一种自洁性氟碳面漆及其制备方法与流程

本发明涉及氟碳面漆，具体涉及一种自洁性氟碳面漆及其制备方法。

背景技术：

1、氟碳面漆凭借c-f键的高键能与化学惰性，在建筑外墙、钢结构、海洋工程、轨道交通等领域广泛应用，兼具优异耐候性、耐腐蚀性与装饰性。随着户外长效防护需求提升，自洁性成为高端氟碳面漆核心指标。现有自洁氟碳面漆多通过添加纳米二氧化硅、纳米tio、氟表面活性剂等提升疏水性与自洁效果，但普遍存在以下缺陷：自洁改性组分易破坏涂层界面结合，附着力显著下降，易出现起皮、脱落；纳米填料分散不均，导致硬度、耐磨性、冲击强度等力学性能衰减；酸碱、盐雾、湿热、强紫外等复杂环境下，涂层易粉化、开裂、变色、腐蚀渗透，耐候耐腐稳定性差；自洁、附着、力学、耐候、耐腐性能综合协调性差，难以满足长效户外使用要求。因此，开发一种兼顾高自洁性、强附着力、优异力学性能、高耐候耐腐稳定性，且综合性能协同平衡的自洁性氟碳面漆，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种自洁性氟碳面漆及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、本发明解决技术问题采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种自洁性氟碳面漆，原料按重量份计包括：氟碳树脂40-50份、羟基丙烯酸树脂5-10份、纳米高岭土增强剂6-10份、改性纳米二氧化硅剂4-8份、消泡剂0.3-0.6份、流平剂0.4-0.8份、分散剂0.5-1.0份、固化剂8-12份、溶剂15-25份。

4、优选地，所述氟碳树脂为feve氟碳树脂，氟含量≥24%；所述固化剂为hdi三聚体固化剂；所述羟基丙烯酸树脂的粘度为2500-6000cps，固含量为70%，羟基值为80-100mgkoh/g，酸值＜8mgkoh/g，数均分子量mn为8000-12000；

5、所述溶剂为醋酸丁酯、二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯按重量比3:2:1复配；所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，流平剂为丙烯酸酯流平剂，分散剂为聚丙烯酸铵盐分散剂。

6、优选地，所述纳米高岭土增强剂的制备方法包括以下步骤：

7、s01：将纳米高岭土先于55-60℃下预热1h，得到预热的纳米高岭土；将预热的纳米高岭土、增强液按照重量比3：（4-7）进行超声增强处理，得到增强的纳米高岭土液；

8、所述增强液的制备方法为：

9、s01a：将2-4份质量分数2-5%的氯化镧溶液、1-3份纳米α-alo、3-5份叶腊石粉以及2-4份质量分数8-12%的柠檬酸钠溶液共混均匀，得到浸入液；将玄武岩纤维浸入到其总量3-5倍的浸入液中搅拌充分，得到玄武岩纤维液；

10、s01b：将2-4份海泡石粉、1-3份钾长石粉和2-4份纳米氧化锌共混均匀，得到调入剂；将调入剂、玄武岩纤维液按照重量比3：（5-7）共混搅拌充分，得到增强液；

11、s02：将2-4份石英石、1-3份硫酸钙晶须和2-4份烧滑石粉共混均匀，得到添进剂；将增强的纳米高岭土液、添进剂按照重量比（8-11）:5混合，进行球磨处理，球磨转速1000-1500r/min，球磨时间2h，球磨结束后经抽滤、干燥，得到纳米高岭土增强剂。

12、优选地，所述纳米高岭土粒径为30-80nm，比表面积为80-120m/g；纳米α-alo粒径为20-50nm；玄武岩纤维直径为5-10μm，长度为50-100μm；硫酸钙晶须的直径1-3μm，长径比20-40。

13、优选地，所述超声增强处理的超声功率350-400w，超声时间1h。

14、优选地，所述改性纳米二氧化硅剂的制备方法包括以下步骤：

15、s11：将β-环糊精、硅酸钠溶液、质量分数75-85%的乙醇溶液以及硅烷偶联剂kh550按照重量比（3-5）:2：（8-11）:1共混充分，得到β-环糊精液；将纳米二氧化硅加入其总量3-5倍的β-环糊精液中搅拌均匀，得到纳米二氧化硅-β-环糊精剂；

