一种聚氟烯烃涂料及其制备方法及其应用与流程

1.本技术涉及含氟涂料技术领域，更具体地说，它涉及一种聚氟烯烃涂料及其制备方法及其应用。


背景技术：

2.以feve氟碳树脂为成膜树脂制备的涂料称为feve氟碳涂料。feve树脂指氟烯烃单体(三氟氯乙烯或四氟乙烯)与乙烯基单体的共聚物。feve树脂中，三氟氯乙烯或四氟乙烯作为含氟单体提供树脂耐候性、耐化学性、耐溶剂性等氟树脂优异的抗耐性能，而各种不同的乙烯基醚单体则提供树脂的柔韧性、附着力、溶剂可溶性、透明度、与固化剂的交联性能及与颜料的润湿分散性等涂料的使用性能。feve树脂涂料因其具有超长的耐候性、耐化学药品性、突出的耐盐雾性、良好的抗粘污性和耐冲击性被应用于预涂卷材等多领域。
3.目前对feve涂料的研究和开发主要关注于其耐污性能，如使用有机硅憎水剂提高涂料漆膜的憎水性，或者使用荷叶效果助剂，在涂膜表面形成一道薄膜，以提升耐污性。相关技术公开了一种自清洁四氟feve涂料，其包括功能型含硅亲水剂，在涂料干燥过程中，亲水剂因表面能低而在涂层表面富集，并在雨水作用下发生水解形成高度亲水的化合物，从而使涂膜表面具有很高的亲水性，不仅可使大气中的油性污染物难以吸附，还能使亲水性污染物很容易地被雨水从漆膜表面冲洗除去，使涂膜耐污染性出众。
4.然而，feve树脂的耐磨损性能较差，在实际使用过程中受到气流、雨水、砂石的冲刷及机械力等作用时，涂层的磨损相当严重，极大地影响了其实际使用时间。为延长涂层的使用寿命，保障涂层优异性能的有效发挥，必须提升其耐磨损性能。鉴于此，有必要开发一种新型的聚氟烯烃涂料。


技术实现要素：

5.为了获得较佳耐磨损性能的feve涂料，本技术提供一种聚氟烯烃涂料及其制备方法及其应用。
6.本技术提供的一种聚氟烯烃涂料采用如下的技术方案：第一方面，本技术提供一种聚氟烯烃涂料，采用如下的技术方案：一种聚氟烯烃涂料，包括如下质量百分比的各组分：feve树脂48％-52％、三聚氰胺甲醛树脂0.5％-2、溶剂4％-6％、色粉15％-20％、填料0-7％防沉剂0.1％-0.4％、催化剂0.1％-0.3％、固化剂2％-3％、
流平剂1％-1.5％、消光粉1％-3％、消泡剂0.2％-0.4％、ptfe蜡1％-3％、稀释剂12％-18％。
7.通过采用上述技术方案，三聚氰胺甲醛树脂具有较强的交联活性，其分子中的三嗪环结构交联后会形成交错的三维网状致密结构，提高漆膜固化程度，增强漆膜的硬度，进而提高漆膜耐磨性能；防沉剂能够提高界面稳定性，促进色粉和填料在树脂中的分散，减少显色填料的沉淀；催化剂能够促进涂料的烘烤固化，同时有利于提高涂料的硬度及光泽，增强涂层耐潮湿性、耐腐蚀性和机械性能；消光粉用于调整漆膜的光泽；固化剂用于促进涂料的固化；消泡剂用于减少泡沫的产生；ptfe蜡能够均匀分布在树脂内，赋予涂料更佳的耐磨性、抗划伤性能；色粉用于调节漆膜的成膜颜色，并构成漆膜的支撑骨架；填料分散在色粉中，用于提高漆膜的硬度和耐磨性。
8.在一个具体的可实施方案中，所述填料为介孔二氧化硅和羟基化纳米金刚石混合物，羟基化纳米金刚石与介孔二氧化硅的质量比为1:200-300。
9.通过采用上述技术方案，纳米金刚石能够显著提高漆膜的硬度，赋予漆膜优异的耐磨性；介孔二氧化硅分散在feve树脂中，与树脂的比界面较大，结合力强，能够起到增强作用，并且在涂层表面层形成界面区，当受到摩擦时，界面区能够将外力传递到填料上，起到增强耐磨的作用；纳米金刚石和介孔二氧化硅的加入增加了涂层的硬质点，起到了一定的承载作用，能够有效提高耐磨性。
10.在一个具体的可实施方案中，所述混合步骤为：s1将羧基化纳米金刚石超声混合于去离子水中，得到浓度为0.01％-0.1％的纳米金刚石悬浮液；s2将介孔二氧化硅浸泡于偶联剂溶液中，在20℃-60℃条件下，以100-300r/min搅拌10-16h，分离、干燥；s3将处理后的介孔二氧化硅浸泡在纳米金刚石悬浮液中，维持混合溶液温度在70℃-90℃，浸泡2-4h后，分离、干燥。
