CN104119738A - 防腐用水性氟碳涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性氟碳防腐涂料及其制备方法和应用。该涂料的制备方法包括步骤：将去离子水置于容器中，低速搅拌条件下依次加入防沉剂、润湿剂、分散剂、消泡剂和颜料，搅拌均匀后再加入玻璃珠，高速研磨，得到色浆；将水性氟碳树脂置于容器中，低速搅拌条件下依次加入去离子水、助剂、和步骤（1）所得色浆后，高速分散，过滤，得到防腐用水性氟碳涂料A组分。将水性异氰酸酯树脂置于容器中，低速搅拌条件下加入溶剂，得到水性氟碳涂料B组分。该涂料应用于制备涂装钢结构制品，所得涂装有良好的耐水、耐化学品、耐盐雾、耐候等保护功能，使钢结构板拥有长时间的使用年限。

Description

防腐用水性氟碳涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于防腐涂料制备技术领域，特别涉及一种防腐用水性氟碳涂料及其制备方法和应用。 

背景技术

氟碳漆具有优异的耐候性、耐化学腐蚀性、耐沾污性，是一种性能优异的防腐蚀面漆。目前来说，以溶剂型PVDF为代表的高温烘烤型油漆，应用于各种预涂金属建材；以溶剂型FEVE为代表的双组份常温干燥氟碳涂料已经应用于大型钢结构、建筑外墙。很多氟碳涂装的项目经过十到二十年的考验后依然保持了一定的光泽、色彩，没有出现严重的腐蚀情况；因此溶剂型氟碳涂料已经开始在不同领域特别是防腐蚀领域得到了广泛的应用。但是随着国际标准和我国的环保法规对VOC(挥发性有机化合物)排放的限制日趋严格，造成大量VOC挥发的溶剂型氟碳涂料应用上受到一定的限制。研发水性氟碳防腐面漆成为氟碳涂料发展的方向。目前以水性含氟丙烯酸涂料、水性FEVE氟碳涂料、水性PVDF氟碳涂料为代表的单组分热塑性水性氟碳涂料已经在建筑外墙得到了推广和应用，但在防腐领域热塑性水性氟碳涂料在性能上与溶剂型氟碳涂料尚有较大的差距。 

水性含氟聚合物有水溶型和水分散型2种，其中水溶性由于含氟聚合物因表面张力和水质界面之间差距较大，故按照水溶型氟碳漆技术开发难度大、产品稳定性差。而以水分散型氟碳漆为研制开发的技术路线较成熟，用于防腐面漆还未见报道。 

水性氟碳防腐面漆又分为自乳化单组份交联型型和双组份交联固化型两种。 

单组份自乳化型主要通过对丙烯酸支链结构进行氟改性的技术，改变丙烯酸酯聚合物中某些耐候性不足的性能，合成方法比较简单，因而现在实际中应用得比较多的。 但是此方法得到的树脂乳液由于只是支链含氟，在使用过程中虽然表现比普通丙烯酸要好，但是由于自乳化交联密度不高，在防腐性能上没有达到防腐涂料要求的高耐酸碱及耐盐雾性能，特别在耐水性和耐化学介质性能上未能达到溶剂型氟碳面漆要求。 

目前关于水性氟碳面漆均采用的是单组份热塑型，如发明专利公开号CN101117483A<水性氟碳漆及其制备方法>、CN101397435A<环保水性氟碳金属漆>、CN101717600A<单组份水性氟碳涂料及其制备方法>、CN102964927A<一种高效防水涂料>、CN103146270A<一种纳米多功能彩色防腐涂料>、CN101701119A<一种抗油污自洁水性氟碳漆>均为单组份热塑型含氟涂料，没有交联剂，涂层仅靠乳化的氟树脂成膜。或者采用单组份内乳化固化剂（二酸二肼型）氟碳面漆，如发明专利公开号CN101148553A<水性金属防腐漆及其制备方法>。或采用水性硅烷偶联剂组成的单组份氟碳面漆，如发明专利公开号CN103450719A<一种长效水性环保钢结构保护涂料>、CN103122186A<一种钢轨防腐用环保型处理液及防腐钢轨材料>、CN103788783A<一种高性能水性氟碳漆>等均采用硅烷偶联剂进行涂层改性，其中单组份热塑型在耐水性和耐酸碱性能上和交联型比较差距较大，单组份内交联乳化固化剂（二酸二肼型）氟碳面漆和硅烷偶联剂型氟碳面漆虽然有交联，但由于交联密度有限，从而未能使涂膜自身耐酸碱性能和耐盐雾性能有较大提高。 

