CN103865341A - 一种水性feve氟碳涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性FEVE氟碳涂料及其制备方法。该涂料原料按质量百分比为：碱性pH调节剂0.05-0.20%、羟基纤维素0.05-0.20%、润湿剂0.10-0.50%、分散剂0.20-1.00%、消泡剂0.05-0.20%、颜料1.00-30.00%、填料0.00-30.00%、锐钛型纳米二氧化钛0.10-1.00%、成膜助剂1.00-3.00%、增稠剂0.20-1.00%、流平剂0.00-1.00%、FEVE氟碳树脂乳液45-65%，余量为水。制备方法包括制备色浆、调漆等工序，缩短了生产时间，并结合机械及助剂的作用有效消除了涂料中的气泡。本发明制备的涂料为水性、单组份、常温固化氟碳涂料，具有优异的耐候性、抗污性、抗酸雨性、防霉性，以及绿色环保、安全无毒等特性。

Description

一种水性FEVE氟碳涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种高性能环保建筑涂料，具体涉及一种水性FEVE氟碳涂料及其制备方法。

背景技术

随着社会对节能环保要求的日益严格，涂料产品呈现出高性能、零挥发性有机化合物(VOC)、零污染的发展趋势。

氟碳涂料是以氟碳树脂为成膜物质的涂料，由于在氟树脂大分子链中F-C键（键能高达480kJ/mol，氟原子趋表面排列，有效保护化学键并降低树脂膜表面张力）的存在，使得用氟树脂为基料配成的氟树脂涂料具有许多优异的性能，如超耐气候老化性、超耐化学腐蚀性、超强的抗污能力等。

传统的氟碳树脂如聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏氟乙烯（PVDF）等由于难以溶解和分散，以其制备的氟碳涂料存在溶剂含量高、施工困难等弊端。1982年日本旭硝子开发出了可常温固化的FEVE氟碳树脂，其中氟烷基乙烯基醚类FEVE树脂为氟烯烃单体和改性单体交替共聚而成，氟原子均匀分布、充分保护分子主链，其耐候性不亚于传统氟碳树脂。随后各公司又推出水性FEVE氟碳乳液，可用于制备水性氟碳涂料，具有环保的优势，耐候性也可保持15-20年。

中国专利CN 1322775C公开了一种水性FEVE氟树脂、制法及以其制备的水性氟涂料。该水性氟涂料为双组份涂料，应用时需先加入固化剂混合，加入固化剂后必须短时间内使用，给施工带来不便。

中国专利CN 101831221A，公开了一种水性氟碳涂料及其制备方法。该氟碳涂料为水性、单组份、常温固化涂料，具有超常的耐候性、良好的耐沾污性、耐久性、抗酸雨性、抗盐害性与施工稳定性。但是该涂料添加了有一定毒性的防霉剂、防腐剂。

同时，研究表明，锐钛型纳米二氧化钛，粒径在0.1-1000nm，具有优异的光催化功能，日光或灯光中紫外线的作用可使其激活并生成具有高催化活性的游离基，能产生很强的光氧化及还原能力。若将锐钛型纳米二氧化钛添加到涂料中，可在光催化作用下有效杀灭附在其表面的细菌和藻类，达到防腐防霉的目的，从而代替传统的含毒防腐防霉剂。中国专利CN101993235A公开了一种纳米二氧化钛水性无机光催化涂料及其制备方法，利用纳米二氧化钛光催化降解甲醛等有机物以净化空气，但是未提及其杀菌防腐的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是:克服现有技术中的不足，提供一种具有优异耐候性、抗污性，且施工简单、安全无毒的水性单组份氟碳建筑涂料；并提供可高效生产该涂料的方法。

本发明的技术方案提供了一种水性FEVE氟碳涂料，其原料按质量百分比为：碱性pH调节剂0.05-0.20%、羟基纤维素0.05-0.20%、润湿剂0.10-0.50%、分散剂0.20-1.00%、消泡剂0.05-0.20%、颜料1.00-30.00%、填料0.00-30.00%、锐钛型纳米二氧化钛0.10-1.00%、成膜助剂1.00-3.00%、增稠剂0.20-1.00%、流平剂0.00-1.00%、FEVE氟碳树脂乳液45-65%，余量为水。