11.通过采用上述技术方案，介孔二氧化硅有丰富的羟基官能团，能够与偶联剂发生键合；携带偶联剂分子的介孔二氧化硅与羟基化纳米金刚石悬浮液混合，纳米金刚石与介孔二氧化硅上的偶联剂分子键合，在介孔二氧化硅的表面和孔道中形成纳米金刚石薄膜；纳米金刚石易发生团聚，而介孔二氧化硅具有优良的分散性，其能够携带纳米金刚石均匀分散在涂料中，显著提高涂料漆膜的硬度和耐磨性。
12.在一个具体的可实施方案中，所述硅烷偶联剂溶液为全氟癸基硅氧烷溶液，包括85-90重量份全氟癸基硅氧烷、8-12重量份去离子水、2-3份无水乙醇。
13.通过采用上述技术方案，全氟癸基硅氧烷的含硅烷氧基官能团在水解后释放低分子醇，由此产生的活泼性硅醇能与介孔二氧化硅或纳米金刚石表面的羟基产生化学键合，产生牢固结合力，并使填料具有极低的表面能；全氟癸基硅氧烷能够提高漆膜的防油防污性能，并使漆膜具有优异的耐磨性能，降低漆膜的动摩擦系数，增加表面滑爽度。
14.优选的，所述全氟癸基硅氧烷选自十三氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧
基硅烷、九氟己基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十三氟辛基三甲氧基硅烷、九氟己基三甲氧基硅烷中的至少一种。
15.通过采用上述技术方案，全氟癸基硅氧烷能够与介孔二氧化硅或纳米金刚石表面的羟基产生化学键合。
16.优选的,所述溶剂包括质量比为2.5-3.5:2的环己酮和异丁醇，。
17.通过采用上述技术方案，溶剂用于将体系分散。
18.优选的，所述稀释剂包括质量比为：25:28-32:43-47的二价酸酯、醚醇酯和轻芳烃溶剂油。
19.通过采用上述技术方案，稀释剂用于调整涂料的粘度。
20.第二方面，本技术提供一种聚氟烯烃涂料的制备方法，采用如下的技术方案：一种聚氟烯烃涂料的制备方法，包括以下步骤：step1.按配比，将色粉和填料加入24wt％-26wt％feve树脂中，研磨分散，得到色粉树脂混合物；step2.按配比，将三聚氰胺甲醛树脂、防沉剂、催化剂、固化剂、流平剂、消光粉、消泡剂、ptfe蜡、溶剂和剩余feve树脂加入色粉树脂混合物中，在温度低于40℃的条件下，以200-400r/min的速度搅拌3-5h，得到预置涂料；step3.按配比，向预置涂料中加入稀释剂，搅拌均匀，得到聚氟烯烃涂料。
21.通过采用上述技术方案，制得具有优异耐磨性能的聚氟烯烃涂料。
22.优选的，所述聚氟烯烃涂料的细度低于25μm。
23.通过采用上述方案，保证涂料具有良好的成膜效果，使涂层漆膜平整均匀，有较好的光泽度和遮盖率。
24.在一个具体的可实施方案中，所述聚氟烯烃涂料的粘度规格为90-110秒，fc#4杯、25℃。
25.通过采用上述技术方案，保证了涂料具有良好的涂覆性。
26.第三方面，本技术提供一种聚氟烯烃涂料的应用，采用如下的技术方案：一种聚氟烯烃涂料的应用，所述聚氟烯烃涂料应用于预涂卷材的面漆。
27.通过采用上述技术方案，获得具有优异耐磨性能的预涂卷材。
28.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、本技术通过加入一定质量百分比的三聚氰胺甲醛树脂，提高漆膜的硬度，进而增强漆膜的耐磨性能；ptee蜡均匀分散在涂料中，具有提高漆膜的耐磨、抗划伤性能的效果。
29.2、本技术通过采用负载有纳米金刚石的介孔二氧化硅作为填料，增强漆膜的耐磨性能；使用全氟癸基硅氧烷作为偶联剂，在提高漆膜耐磨润滑性的同时，赋予填料极低的表面能，使填料在涂层中有向涂层表面分布的倾向，使漆膜表面形成硬度较大的耐磨层，赋予漆膜优异的耐磨性能。
具体实施方式
30.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
31.填料的制备例
制备例1填料采用以下步骤制备：s1将1g羧基化纳米金刚石和1000g去离子水置于超声分散仪中，均匀分散后得到纳米金刚石悬浮液；s2将850g全氟癸基硅氧烷、120g去离子水、30g无水乙醇混合，配制偶联剂溶液，再将200g介孔二氧化硅浸泡其中，在40℃条件下，以200r/min搅拌14h，分离、干燥；s3将处理后的介孔二氧化硅浸泡在纳米金刚石悬浮液中，维持混合胶溶液温度在80℃，浸泡3h后，分离、干燥。