本发明是常温双组份外交联固化型水性氟碳面漆，主要由含羟基水性氟树脂和水性异氰酸酯固化剂组成，由于采用外交联型水性固化剂固化，加大了涂膜的交联密度，增加涂膜内聚能，提高涂层耐酸碱介质及中性盐离子的侵蚀，因而其耐腐蚀性能优于自乳化型水性氟碳面漆。 

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明的首要目的在于提供一种双组分热固型防腐用水性氟碳涂料。 

本发明的另一目的在于提供一种上述防腐用水性氟碳涂料的制备方法。 

本发明的又一目的在于提供一种上述防腐用水性氟碳涂料的应用；所述防腐用水性氟碳涂料可应用于制备涂装钢结构。 

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种防腐用水性氟碳涂料的制备方法，包括以下步骤： 

（1）将20.0～30.0重量份去离子水置于容器中，低速搅拌条件下依次加入0.3～0.5重量份防沉剂、5～10重量份润湿分散剂和15～50重量份颜料，搅拌均匀后再加入100～120重量份玻璃珠，高速研磨至细度30～35μm，得到色浆；

（2）将60～80重量份水性氟碳树脂置于容器中，低速搅拌条件下依次加入5～15重量份去离子水、0～0.4重量份流平剂、0～0.2重量份消泡剂剂和0～25重量份步骤（1）所得色浆后，高速分散15～20分钟，过滤，得到防腐用水性氟碳涂料A组分。

(3)将70～100重量份水性异氰酸酯树脂置于容器中，低速搅拌条件下依次加入0～30重量份溶剂后，低速分散10～15分钟，过滤，得到防腐用水性氟碳涂料B组分。 

步骤（1）所述润湿分散剂为BYK191（德国毕克化学有限公司）；所述消泡剂为090（台湾德谦化学有限公司）；所述防沉剂为BP-187水性膨润土（浙江临安华特新材料股份有限公司）；所述颜料为炭黑或金红石钛白。 

步骤（1）所述低速搅拌的转速为400～500转/分；所述高速研磨的1000～2000转/分。 

步骤（2）所述流平剂为BYK381（德国毕克化学有限公司）；所述消泡剂为090（台湾德谦化学有限公司）。 

步骤（2）所述低速搅拌的转速为400～500转/分；所述高速分散的转速为1000～2000转/分。 

步骤（3）所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。 

步骤（3）所述低速搅拌的转速为400～500转/分。 

本发明还提供了根据上述方法制备的防腐用水性氟碳涂料。本发明优选其中A组分和B组分为5:1。当A组分和B组分为5:1时，A组分中所含异氰酸根值和B组分中羟基值之比为1.2：1。 

上述的防腐用水性氟碳涂料可应用于制备涂装钢结构。 

所述涂装钢结构的制备方法按以下操作步骤： 

（1）钢结构的前处理；

（2）在经过前处理的钢结构上喷涂、滚涂或刷涂防腐用富锌底漆；

（3）涂装底漆后的钢结构常温下干燥8小时以上。

（4）在干燥的富锌底漆上喷涂、滚涂或刷涂防腐用云铁中间漆 

（5）涂装中间漆后的钢结构常温下干燥8小时以上

（6）将水性防腐氟碳涂料按A,B组分比例（W/W=5：1）进行配制，加入少量去离子水调整粘度(粘度；30    –60秒/25℃，涂4#杯)，在干燥的云铁中间漆上喷涂、滚涂或刷涂防腐用水性氟碳涂料。

步骤（1）所述前处理是对钢结构的表面进行喷砂处理。 

所述涂装可应用于制备桥梁、化工设备、建筑或道路设施的钢结构。 

本发明的原理是：利用高含氟量并带有一定量羟基基团的水性FEVE（氟烯烃-乙烯基醚多元共聚物）分散体树脂为主要成膜物，以高耐候的金红石钛白、炭黑等为颜料，通过各种助剂调制出A组分；以水性异氰酸酯为B组分；A组分和B组分为5:1时，A组分中所含异氰酸根值和B组分中羟基值之比为1.2：1。通过异氰酸酯的NCO基团与A组分树脂中的羟基基团反应，将小分子的A组分树脂交联成不溶不熔的大分子涂膜；并且依靠F-C键的高键能阻止紫外线以及各种有害介质对涂膜本身以及涂膜所保护的基材的伤害。 

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：使用本发明防腐用水性氟碳涂料作为防腐面漆，性能与油溶性FEVE氟碳涂料非常接近；因为以水为主要分散介质，因此VOC含量接近于零；同时没有火灾危险。 