在一些实施方式中，其原料按质量百分比为：碱性pH调节剂0.10-0.15%、羟基纤维素0.10-0.15%、润湿剂0.15-0.30%、分散剂0.30-0.50%、消泡剂0.05-0.10%、颜料10.00-30.00%、填料10.00-20.00%、锐钛型纳米二氧化钛0.40-0.70%、成膜助剂1.50-2.50%、增稠剂0.40-0.70%、流平剂0.20-0.70%、FEVE氟碳乳液45-65%，余量为水。

本发明所述碱性pH调节剂是一种可以调节体系酸碱度至8-10的试剂，包括有机碱或无机碱。在一些实施方式中，所述有机碱选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二甲基乙醇胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或丁基乙醇胺；无机碱选自氨水、氢氧化钠或氢氧化钾。在一些实施方式中，可将有机碱配成50-95%的水溶液，或将无机碱配成1-30%的水溶液使用。

本发明所述羟基纤维素选自羟乙基纤维素、羟丙基纤维素或羟丙基甲基纤维素。

本发明所述润湿剂选自非离子型表面活性剂或阴离子表面活性剂。其中本发明所述非离子表面活性剂选自聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚或聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物；所述阴离子表面活性剂选自烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、脂肪酸、脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类或磷酸酯。

本发明所述分散剂是一类可均一分散难于溶解于液体的固体颗粒，形成安定悬浮液所需的物质。本发明所采用的分散剂选自聚羧酸钠盐、聚羧酸钾盐或聚羧酸铵盐。

本发明所述消泡剂选自脂肪酸钠或脂肪酸钾与矿物油的混合物。

本发明所述颜料选自钛白、铬黄、铁蓝、镉红、镉黄、立德粉、炭黑、氧化铁红或氧化铁黄，且粒径为0.1-50μm。

本发明所述填料选自碳酸钙、高岭土、滑石粉、云母粉、硫酸钡、硅灰石或硅藻土，且粒径为0.1-50μm。

本发明所述锐钛型纳米二氧化钛选自纯二氧化钛或改性二氧化钛，且粒径为0.1-100nm。

本发明所述成膜助剂选自二醇类化合物或C₈-C₁₆的醇酯类有机化合物，所述醇酯类化合物是指同时含有酯基和羟基的化合物，一般为二元醇单酯化产物。在一些实施方式中，成膜助剂选自乙二醇、丙二醇或丁二醇。

本发明所述增稠剂选自聚丙烯酸钠盐、聚丙烯酸钾盐或聚醚改性聚氨酯。

本发明所述流平剂选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷或聚醚聚二甲基硅氧烷。

本发明所述FEVE氟碳乳液固含量为30-70%，总氟元素含量不低于8%。

本发明所述水选自自制去离子水或工业工艺用水。

本发明的另一个技术方案提供了一种前述技术方案涉及的水性FEVE氟碳涂料的制备方法，包含以下步骤：

1）在分散机料釜中加入pH调节剂调节pH值为8-10，搅拌条件下加入羟基纤维素至完全溶解；

2）将润湿剂、分散剂、消泡剂、颜料、填料、锐钛型纳米二氧化钛与步骤1）所得溶液混合，搅拌分散至细度≤40μm，得到色浆；

3）向步骤2）所得色浆中加入成膜助剂、FEVE氟碳树脂乳液，搅拌至混合均匀；得到预调漆；

4）搅拌条件下向步骤3）所得预调漆中加入增稠剂调节涂料粘度至90-110KU，过滤得到水性FEVE氟碳涂料。

本发明的有益效果在于：提供了一种安全无毒的水性FEVE氟碳涂料及其制备方法，由上述原料组成及制备方法制备的的水性FEVE氟碳涂料具有优异耐候性、抗污性等性能，可室温干燥固化、施工简单；并且使用金红石型纳米二氧化钛代替传统的有毒防腐防霉剂，确保绿色环保、安全无毒。该制备方法包括制备色浆、调漆等工序，缩短了生产时间，并结合机械及助剂的作用有效消除了涂料中的气泡。

