CN109679438A - 一种环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物及其制备方法 - Google Patents
一种环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于涂料技术领域，具体的说是一种环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物及其制备方法。组合物由氟改性丙烯酸乳液、乳液A、疏水性填料、氟碳表面活性剂、润湿分散剂，水和助溶剂组成；按质量份计，氟改性丙烯酸乳液10～220份、乳液A 0～125份、疏水性填料1～20份、氟碳表面活性剂0～50份、润湿分散剂0.1～5份、水0～60份、助溶剂0～10份。本发明组合物成分中疏水性填料单独作用或与氟碳表面活性剂协同作用，可提高清漆组合物涂膜表面的疏水性。本发明提供的制备方法简捷，易于操作。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，具体的说是一种环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物及其制备方法。
背景技术
疏水性自清洁涂料是一类具有疏水、自清洁特性的功能涂料，在对沾污或覆冰敏感的电力、航空、海洋、建筑、管道等领域有较高的应用价值。通常使用氟碳或有机硅材料实现疏水、自清洁的功能，其中氟碳材料具有表面能低、稳定性高等特点，受到了研究者的广泛关注。在氟碳材料中，含氟聚丙烯酸材料具有较好的耐光、耐老化、保色以及成膜等性能，有良好的发展前景。
含氟丙烯酸疏水性自清洁涂料目前以溶剂型产品为多，虽然性能优秀，但由于涂刷过程中有机溶剂挥发量较大，对环境保护造成了一定的压力。近年来，相关产业政策已逐渐限制挥发性有机物(VOC)含量高于420g/L的涂料发展，因此开发环保型水性替代产品有重要的意义。
含氟丙烯酸水性涂料的主要成膜物是含氟丙烯酸乳液。乳液自身的疏水性通常不足，一般难以使涂膜的水接触角达到95°以上或更高的水平，需要经过进一步改性，赋予其更高的疏水性。例如CN102220063B、CN102260444B、CN103756541B利用含氟硅氧烷、氯硅烷等疏水低表面能改性剂对填料进行疏水改性，CN102382536B利用无机纳米填料吸附小分子防冰物质进行疏水改性，然后与乳液混合以达到提高涂膜疏水性的目的，取得了较好的效果。由于使用部分成本相对较高的疏水低表面能改性剂，以及改性操作相对较繁，前述改性方法的规模化推广应用尚有一定的困难。
发明内容
本发明目的在于提出一种环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物。
为实现前述目的，本发明采用技术方案为：
一种环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物，组合物由氟改性丙烯酸乳液、乳液A、疏水性填料、氟碳表面活性剂、润湿分散剂，水和助溶剂组成；按质量份计，氟改性丙烯酸乳液10～220份、乳液A0～125份、疏水性填料1～20份、氟碳表面活性剂0～50份、润湿分散剂0.1～5份、水0～60份、助溶剂0～10份。
优选，所述组合物由氟改性丙烯酸乳液、乳液A、疏水性填料、氟碳表面活性剂、润湿分散剂，水和助溶剂组成；按质量份计，氟改性丙烯酸乳液15～210份、乳液A0～115份、疏水性填料1～17份、氟碳表面活性剂0～47份、润湿分散剂0.1～4.5份、水0～56份、助溶剂0～9.4份。
进一步优选，所述组合物由氟改性丙烯酸乳液、乳液A、疏水性填料、氟碳表面活性剂、润湿分散剂，水和助溶剂组成；按质量份计，氟改性丙烯酸乳液20～200份、乳液A0～108份、疏水性填料1～15份、氟碳表面活性剂0～45.3份、润湿分散剂0.1～4份、水0～52份、助溶剂0～9.1份。