32.在本制备例中，全氟癸基硅氧烷为十三氟辛基三乙氧基硅烷，羧基化纳米金刚石的型号为xfj16，介孔二氧化硅的型号为xff29。
33.制备例2本制备例与制备例1的区别在于，介孔二氧化硅的质量为250g。
34.制备例3本制备例与制备例1的区别仅在于，介孔二氧化硅的质量为300g。
35.制备例4本实施例中，全氟癸基硅氧烷为十七氟癸基三乙氧基硅烷。
36.制备例5本实施例中，全氟癸基硅氧烷为十三氟辛基三甲氧基硅烷。
37.制备例6本制备例与制备例1的区别仅在于，偶联剂溶液包括875g全氟癸基硅氧烷、100g去离子水、25g无水乙醇。
38.制备例7本制备例与制备例1的区别仅在于，偶联剂溶液包括900g全氟癸基硅氧烷、80g去离子水、20g无水乙醇。实施例
39.实施例1聚氟烯烃涂料采用以下步骤制备：step1.将180g色粉加入250gfeve树脂中，研磨分散，得到色粉树脂混合物；step2.将10g三聚氰胺甲醛树脂、3g防沉剂、2g催化剂、20g固化剂、12g流平剂、20g消光粉、3g消泡剂、20gptfe蜡、50g溶剂和250gfeve树脂加入色粉树脂混合物中，在温度30℃的条件下，以300r/min的速度搅拌3h，得到预置涂料；step3.向预置涂料中加入180g稀释剂，搅拌均匀，得到聚氟烯烃涂料。
40.在本实施例中，feve树脂的型号为gk570，色粉的型号为r960，三聚氰胺甲醛树脂的型号为mr603lf，防尘剂的型号为aerosil300，催化剂的型号为vxk 6395，固化剂的型号为bl3175，流平剂的型号为1075s-1，消光粉的型号为hp260，消泡剂的型号为df207，ptfe蜡的型号为sst-2d。
41.在本实施例中，溶剂包括27.8g环己酮和22.2g异丁醇，稀释剂包括45g二价酸酯、50.4g醚醇酯和84.6g轻芳烃溶剂油。
42.实施例2
本实施例与实施例1的区别仅在于：聚氟烯烃涂料采用以下步骤制备：step1将200g色粉加入260gfeve树脂中，研磨分散，得到色粉树脂混合物；step2将5g三聚氰胺甲醛树脂、1g防沉剂、3g催化剂、20g固化剂、10g流平剂、10g消光粉、4g消泡剂、10gptfe蜡、40g溶剂和剩余260gfeve树脂加入色粉树脂混合物中，在温度30℃的条件下，以300r/min的速度搅拌3h，得到预置涂料；step3.向预置涂料中加入177g稀释剂，搅拌均匀，得到聚氟烯烃涂料。
43.在本实施例中，溶剂包括24g环己酮和16g异丁醇，稀释剂包括44.3g二价酸酯、53.1g醚醇酯和79.7g轻芳烃溶剂油。
44.实施例3本实施例与实施例1的区别仅在于：聚氟烯烃涂料采用以下步骤制备：step1将150g色粉加入240gfeve树脂中，研磨分散，得到色粉树脂混合物；step2将20g三聚氰胺甲醛树脂、4g防沉剂、1g催化剂、30g固化剂、15g流平剂、30g消光粉、2g消泡剂、30gptfe蜡、60g溶剂和剩余240gfeve树脂加入色粉树脂混合物中，在温度30℃的条件下，以300r/min的速度搅拌3h，得到预置涂料；step3.向预置涂料中加入178g稀释剂，搅拌均匀，得到聚氟烯烃涂料。
45.在本实施例中，溶剂包括38.2g环己酮和21.8g异丁醇，稀释剂包括44.5g二价酸酯、57g醚醇酯和76.5g轻芳烃溶剂油。
46.实施例4本实施例与实施例1的区别仅在于，聚氟烯烃涂料采用以下步骤制备：step1将190g色粉加入250gfeve树脂中，研磨分散，得到色粉树脂混合物；step2将20g三聚氰胺甲醛树脂、3g防沉剂、3g催化剂、30g固化剂、10g流平剂、30g消光粉、4g消泡剂、30gptfe蜡、60g溶剂和剩余240gfeve树脂加入色粉树脂混合物中，在温度30℃的条件下，以300r/min的速度搅拌3h，得到预置涂料；step3.向预置涂料中加入178g稀释剂，搅拌均匀，得到聚氟烯烃涂料。
47.实施例5本实施例与实施例1的区别仅在于，step1中加入40g填料，稀释剂为140g。