具体实施方式

以下所述的是本发明的优选实施方式，本发明所保护的不限于以下优选实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说在此发明创造构思的基础上，做出的若干变形和改进，都属于本发明的保护范围。

本发明所提及的试剂的购买公司及型号如下：

碱性pH调节剂：美国陶氏化学的AMP-95或上海佳明化学科技有限公司的ANP-95或ANP-90；

羟基纤维素：美国陶氏化学的QP30000或美国亚跨龙公司的250HBR；

润湿剂：上海佳明化学科技有限公司的PE-100、罗地亚公司的CO-630或美国陶氏化学的X-405；

分散剂：德国赫甲化学公司的HS-600、佛山阿贝尔公司的FN-40、德国迪高公司的715W、740W或760W、上海佳明化学科技有限公司的T-5040或T-5050；

消泡剂：台湾中亚化学有限公司的NXZ、佛山阿贝尔公司的681F、德国迪高公司的825或8030；

颜料：四川龙蟒钛业股份有限公司的钛白R996或德国巴斯夫的铬黄L2135S；

填料：广州黄埔天泰化轻有限公司的碳酸钙或硅灰石，或滁州格锐矿业有限公司的云母粉；

锐钛型纳米二氧化钛：上海江沪钛白化工制品有限公司的锐钛型纳米二氧化钛0907R；

成膜助剂：成都市科龙化学试剂厂的丙二醇或姜堰齐大化工公司的C-12；

增稠剂：上海佳明化学科技有限公司的P-812、2020或AES-65、或佛山阿贝尔公司的R-300或AT-2030；

流平剂：广州华夏助剂化工有限公司的HX-3140。

FEVE氟碳树脂乳液：大金SE-310、SE-700或SHE-400。

实施例1

1）往分散机料釜中加入115g的水，加入1g质量浓度为20%的氨水调节pH值为9，300转/分钟搅拌条件下加入1g250HBR并分散至完全溶解，得到无色透明稠状溶液；

2）在500转/分钟搅拌条件下加入4g PE-100，7g5040，1g NXZ，300g钛白，80g碳酸钙，5g锐钛型改性纳米二氧化钛与步骤1）所得溶液混合，加毕以1500转/分钟的速度搅拌60分钟后降低搅拌速度至300转/分钟，稳定分散15分钟至细度≤40μm，得到白色浆；

3）在600转/分钟搅拌条件下向步骤2）所得白色浆中加入25g丙二醇，190g SE-310，260g SHE-400，加毕搅拌20分钟至混合均匀；然后降低搅拌速度至200转/分钟并稳定分散10分钟，得到乳胶漆；

4）在300转/分钟搅拌条件下向步骤3）所得乳胶漆中缓慢加入5g P812和6g HX3140，调节涂料粘度至100KU左右，过滤得到白色水性FEVE氟碳涂料。

实施例2

1）往分散机料釜中加入225g的水，加入2g质量浓度为8%的氢氧化钠水溶液调节pH值为10，300转/分钟搅拌条件下加入2g QP30000并分散至完全溶解，得到无色透明稠状溶液；

2）在800转/分钟搅拌条件下加入5g X-405，6g740W，1g NXZ，150g钛白，50g云母粉，5g锐钛型纯纳米二氧化钛与步骤1）所得溶液混合，加毕以2000转/分钟的速度搅拌60分钟后降低搅拌速度至300转/分钟，稳定分散20分钟至细度≤40μm，得到白色浆；

3）在500转/分钟搅拌条件下向步骤2）所得白色浆中加入30g C-12，300g SE-700，210g SHE-400，加毕搅拌20分钟至混合均匀；然后降低搅拌速度至200转/分钟并稳定分散15分钟，得到乳胶漆；

4）在300转/分钟搅拌条件下向步骤3）所得乳胶漆中缓慢加入7g AES-65和7g HX3140，调节涂料粘度至100KU左右，过滤得到白色水性FEVE氟碳涂料。

实施例3

1）往分散机料釜中加入165g的水，加入1.5g AMP-95调节pH值为9，200转/分钟搅拌条件下加入1g250HBR并分散至完全溶解，得到无色透明稠状溶液；

