一种高性能氟碳涂料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高性能氟碳涂料的制备方法。该氟碳涂层由甲、乙两组份组成，其中甲组份由异氰酸酯封端的多元醇低聚物和无水稀释剂A组成；乙组分由氟碳树脂、分散剂、无机填料、催化剂、无水稀释剂组成；甲、乙两组份的按照异氰酸酯与羟值的摩尔比为0.6～1.5:1进行混合得到氟碳涂料。其中多元醇低聚物包括聚酯多元醇和聚醚多元醇，赋予涂层优异的力学性能、良好的低温柔韧性及耐水解性，经异氰酸酯封端后与氟碳树脂反应，将多元醇低聚物和氟碳树脂形成的软段和异氰酸酯硬段规律分布在涂层中，形成三维网状互穿结构。所制的氟碳涂料具有耐老化、耐风沙性能，可应用于制备在环境恶劣地区使用的涂覆型太阳能电池背板。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氟碳涂料的制备方法，属于材料表面保护

技术介绍
近十年来，国家在新能源、建筑、机械、汽车、铁路等的发展，带动了与之相配套的涂料工业的发展，通过涂装对室外钢结构、铝幕墙、风力设备、太阳能电池背板等起到装饰和保护作用，可有效的抵御外界对它们的侵蚀，延长使用寿命。一些大型、重点钢结构工程项目设计要求防腐涂层耐久性达20年，铝塑板也要求20年不褪色，作为太阳能电池组件背面保护材料的背板更是要求达25年的使用寿命。氟碳树脂引入了电负性大的氟元素，氟碳键能强，使其具有突出的耐老化性、耐腐蚀和抗沾污性，非常适合制作长效耐候涂料，特别是在风沙大环境较为恶劣的西北地区。传统的氟碳树脂为线性结构，异氰酸酯固化剂反应后，形成二维平面网状结构，涂层附着力，耐风沙侵蚀性能及机械强度较弱，经受15年左右就会老化脱落，为适应日照强、风沙大、雾霾多、四季温差大等较为恶劣的环境条件，需要从涂料配方入手，增加涂层交联密度，形成三维网状结构，同时引入柔性基团改善涂料的耐低温性能，对于增加涂料对材料的保护作用及延长使用年限具有重要意义。专利CN102664204A提供了一种新型结构的涂覆型太阳能电池背板，其氟碳涂层中通过加入环氧树脂提高其耐磨性，环氧树脂与氟树脂较好的相容性使得涂层耐磨性得到大幅提高，然而由于它们的分子链靠物理力结合，强度不大，且环氧树脂的加入，导致涂层黄变严重；专利CN101792639A公开了一种耐磨抗刮耐候聚氨酯涂料，其主要是采用羟酯丙烯酸树脂、氟碳树脂和聚酯树脂作为主体树脂，加入各类纳米无机填料进行填充，之后与多异氰酸酯固化剂反应制得，适用于高速列车、汽车大巴等的表面涂饰，其中由于羟基丙烯酸与聚酯树脂的引入一定程度上会削弱涂层的耐老化性能，同时纳米级填料只是填充在树脂基体中，两者相容性较差，在主体树脂中的分散困难，若是处理不好，会导致涂层龟裂等弊端；专利CN104194599A公开了一种性能优良的氟碳双组份涂层，其中甲组份主要由氟碳聚氨酯预聚体、纳米无机填料等组成，乙组份主要由羟基丙烯酸树脂、异氰酸酯固化剂组成，得到了高交联密度氟碳涂层，具有优异的耐磨性，然而其制作工艺相对复杂。因此，有必要专利技术一种制备工艺简单，各组分间相容性好，具有优异的耐黄变、耐紫外、耐风沙侵蚀性能，耐候性达25年之久的涂料，以满足环境恶劣地区使用的涂覆型太阳能电池背板。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种高性能氟碳涂料的制备方法。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：一种高性能氟碳涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将100重量份多元醇低聚物、0～2.5重量份的抗氧剂、0～0.5重量份的酸性阻聚剂混合均匀后，在100～150℃条件下脱水2.5～4.5小时；温度降至45～95℃，加入异氰酸酯固化剂和无水稀释剂A保温反应5～8小时，然后加入催化剂A，混合均匀后，真空条件下保持1～3小时，制得甲组份(异氰酸酯封端的多元醇低聚物预聚体)；其中，多元醇低聚物的OH与异氰酸酯固化剂的NCO摩尔比为1:2.0～4.5，无水稀释剂A与异氰酸酯固化剂的质量相等，催化剂A的用量为异氰酸酯固化剂质量的0～0.5％；(2)在搅拌条件下向20～35重量份的稀释剂B中加入35～65重量份的氟碳树脂，再加入0～1.6重量份的分散剂、0～40重量份的无机填料，预分散之后用砂磨机进行研磨，至颗粒细度≤5微米，加入0.1～1.5重量份的催化剂B、0～0.5重量份的流平剂、0～1.2重量份的消泡剂、0～5重量份的消光粉，混合均匀后，调整粘度，过滤，制得乙组份(氟碳涂料主剂)；涂覆时，按照甲组份中的异氰酸酯基(NCO)与乙组份中所含羟基(OH)的摩尔之比为0.6～1.5：1.0进行配比；所述多元醇低聚物为聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一种或两种按照任意配比组成的混合物，所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯多元醇、聚合物接枝聚醚多元醇、聚四氢呋喃二醇均聚、聚四氢呋喃共聚多元醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚二醇、聚氧化乙烯多元醇；聚酯多元醇包括己二酸系聚酯二醇、芳香族聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇；作为优选，多元醇低聚物官能度可为2或3，分子量为200～1300，羟值为100～700mgKOH/g，酸值≤1.0mgKOH/g，水分含量≤0.2％。