再进一步优选，所述组合物由氟改性丙烯酸乳液、乳液A、疏水性填料、氟碳表面活性剂、润湿分散剂，水和助溶剂组成；按质量份计，氟改性丙烯酸乳液20～200份、乳液A0～108份、疏水性填料1～15份、氟碳表面活性剂4～45.3份、润湿分散剂0.1～4份、水0～52份、助溶剂0～9.1份。
再进一步较优选，所述组合物由氟改性丙烯酸乳液、乳液A、疏水性填料、氟碳表面活性剂、润湿分散剂，水和助溶剂组成；按质量份计，氟改性丙烯酸乳液20～200份、乳液A3～108份、疏水性填料1～15份、氟碳表面活性剂4～45.3份、润湿分散剂0.1～4份、水10～52份、助溶剂1～9.1份。
更优选，所述组合物由氟改性丙烯酸乳液、乳液A、疏水性填料、氟碳表面活性剂、润湿分散剂，水和助溶剂组成；按质量份计，氟改性丙烯酸乳液20～200份、乳液A7～108份、疏水性填料1～15份、氟碳表面活性剂4～45.3份、润湿分散剂0.1～4份、水20～52份、助溶剂2～9.1份。
所述乳液A为苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、氟碳乳液中的任意一种或其混合物；
所述疏水性填料为粉体状态的月桂酸钙、月桂酸锌、硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的任意一种或其混合物；粉体粒径0.1～100μm，
所述助溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、乙酸乙酯中的任意一种或其混合物。
优选，
所述乳液A为硅丙乳液、氟碳乳液中的任意一种或其混合物；
所述疏水性填料为粉体状态的硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的任意一种或其混合物；优选粒径0.1～75μm，进一步优选粒径0.1～50μm；
所述助溶剂为乙醇和/或异丙醇。
上述记载所述氟改性丙烯酸乳液是由含氟丙烯酸(酯)单体与其他丙烯酸(酯)单体以及其他乙烯基单体通过乳液聚合方法获得的，可以是自制或本领域市售产品；所述氟碳表面活性剂与润湿分散剂为本领域市售产品；
环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物的制备方法：按照所述配比，预先在容器底、壁面以喷雾方式喷洒部分疏水性填料；而后加入氟改性丙烯酸乳液、乳液A、部分疏水性填料、润湿分散剂搅拌混合，然后再加入氟碳表面活性剂与助溶剂继续搅拌混合10～60min获得混合物；最后以喷雾方式将剩余疏水性填料喷洒于上述混合物表面，使各成分分散均匀即为环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物。
所述搅拌速度为机械搅拌速率为50～200rpm。
一种环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物的应用，向组合物中加入0.1～10份成膜助剂，搅拌混合均匀后涂膜，室温条件下自然晾干。所述成膜助剂为丙二醇丁醚、二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚、Texanol(醇酯12)中的任意一种或其混合物，优选醇酯12；优选机械搅拌速率为50～200rpm。
本发明组合物，其是物料的配比随氟改性丙烯酸乳液亲疏水性的强弱(单独涂膜水接触角的大小)进行调整，当使用疏水性填料不足以使组合物涂膜的疏水性进一步提高时，可适当增加乳液A与氟碳表面活性剂的用量，以进一步提高组合物涂膜的疏水性。
本发明所具有的优点：
本发明组合物中乳液A与氟碳表面活性剂的氟碳、有机硅等疏水基团富集于涂膜表面，对氟改性丙烯酸乳液的氟碳疏水基团起到补充作用，降低涂膜对水的亲和性；疏水性填料部分通过物理喷雾方法在组合物表面富集，补充自发偏析作用的不足，起到增大表面粗糙度作用；前述作用的协同使水滴不易在涂膜表面沾附，起到疏水作用，有良好的疏水性能。本发明方法简捷，易于操作。
附图说明
图1是本发明实施例4制得组合物的涂膜水接触角图像。