2）在500转/分钟搅拌条件下加入5g CO-630，8g FN40，0.5g825，200g钛白，10g炭黑，50g硅灰石，5g锐钛型改性纳米二氧化钛与步骤1）所得溶液混合，加毕以2000转/分钟的速度搅拌90分钟后降低搅拌速度至300转/分钟，稳定分散15分钟至细度≤40μm，得到灰色浆；

3）在300转/分钟搅拌条件下向步骤2）所得灰色浆中加入25g丙二醇，240g SE-310，280g SHE-400，加毕搅拌30分钟至混合均匀，得到乳胶漆；

4）在500转/分钟搅拌条件下向步骤3）所得乳胶漆中缓慢加入6g P812和3g HX3140，调节涂料粘度至100KU左右，过滤得到灰色水性FEVE氟碳涂料。

实施例4

1）往分散机料釜中加入120g的水，加入1.5g ANP-95调节pH值为10，300转/分钟搅拌条件下加入1g QP30000并分散至完全溶解，得到无色透明稠状溶液；

2）在800转/分钟搅拌条件下加入6.5g PE-100，8g5040，1g NXZ，200g钛白，20g铁蓝，100g碳酸钙，50g滑石粉，10g锐钛型纯纳米二氧化钛与步骤1）所得溶液混合，加毕以1500转/分钟的速度搅拌120分钟后降低搅拌速度至300转/分钟，稳定分散15分钟至细度≤40μm，得到蓝色浆；

3）在600转/分钟搅拌条件下向步骤2）所得蓝色浆中加入20g C-12，250g SE-700，200g SHE-400，加毕搅拌30分钟至混合均匀；然后降低搅拌速度至300转/分钟并稳定分散20分钟，得到乳胶漆；

4）在400转/分钟搅拌条件下向步骤3）所得乳胶漆中缓慢加入6g2020和6g HX3140，调节涂料粘度至100KU左右，过滤得到蓝色水性FEVE氟碳涂料。

实施例5

1）往分散机料釜中加入262g的水，加入2g ANP-90调节pH值为9，150转/分钟搅拌条件下加入2g250HBR并分散至完全溶解，得到无色透明稠状溶液；

2）在500转/分钟搅拌条件下加入4g PE-100，7g5040，1g NXZ，150g钛白，50g铬黄，30g高岭土，10g锐钛型纳米二氧化钛与步骤1）所得溶液混合，加毕以1500转/分钟的速度搅拌90分钟后降低搅拌速度至200转/分钟，稳定分散20分钟至细度≤40μm，得到黄色浆；

3）在500转/分钟搅拌条件下向步骤2）所得黄色浆中加入20g丙二醇，450g SE-700，加毕搅拌20分钟至混合均匀；然后降低搅拌速度至200转/分钟并稳定分散10分钟，得到乳胶漆；

4）在300转/分钟搅拌条件下向步骤3）所得乳胶漆中缓慢加入8g AT2030和4g HX3140，调节涂料粘度至100KU左右，过滤得到黄色水性FEVE氟碳涂料。

实施例6试板涂装及性能检测

参考《HGT4104-2009建筑用水性氟涂料》标准进行试板涂装及检测，所用配套底漆为水性环氧抗碱底漆。按实施例1-5配方所制备涂料的性能指标如表1所示：

表1

项目	涂料性能指标	标准要求
			粘度/KU	95±2	90-110
细度/μm	30-40	≤40
			密度/g/mL	1.2-1.4	N/A
遮盖力/g/m2	50±10	≤100
			光泽度/Gs	15-25	＜60
容器中状态	搅拌后均匀无硬块	搅拌后均匀无硬块
			低温稳定性	不变质	不变质
基料氟含量/%	10-24	≥8
			干燥时间（表干）/小时	0.5-1.0	≤2
对比率	≥0.93	≥0.93
			涂膜外观	正常	正常
附着力/级	0	≤1
			耐碱性/小时	200-350	168
耐酸雨性/小时	100-170	48
			耐水性/小时	250-400	168
耐湿冷热循环性/次	8-12	5
			耐洗刷性/次	5000-6000	3000
耐沾污性/%	≤10	≤15
			耐霉菌性/级	0-1	N/A