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。 

实施例 1 

（1）将20重量份去离子水置于容器中，以400转/分的转速低速搅拌条件下依次加入75重量份金红石钛白、0.6重量份BP-187水性膨润土（浙江临安华特新材料股份有限公司）、5重量份润湿分散剂BYK191（德国毕克化学有限公司）和0.2重量份消泡剂090（台湾德谦化学有限公司），搅拌均匀后再加入120重量份玻璃珠，以2000转/分的转速高速研磨至细度35μm，得到钛白色浆；

（2）将70重量份水性氟碳树脂（   北京佰源化工有限公司BY-5607氟改性含羟基分散体；固含45%，羟基含量2.7%）置于容器中，低速搅拌条件下依次加入9.7重量份去离子水、0.2重量份流平剂BYK381（德国毕克化学有限公司）、0.1重量份消泡剂090（台湾德谦化学有限公司）和20重量份步骤（1）所得钛白色浆后，高速分散15～20分钟，过滤，得到防腐用白色水性氟碳涂料A组分。

(3)将90重量份水性异氰酸酯树脂（上海昊昶精细化工有限公司XD803固化剂；NCO含量12.2%、固含70%）置于容器中，低速搅拌条件下依次加入10重量份溶剂（N-甲基吡咯烷酮）后，低速分散10～15分钟，过滤，得到防腐用水性氟碳涂料B组分。 

对本实施例所得防腐用白色水性氟碳涂料，A组分和B组分按照重量比5:1混合，加入少量去离子水，调整粘度至30-60（秒/25℃，涂4#杯），按照GB/T1727-1999《漆膜一般制备法》进行制板干燥。参照标准 HG/T 3792-2005 交联型氟树脂涂料（Ⅱ型）进行全面性能检验，结果如表1所示。 

表1 实施例1所得防腐用白色水性氟碳涂料检验性能测试 

实施例 2 

（1）将20重量份去离子水置于容器中，以400转/分的转速低速搅拌条件下依次加入75重量份金红石钛白、0.6重量份水性膨润土、5重量份润湿分散剂BYK191（德国毕克化学有限公司）和0.2重量份消泡剂090（台湾德谦化学有限公司），搅拌均匀后再加入120重量份玻璃珠，以2000转/分的转速高速研磨至细度35μm，得到钛白色浆；

（2）将54.5重量份去离子水置于容器中，以400转/分的转速低速搅拌条件下依次加入15重量份润湿分散剂BYK191（德国毕克化学有限公司）、30重量份炭黑、0.3重量份BP-187水性膨润土（浙江临安华特新材料股份有限公司）、和0.2重量份消泡剂090（台湾德谦化学有限公司），搅拌均匀后再加入120重量份玻璃珠，以2000转/分的转速高速研磨至细度35μm，得到黑色色浆；

（3）将70重量份水性氟碳树脂（北京佰源化工有限公司BY-5607氟改性含羟基分散体；固含45%，羟基含量2.7%））置于容器中，低速搅拌条件下依次加入9.7重量份去离子水、0.2重量份流平剂BYK381（德国毕克化学有限公司）、0.1重量份消泡剂090（台湾德谦化学有限公司）、18重量份步骤（1）所得钛白色浆和2重量份步骤（2）所得黑色色浆后，高速分散15～20分钟，过滤，得到防腐用灰色水性氟碳涂料A组分。

(3)将90重量份水性异氰酸酯树脂（ 武汉仕全兴水性异氰酸酯固化剂UC808；NCO含量14%、固含80%）置于容器中，低速搅拌条件下依次加入10重量份溶剂N-甲基吡咯烷酮后，低速分散10～15分钟，过滤，得到防腐用水性氟碳涂料B组分。 

对本实施例所得防腐用灰色水性氟碳涂料，A组分和B组分按照重量比5:1混合，加入少量去离子水，调整粘度至30-60（秒/25℃，涂4#杯），按照GB/T1727-1999《漆膜一般制备法》进行制板干燥。参照标准 HG/T 3792-2005 交联型氟树脂涂料（Ⅱ型）进行全面性能检验，结果如表1所示。 

表2 实施例2所得防腐用灰色水性氟碳涂料检验性能测试 

 