48.本实施例中，填料选用填料制备例1。
49.实施例6本实施例与实施例5的区别仅在于，step1中加入70g填料，溶剂为40g，稀释剂为120g。
50.实施例7本实施例与实施例5的区别仅在于，填料选用填料制备例2。
51.实施例8本实施例与实施例5的区别仅在于，填料选用填料制备例3。
52.实施例9本实施例与实施例5的区别仅在于，填料选用填料制备例4。
53.实施例10本实施例与实施例5的区别仅在于，填料选用填料制备例5。
54.实施例11
本实施例与实施例5的区别仅在于，填料选用填料制备例6。
55.实施例12本实施例与实施例5的区别仅在于，填料选用填料制备例7。
56.实施例13本实施例与实施例5的区别仅在于，填料为40g介孔二氧化硅。
57.实施例14本实施例与实施例5的区别仅在于，填料为40g羟基化纳米金刚石。
58.实施例15一种预涂卷材，制备方法如下：step1将底漆辊涂在基材上，烘烤至铝板的温度为230℃，维持60秒，底漆固化为底漆层；step2将面漆辊涂在底漆层上，烘烤至铝板的温度为230℃，维持40秒，涂料固化为面漆层；step3将清漆辊涂在面漆层上，烘烤至铝板的温度为250℃，维持60秒，清漆固化为清漆层，得到预涂卷材。
59.在本实施例中，基材为铬酸处理后的铝板，底漆的型号为sp-47-1，面漆选用实施例1中的聚氟烯烃涂料，清漆的型号为5302f。
60.本实施例中，底漆层的厚度为10μm，面漆层的厚度为20μm，清漆层的厚度为15μm。
61.对比例对比例1本实施例与实施例5的区别仅在于，step1中加入100g填料，溶剂为40g，稀释剂为90g。
62.对比例2一种市售的feve涂料，型号为gk570。
63.检测方法将实施例1-10、对比例1的聚氟烯烃涂料辊涂在经铬酸处理后的铝板上，涂覆厚度为20um，在230℃条件下烘烤40s，使涂层完全固化；将对比例2的feve涂料辊涂在经铬酸处理后的铝板上，涂覆厚度为20um，室温静置24h，使涂层完全固化；进行如下测试：测试1：参照标准gb/t 1768-79检测漆膜的耐磨性；测试2：参照标准gb/t 6739检测漆膜的硬度。
64.测试结果如表1： 耐磨性500r/500g(g)铅笔硬度(划痕硬度)实施例10.03h实施例20.03h实施例30.03h实施例40.03h实施例50.012h实施例60.013h实施例70.012h实施例80.012h实施例90.012h
实施例100.012h实施例110.012h实施例120.012h实施例130.022h实施例140.064h对比例10.032h对比例20.05f参照表1，结合实施例1-4和对比例2，可以看出参照本技术公开的方法制备聚氟烯烃涂料，可以赋予涂料较佳的硬度和耐磨性。
65.结合实施例1、7-12，表明添加经全氟癸基硅氧烷处理的、负载有纳米金刚石的介孔二氧化硅作为填料，能够显著提高漆膜的硬度和耐磨性，提高漆膜的成膜效果，延长使用寿命。全氟癸基硅氧烷能够使漆膜具有优异的耐磨性能，降低漆膜的动摩擦系数，其水解后能与介孔二氧化硅表面的羟基产生化学键合，产生牢固结合力；羟基化纳米金刚石能够通过全氟癸基硅氧烷分子负载到介孔二氧化硅上，羟基化纳米金刚石与介孔二氧化硅相配合能够均匀分散于涂层中，显著提高漆膜的硬度和耐磨性能。
66.结合实施例1、5、6和对比例1，表明当填料添加量较少时，随着填料添加量的增加，漆膜的耐磨性和硬度也随之增加；填料添加量过多时，填料发生团聚，树脂不能充分包裹填料颗粒，增加了填料颗粒在界面处的暴露，导致漆膜硬度和耐磨性的降低。
67.结合实施例5、实施例11、12，表明单独采用介孔二氧化硅作为填料，漆膜的耐磨性和硬度有一定的提升；单独采用纳米金刚石作为填料，纳米金刚石发生严重的团聚，不能充分分散在涂料中，造成耐磨性的明显降低，而当全氟癸基硅氧烷处理的介孔二氧化硅负载纳米金刚石时，纳米金刚石能够随介孔二氧化硅均匀分散在涂层中，显著提升涂层的硬度和耐磨性。
68.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。