超级荧光紫外光加速老化/小时

1700-2300

1000

实施例1-5所制备涂料的各项性能均达标，其中耐碱性优于标准20-110%，耐酸性优于标准100-250%，耐水性优于标准50-140%，耐洗刷性优于标准70-100%，超级荧光紫外光加速老化时间优于标准70-130%，而且涂料中不添加传统的有毒防霉杀菌剂仍具备优良的耐霉菌性，相比于同类产品有较大优势。

Claims (17)

1.一种水性FEVE氟碳涂料，其特征在于，原料按质量百分比为：碱性pH调节剂0.05-0.20%、羟基纤维素0.05-0.20%、润湿剂0.10-0.50%、分散剂0.20-1.00%、消泡剂0.05-0.20%、颜料1.00-30.00%、填料0.00-30.00%、锐钛型纳米二氧化钛0.10-1.00%、成膜助剂1.00-3.00%、增稠剂0.20-1.00%、流平剂0.00-1.00%、FEVE氟碳树脂乳液45-65%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，原料按质量百分比为：碱性pH调节剂0.10-0.15%、羟基纤维素0.10-0.15%、润湿剂0.15-0.30%、分散剂0.30-0.50%、消泡剂0.05-0.10%、颜料10.00-30.00%、填料10.00-20.00%、锐钛型纳米二氧化钛0.40-0.70%、成膜助剂1.50-2.50%、增稠剂0.40-0.70%、流平剂0.20-0.70%、FEVE氟碳乳液45-65%，余量为水。

3.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述碱性pH调节剂选自能调节溶液pH值至8-10的有机碱或无机碱。

4.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述有机碱选自2-氨基-2-甲基-1-丙醇、二甲基乙醇胺、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺或丁基乙醇胺，无机碱选自氨水、氢氧化钠或氢氧化钾。

5.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述羟基纤维素选自羟乙基纤维素、羟丙基纤维素或羟丙基甲基纤维素。

6.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述润湿剂选自非离子型表面活性剂或阴离子表面活性剂。

7.根据权利要求6所述的涂料，其特征在于，所述非离子表面活性剂选自聚氧乙烯烷基酚醚、聚氧乙烯脂肪醇醚或聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物、阴离子表面活性剂选自烷基硫酸盐、烷基磺酸盐、脂肪酸、脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类或磷酸酯。

8.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述分散剂选自聚羧酸钠盐、聚羧酸钾盐或聚羧酸铵盐。

9.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述消泡剂选自脂肪酸钠或脂肪酸钾与矿物油的混合物。

10.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述颜料选自钛白、铬黄、铁蓝、镉红、镉黄、立德粉、炭黑、氧化铁红或氧化铁黄，且粒径为0.1-50μm。

11.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述填料选自碳酸钙、高岭土、滑石粉、云母粉、硫酸钡、硅灰石或硅藻土，且粒径为0.1-50μm。

12.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述锐钛型纳米二氧化钛选自纯二氧化钛或改性二氧化钛，且粒径为0.1-100nm。

13.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述成膜助剂选自二醇类化合物或C₈-C₁₆的醇酯类有机化合物。

14.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述成膜助剂选自乙二醇、丙二醇或丁二醇。

15.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述增稠剂选自聚丙烯酸钠盐、聚丙烯酸钾盐或聚醚改性聚氨酯。

16.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述流平剂选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基苯基硅氧烷或聚醚聚二甲基硅氧烷。

17.根据权利要求1-16任一项所述的水性FEVE氟碳涂料的制备方法，其特征在于包含以下步骤：

1）在分散机料釜中加入pH调节剂调节pH值为8-10，搅拌条件下加入羟基纤维素至完全溶解；

2）将润湿剂、分散剂、消泡剂、颜料、填料、锐钛型纳米二氧化钛与步骤1）所得溶液混合，搅拌分散至细度≤40μm，得到色浆；

3）向步骤2）所得色浆中加入成膜助剂、FEVE氟碳树脂乳液，搅拌至混合均匀；得到预调漆；

4）搅拌条件下向步骤3）所得预调漆中加入增稠剂调节涂料粘度至90-110KU，过滤得到水性FEVE氟碳涂料。