苯基砜多功能涂料涂装到经过喷砂处理的钢板上，120℃下烘烤30分钟，于380℃固化15分钟冷却至室温以供测试。
表7 实施例7所得涂层的性能指标
。
实施例8
将12克N-甲基吡咯烷酮、12克N,N--二甲基甲酰胺、10克甲苯、5克二甲苯、5克丁酮、4克环己酮混合在一起配成复合溶剂，在1600r/min的搅拌速度下，将28克聚合度n=50～130分子量在20000～52000之间的聚苯基砜树脂溶于复合溶剂，然后将8克熔融指数为120g/10min细度为400目的聚醚醚酮微粉、4克聚四氟乙烯微粉、6克聚全氟乙丙烯微粉、3克二硫化钼、3克碳纤维加入到聚苯基砜的溶液中混合均匀在砂磨机中研磨4个小时，得到聚苯基砜涂料。
通过空气喷涂方法，用喷枪和空气压缩机将聚苯基砜多功能涂料涂装到经过喷砂处理的钢板上，120℃下烘烤30分钟，于380℃固化10分钟冷却至室温以供测试。
表8 实施例8所得涂层的性能指标
。
实施例9
将20克N-甲基吡咯烷酮、20克N,N--二甲基乙酰胺、20克甲苯、18克丁酮混合在一起配成复合溶剂，在1200r/min的搅拌速度下，将20克聚合度n=50～130分子量在20000～52000之间的聚苯基砜树脂溶于复合溶剂，然后将1克二硫化钼、1克碳纤维加入到聚苯基砜的溶液中混合均匀在砂磨机中研磨4个小时，得到聚苯基砜涂料。
通过空气喷涂方法，用喷枪和空气压缩机将聚苯基砜多功能涂料涂装到经过喷砂处理的钢板上，120℃下烘烤30分钟，于380℃固化10分钟冷却至室温以供测试。
表9 实施例9所得涂层的性能指标
。
由表1～表9可以看出，实施例1～9所得的涂层具有优异的性能。通过改变各组的量还可以改变涂层的性质，聚苯基砜是主要成膜物，当含量高时涂层的韧性突出，聚醚醚酮微粉可以使涂层的硬度、防腐蚀性和耐磨性能得以提高，含氟聚合物的作用是提高的涂层的疏水性和自润滑性，碳纤维和二硫化钼的主要作用是提高涂层的硬度和耐磨性。实际生产中，可根据所需的性质选择各组分添加的比例生产出满足实际需要的涂料。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和发明构思，做出相应改变和替代，而且性能或用途相同，都应当视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种聚苯基砜涂料，其特征是，所述聚苯基砜涂料由聚苯基砜、聚醚醚酮微粉、含氟聚合物、填料和复合溶剂组成；所述聚苯基砜、聚醚醚酮微粉、含氟聚合物、填料和复合溶剂的质量比为20～30:1～8:3～10:0～6:46～80；所述聚苯基砜的结构简式为
其中n＝50～130；所述复合溶剂由真溶剂和助溶剂按质量比1～2:1组成，所述真溶剂由N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基甲酰胺和N,N-二甲基乙酰胺中的1～3种组成；所述的助溶剂由环己酮、丁酮、甲苯和二甲苯中的1～4种组成。
2.根据权利要求1所述聚苯基砜涂料，其特征是，所述聚醚醚酮微粉为细度≥400目，熔融指数为63～120g/10min的聚醚醚酮树脂。
3.根据权利要求1所述聚苯基砜涂料，其特征是，所述含氟聚合物为聚四氟乙烯微粉和/或聚全氟乙丙烯微粉。
4.根据权利要求1所述聚苯基砜涂料，其特征是，所述填料为碳纤维和/或二硫化钼。
5.一种权利要求1的聚苯基砜涂料的涂覆工艺，其特征是，以空气喷涂法，用喷枪和空气压缩机将所述聚苯基砜涂料喷涂到经过喷砂处理的金属底材上，在100～120℃下烘烤30～90分钟，在380℃下固化10～15分钟。
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