16、s12：将纳米二氧化硅-β-环糊精剂、改性剂按照重量比（11-15）:7共混球磨充分，球磨结束后经抽滤、干燥，得到改性纳米二氧化硅剂。

17、优选地，所述硅酸钠溶液的质量分数2-5%。

18、优选地，所述改性剂的制备方法为：

19、s121：将2-4份纳米碳酸钙、1-3份纳米纤维素加入到5-8份质量分数2-5%的海藻酸钠溶液中，随后再加入2-3份碳化硅粉，搅拌均匀，得到初体剂；

20、s122：将碳纳米管、聚氨基甲酸酯按照重量比2:（11-13）混合，在130-135℃下加热反应2h，降温至45℃后，加入碳纳米管总量2-3倍的水，超声震荡充分，再经抽滤、干燥，得到碳纳米管剂；将碳纳米管剂、初体剂按照重量比3：（5-7）搅拌充分，得到改性剂。

21、优选地，所述纳米二氧化硅粒径为10-40nm，比表面积为200-350m/g；碳纳米管为多壁碳纳米管，管径10-30nm，长度5-15μm；纳米纤维素的长度50-200nm，直径5-20nm。

22、本发明还提供了一种自洁性氟碳面漆的制备方法，包括以下步骤：

23、s100：基料分散：将氟碳树脂、羟基丙烯酸树脂、溶剂加入分散缸，500-600r/min搅拌15-20min，混合均匀；

24、s200：功能助剂添加：加入纳米高岭土增强剂、改性纳米二氧化硅剂、分散剂、消泡剂和流平剂，1200-1500r/min高速分散30-40min，至细度≤20μm；

25、s300：研磨：将分散液经砂磨机研磨至细度≤10μm，得到面漆基料；

26、s400：固化调配：使用前加入固化剂，300-400r/min搅拌10-15min，熟化25-35min，即得自洁性氟碳面漆。

27、与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

28、本发明以氟碳树脂、羟基丙烯酸树脂为基体，通过加入纳米高岭土增强剂、改性纳米二氧化硅剂协调配合增强，加入的消泡剂、流平剂、分散剂等功能助剂进行调和配合，通过原料之间的共配协效，相互增效，产品的高自洁性、强附着力、优异力学性能、高耐候和耐腐稳定性效果显著，产品的综合协调性优异；

29、改性纳米二氧化硅经β-环糊精包覆、硅烷偶联剂锚固与多功能改性剂复合，在涂层表面构筑稳定的微纳多级粗糙结构，赋予涂层优异超疏水特性，水接触角高、滚动角小，雨水可自动冲刷带走表面粉尘污渍，实现长期高效自洁、不易积灰、不易变色，大幅降低后期维护成本；纳米高岭土经预热活化、超声插层、液相增强与球磨复合处理，表面活性高、分散均匀；玄武岩纤维、纳米α-alo、硫酸钙晶须、纳米纤维素等组分形成强界面过渡层，与氟碳树脂、羟基丙烯酸树脂及基材紧密结合，显著提升涂层划格附着力与拉开法附着力，涂层不易起皮、脱落、开裂，解决自洁改性易导致附着力下降的行业难题；纳米高岭土增强剂与改性纳米二氧化硅剂协同构建纤维-晶须-纳米颗粒三维网状增强结构，可同时提升涂层硬度、耐冲击性、耐磨性与柔韧性，实现高硬度与高韧性平衡；涂层耐刮擦、耐磨损、抗磕碰、抗形变，在长期使用与外力作用下不易损伤，力学耐久性优异；两种功能剂复合使涂层致密度大幅提升，可有效阻挡水分子、氧离子、氯离子、酸碱介质渗透侵蚀，对中性盐雾、酸性、碱性、盐水等腐蚀环境均具备强耐受性，涂层不易起泡、不易生锈、不易粉化、不易剥离，可用于高腐蚀户外与海洋重防腐场景；纳米氧化锌、碳纳米管、β-环糊精包覆结构等组分协同发挥紫外屏蔽、抗热氧老化、抗湿热降解作用，涂层经长时间氙灯老化、quv紫外老化、湿热老化、高低温循环后，光泽保留率高、色差变化小、无粉化开裂，耐候耐温变性能突出，户外使用寿命显著延长。