图2是本发明对比例1制得组合物的涂膜水接触角图像。
具体实施方式
以下通过对比例与实施例阐述本发明的实施过程，提供对比例与实施例是为了理解的方便，而非限制本发明涵盖的范围。本领域的技术人员在本发明的启示下，在本发明主旨涵盖的范围内作出的变更仍处于本发明保护范围之内。
实施例1：制备试验涂膜，包括以下步骤：
按质量份计，预先在容器底、壁面以喷雾方式喷洒4份硬脂酸镁；以质量份计，将109份氟改性丙烯酸乳液、15份硬脂酸镁、4份润湿分散剂搅拌混合，搅拌速率200rpm；继续搅拌混合10min，分散后即为所得。向组合物中加入0.8份醇酯12，搅拌混合均匀后在前述混合物表面以喷雾方式喷洒5份硬脂酸镁；然后涂膜，搅拌速率190rpm；室温条件下自然晾干。
室温条件下测试，其静态水接触角为118.0°。
所述氟改性丙烯酸乳液选自上海训达HD-827，实施例2～4同。润湿分散剂优选P-19分散剂，硬脂酸盐颗粒优选可通过50μm筛，以下例同。
实施例2：制备试验涂膜，包括以下步骤：
预先在容器底、壁面以喷雾方式喷洒4份硬脂酸镁；以质量份计，将109份氟改性丙烯酸乳液、15份硬脂酸镁、4份润湿分散剂、50份水搅拌混合，搅拌速率200rpm；然后加入5.5份异丙醇继续搅拌混合10min，分散后即为所得。向组合物中加入0.8份醇酯12，搅拌混合均匀后在前述混合物表面以喷雾方式喷洒5份硬脂酸镁；然后涂膜，搅拌速率190rpm；室温条件下自然晾干。
室温条件下测试，其静态水接触角为126.6°。
实施例3：制备试验涂膜，包括以下步骤：
预先在容器底、壁面以喷雾方式喷洒4份硬脂酸镁；以质量份计，将109份氟改性丙烯酸乳液、15份硬脂酸镁、4份润湿分散剂、50份水搅拌混合，搅拌速率200rpm；然后加入45.3份氟碳表面活性剂与5.5份异丙醇继续搅拌混合10min，分散后即为所得。向组合物中加入0.8份醇酯12，搅拌混合均匀后在前述混合物表面以喷雾方式喷洒5份硬脂酸镁；然后涂膜，搅拌速率190rpm；室温条件下自然晾干。
室温条件下测试，其静态水接触角为138.8°。
所述氟碳表面活性剂选自杜邦Zonyl 8857A，实施例4同。
实施例4：制备试验涂膜，包括以下步骤：
预先在容器底、壁面以喷雾方式喷洒4份硬脂酸镁；以质量份计，将109份氟改性丙烯酸乳液、97份氟碳乳液、15份硬脂酸镁、4份润湿分散剂、50份水搅拌混合，搅拌速率200rpm；然后加入45.3份氟碳表面活性剂与5.5份异丙醇继续搅拌混合10min，分散后即为所得。向组合物中加入0.8份醇酯12，搅拌混合均匀后在前述混合物表面以喷雾方式喷洒5份硬脂酸镁；然后涂膜，搅拌速率190rpm；室温条件下自然晾干。
室温条件下测试，其静态水接触角为150.0°。
所述氟碳乳液优选常熟林润产品。
实施例5：制备试验涂膜，包括以下步骤：
预先在容器底、壁面以喷雾方式喷洒5份硬脂酸钠；以质量份计，将170份氟改性丙烯酸乳液、35份氟碳乳液、8份硬脂酸钠、1.5份润湿分散剂、52份水搅拌混合，搅拌速率160rpm；然后加入20份氟碳表面活性剂继续搅拌混合54min，分散后即为所得。向组合物中加入9份醇酯12，搅拌混合均匀后在前述混合物表面以喷雾方式喷洒5份硬脂酸钠；然后涂膜，搅拌速率170rpm；室温条件下自然晾干。
室温条件下测试，其静态水接触角为145.4°。
所述氟改性丙烯酸乳液选自深圳长辉LS-WBR7718W，氟碳表面活性剂选自杜邦Capstone FS-31。
实施例6：制备试验涂膜，包括以下步骤：
预先在容器底、壁面以喷雾方式喷洒2份硬脂酸锌；以质量份计，将175份氟改性丙烯酸乳液、4份硬脂酸锌、0.1份润湿分散剂、48份水搅拌混合，搅拌速率140rpm；然后加入4份氟碳表面活性剂与2.3份正丁醇继续搅拌混合25min，分散后即为所得。向组合物中加入0.1份醇酯12，搅拌混合均匀后在前述混合物表面以喷雾方式喷洒1份硬脂酸锌；然后涂膜，搅拌速率130rpm；室温条件下自然晾干。
室温条件下测试，其静态水接触角为141.7°。