从现有技术中（如已公开的专利申请）可知，目前关于水性氟碳面漆均采用的是单组份热塑型或采用单组份内乳化固化剂（二酸二肼型）氟碳面漆。其中单组份热塑型在耐水性和耐酸碱性能上和交联型比较差距较大，单组份内交联乳化固化剂（二酸二肼型）氟碳面漆虽然有交联，但由于交联密度有限，从而未能使涂膜自身耐酸碱性能和耐盐雾性能有较大提高。本实施实例区别于其他公开专利技术是；采用的是外交联水性固化剂，其交联密度高，涂层内聚能较大，能较大提高涂膜自身耐介质性能（见下表）。

现有氟碳面漆和本申请实施例2比较 

本发明实施结果，水性氟碳防腐面漆涂膜性能较溶剂型氟碳防腐面漆已较为接近，特别在耐水性能及耐酸碱性能、耐盐雾性能均已达到溶剂型氟碳防腐面漆标准。完全可以替代溶剂型防腐面漆用于钢结构防腐蚀，其最大特征在于；用去离子水作为溶剂，减少有机溶剂排放，降低对环境的污染。

实施例3 

将实施例2所得PET膜用氟碳涂料应用于制备涂装PET膜。所述涂装PET膜的制备方法按以下操作步骤：

（1）钢结构的前处理；即对钢结构表面喷砂处理。

（2）在经过前处理的钢结构上喷涂、滚涂或刷涂防腐用富锌底漆； 

（3）涂装底漆后的钢结构常温下干燥8小时以上。

（4）在干燥的富锌底漆上喷涂、滚涂或刷涂防腐用云铁中间漆 

（5）涂装中间漆后的钢结构常温下干燥8小时以上

（6）将A组分和B组分按照重量比5:1混合，加入少量去离子水调整粘度至30-60（秒/25℃，涂4#杯），在干燥的云铁中间漆上喷涂、滚涂或刷涂防腐用水性氟碳涂料。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种防腐用水性氟碳涂料的制备方法，所述水性防腐用涂料包括A组分和B组分，其制备方法包括以下步骤：

（1）将20.0～30.0重量份去离子水置于容器中，低速搅拌条件下依次加入0.3～0.5重量份防沉剂、5～10重量份润湿分散剂和15～50重量份颜料，搅拌均匀后再加入100～120重量份玻璃珠，高速研磨至细度30～35μm，得到色浆；

（2）将60～80重量份水性氟碳树脂置于容器中，低速搅拌条件下依次加入5～15重量份去离子水、0.1～0.6重量份流平剂、0.1～0.3重量份消泡剂和2～25重量份步骤（1）所得色浆后，高速分散15～20分钟，过滤，得到防腐用水性氟碳涂料A组分；

(3)将70～100重量份水性异氰酸酯树脂置于容器中，低速搅拌条件下依次加入1～30重量份溶剂后，低速分散10～15分钟，过滤，得到防腐用水性氟碳涂料B组分。

2.根据权利要求1所述的一种防腐用水性氟碳涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述润湿分散剂为BYK191；所述消泡剂为090；所述颜料为炭黑或金红石钛白；所述防沉剂为BP-187水性膨润土；步骤（2）所述流平剂为BYK381；所述消泡剂为090；步骤（3）所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮。

3.根据权利要求1所述的防腐用水性氟碳涂料的制备方法，其特征在于：步骤（1）所述低速搅拌的转速为400～500转/分；所述高速研磨的1000～2000转/分；步骤（2）所述低速搅拌的转速为400～500转/分；所述高速分散的转速1000～2000转/分；步骤（3）所述低速搅拌的转速为400～500转/分。

4.一种根据权利要求1～3任一项方法制备的防腐用水性氟碳涂料。

5.根据权利要求4所述的防腐用水性氟碳涂料，其特征在于：A组分和B组分的重量比为5:1。

6.权利要求4或5所述的防腐用水性氟碳涂料应用于制备钢结构。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述涂装钢结构的制备方法按以下操作步骤：

（1）钢结构的前处理；

（2）在经过前处理的钢结构上喷涂、滚涂或刷涂防腐用富锌底漆；

（3）涂装底漆后的钢结构常温下干燥8小时以上；

（4）在干燥的富锌底漆上喷涂、滚涂或刷涂防腐用云铁中间漆；

（5）涂装中间漆后的钢结构常温下干燥8小时以上；

（6）将水性防腐氟碳涂料按A和B组分5：1的重量比例进行配制，加入少量去离子水调整粘度30–60秒/25℃，在干燥的云铁中间漆上喷涂、滚涂或刷涂防腐用水性氟碳涂料。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：步骤（1）所述前处理是对钢结构的表面进行喷砂处理。

9. 根据权利要求6所述的应用，其特征在于：所述涂装钢结构为桥梁、化工设备、建筑或道路设施中的钢结构。