所述氟改性丙烯酸乳液选自深圳长辉LS-WBRF1001，氟碳表面活性剂选自杜邦Zonyl 8740。
实施例7：制备试验涂膜，包括以下步骤：
预先在容器底、壁面以喷雾方式喷洒1份硬脂酸钠；以质量份计，将20份氟改性丙烯酸乳液、108份氟碳乳液、1份硬脂酸钠、2.9份润湿分散剂搅拌混合，搅拌速率50rpm；然后加入3.6份异丙醇继续搅拌混合46min，分散后即为所得。向组合物中加入6份醇酯12，搅拌混合均匀后在前述混合物表面以喷雾方式喷洒1份硬脂酸钠；然后涂膜，搅拌速率60rpm；室温条件下自然晾干。
室温条件下测试，其静态水接触角为141.4°。
所述氟改性丙烯酸乳液选自上海训达HD-8327。
实施例8：制备试验涂膜，包括以下步骤：
预先在容器底、壁面以喷雾方式喷洒4份硬脂酸钙；以质量份计，将130份氟改性丙烯酸乳液、87份硅丙乳液、11份硬脂酸钙、2.5份润湿分散剂、28份水搅拌混合，搅拌速率90rpm；然后加入17份氟碳表面活性剂与4.2份乙醇继续搅拌混合60min，分散后即为所得。向组合物中加入10份醇酯12，搅拌混合均匀后在前述混合物表面以喷雾方式喷洒5份硬脂酸钙；然后涂膜，搅拌速率80rpm；室温条件下自然晾干。
室温条件下测试，其静态水接触角为145.1°。
所述氟改性丙烯酸乳液选自上海训达HD-827，硅丙乳液选自青岛兴国产品，氟碳表面活性剂选自杜邦Capstone FS-3100。
实施例9：制备试验涂膜，包括以下步骤：
预先在容器底、壁面以喷雾方式喷洒4份硬脂酸铝；以质量份计，将200份氟改性丙烯酸乳液、7份氟碳乳液、14份硬脂酸铝、1.7份润湿分散剂、36份水搅拌混合，搅拌速率90rpm；然后加入25份氟碳表面活性剂与9.1份乙醇继续搅拌混合33min，分散后即为所得。向组合物中加入6份醇酯12，搅拌混合均匀后在前述混合物表面以喷雾方式喷洒5份硬脂酸铝；然后涂膜，搅拌速率75rpm；室温条件下自然晾干。
室温条件下测试，其静态水接触角为146.5°。
所述氟改性丙烯酸乳液选自深圳长辉LS-WBR7718W，氟碳表面活性剂选自杜邦Zonyl 8740。
对比例1：制备空白对照涂膜，包括以下步骤：
将实施例4的氟改性丙烯酸乳液直接涂膜，室温条件下自然晾干。
室温条件下测试，其静态水接触角为68.6°。
对比例2：制备空白对照涂膜，包括以下步骤：
将实施例5的氟改性丙烯酸乳液直接涂膜，室温条件下自然晾干。
室温条件下测试，其静态水接触角为82.2°。
对比例3：制备空白对照涂膜，包括以下步骤：
将实施例6的氟改性丙烯酸乳液直接涂膜，室温条件下自然晾干。
室温条件下测试，其静态水接触角为85.3°。
对比例4：制备空白对照涂膜，包括以下步骤：
将实施例7的氟改性丙烯酸乳液直接涂膜，室温条件下自然晾干。
室温条件下测试，其静态水接触角为80.2°。
综上，本发明中，疏水性填料单独或与氟碳表面活性剂协同作用，可有效地赋予涂膜表面疏水自清洁特性，进一步的在疏水性填料与氟碳表面活性剂同时存在下并且在一定的配比下所得涂膜水接触角可提高至140～150°，进一步提高组合物涂膜的疏水性。
Claims (10)
1.一种环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物，其特征在于：组合物由氟改性丙烯酸乳液、乳液A、疏水性填料、氟碳表面活性剂、润湿分散剂，水和助溶剂组成；按质量份计，氟改性丙烯酸乳液10～220份、乳液A 0～125份、疏水性填料1～20份、氟碳表面活性剂0～50份、润湿分散剂0.1～5份、水0～60份、助溶剂0～10份。
2.按权利要求1所述的环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物，其特征在于：
所述组合物由氟改性丙烯酸乳液、乳液A、疏水性填料、氟碳表面活性剂、润湿分散剂，水和助溶剂组成；按质量份计，氟改性丙烯酸乳液15～210份、乳液A 0～115份、疏水性填料1～17份、氟碳表面活性剂0～47份、润湿分散剂0.1～4.5份、水0～56份、助溶剂0～9.4份。
3.按权利要求2所述的环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物，其特征在于：所述组合物由氟改性丙烯酸乳液、乳液A、疏水性填料、氟碳表面活性剂、润湿分散剂，水和助溶剂组成；按质量份计，氟改性丙烯酸乳液20～200份、乳液A 0～108份、疏水性填料1～15份、氟碳表面活性剂0～45.3份、润湿分散剂0.1～4份、水0～52份、助溶剂0～9.1份。
4.按权利要求3所述的环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物，其特征在于：所述组合物由氟改性丙烯酸乳液、乳液A、疏水性填料、氟碳表面活性剂、润湿分散剂，水和助溶剂组成；按质量份计，氟改性丙烯酸乳液20～200份、乳液A 0～108份、疏水性填料1～15份、氟碳表面活性剂4～45.3份、润湿分散剂0.1～4份、水0～52份、助溶剂0～9.1份。
5.按权利要求4所述的环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物，其特征在于：所述组合物由氟改性丙烯酸乳液、乳液A、疏水性填料、氟碳表面活性剂、润湿分散剂，水和助溶剂组成；按质量份计，氟改性丙烯酸乳液20～200份、乳液A 3～108份、疏水性填料1～15份、氟碳表面活性剂4～45.3份、润湿分散剂0.1～4份、水10～52份、助溶剂1～9.1份。
6.按权利要求5所述的环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物，其特征在于：所述组合物由氟改性丙烯酸乳液、乳液A、疏水性填料、氟碳表面活性剂、润湿分散剂，水和助溶剂组成；按质量份计，氟改性丙烯酸乳液20～200份、乳液A 7～108份、疏水性填料1～15份、氟碳表面活性剂4～45.3份、润湿分散剂0.1～4份、水20～52份、助溶剂2～9.1份。
7.按权利要求1～6任意一项所述的环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物，其特征在于：
所述乳液A为苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、氟碳乳液中的任意一种或其混合物；
所述疏水性填料为粉体状态的月桂酸钙、月桂酸锌、硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的任意一种或其混合物；
所述助溶剂为乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、乙酸乙酯中的任意一种或其混合物。
8.按权利要求7所述的环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物，其特征在于：
所述乳液A为硅丙乳液、氟碳乳液中的任意一种或其混合物；
所述疏水性填料为粉体状态的硬脂酸钠、硬脂酸镁、硬脂酸铝、硬脂酸钙、硬脂酸锌中的任意一种或其混合物；
所述助溶剂为乙醇和/或异丙醇。
9.按权利要求1所述的环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物的制备方法，其特征在于：按照所述配比，预先在容器底、壁面以喷雾方式喷洒部分疏水性填料；而后加入氟改性丙烯酸乳液、乳液A、部分疏水性填料、润湿分散剂搅拌混合，然后再加入氟碳表面活性剂与助溶剂继续搅拌混合10～60min获得混合物；最后以喷雾方式将剩余疏水性填料喷洒于上述混合物表面，即为环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物。
10.按权利要求9所述的环保型疏水性含氟丙烯酸清漆组合物的制备方法，其特征在于：所述搅拌速度为机械搅拌速率为50～200rpm。
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