进一步地，所述的异氰酸酯固化剂为下列之一或两种按照任意配比组成的混合物：六亚甲基二异氰酸酯(HDI)三聚体、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)缩二脲、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)加成物、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)加成物。进一步地，所述氟碳树脂由偏氟乙烯型氟碳树脂、三氟氯乙烯型氟碳树脂、四氟乙烯型氟碳树脂中的一种或多种按照任意配比组成，作为优选，氟碳树脂的羟值为45～60mgKOH/g，酸值为2～12mgKOH/g，固含量≥50％，氟含量为20％～30％。进一步地，所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂；所述酸性阻聚剂为对甲苯磺酸；所述催化剂A或催化剂B均为金属催化剂，包括异辛酸锌、辛酸亚锡、二月桂酸二辛基锡、氧化单丁基锡、单丁基三异辛酸锡、二月桂酸二丁基锡中的一种或多种按照任意配比组成的混合物。进一步地，所述的分散剂由含颜料亲和基团的嵌段共聚物类分散剂、丙烯酸嵌段共聚物类分散剂、高度枝化结构聚酯类分散剂、含酸性基团共聚物类分散剂、羟基官能团羧酸酯类分散剂中的一种或多种按照任意配比组成。进一步地，所述的流平剂由聚醚硅氧烷共聚物类流平剂、聚醚改性聚有机硅氧烷类流平剂、聚丙烯酸酯类流平剂中的一种或多种按照任意配比组成。进一步地，所述无机填料由钛白粉、炭黑、碳酸钙、氧化铝、硫酸钡一种或多种按照任意配比组成。进一步地，所述稀释剂A、稀释剂B均由甲苯、二甲苯、醋酸正丁酯、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙二醇、甲醇、正丁醇、丁酮、甲乙酮、环己酮中的一种或多种按照任意配比组成。进一步地，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、氟碳改性丙烯酸酯型的一种或多种按照任意配比组成。进一步地，所述消光粉为二氧化硅、滑石粉一种或两者按照任意配比组成。本专利技术的有益效果主要体现在：本专利技术提供了一种制备工艺相对简单，各组份间相容性好的氟碳涂料，其中多元醇低聚物及长链氟碳树脂构成软段，异氰酸酯剂构成硬段，羟基封端的多元醇低聚物同时提供扩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高性能氟碳涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将100重量份多元醇低聚物、0～2.5重量份的抗氧剂、0～0.5重量份的酸性阻聚剂混合均匀后，在100～150℃条件下脱水2.5～4.5小时；温度降至45～95℃，加入异氰酸酯固化剂和无水稀释剂A保温反应5～8小时，然后加入催化剂A，混合均匀后，真空条件下保持1～3小时，制得甲组份(异氰酸酯封端的多元醇低聚物预聚体)；其中，多元醇低聚物的OH与异氰酸酯固化剂的NCO摩尔比为1:2.0～4.5，无水稀释剂A与异氰酸酯固化剂的质量相等，催化剂A的用量为异氰酸酯固化剂质量的0～0.5％；(2)在搅拌条件下向20～35重量份的稀释剂B中加入35～65重量份的氟碳树脂，再加入0～1.6重量份的分散剂、0～40重量份的无机填料，预分散之后用砂磨机进行研磨，至颗粒细度≤5微米，加入0.1～1.5重量份的催化剂B、0～0.5重量份的流平剂、0～1.2重量份的消泡剂、0～5重量份的消光粉，混合均匀后，调整粘度，过滤，制得乙组份(氟碳涂料主剂)；涂覆时，按照甲组份中的异氰酸酯基(NCO)与乙组份中所含羟基(OH)的摩尔之比为0.6～1.5：1.0进行配比；所述多元醇低聚物为聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一种或两种按照任意配比组成的混合物，所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯多元醇、聚合物接枝聚醚多元醇、聚四氢呋喃二醇均聚、聚四氢呋喃共聚多元醇、四氢呋喃‑氧化丙烯共聚二醇、聚氧化乙烯多元醇；聚酯多元醇包括己二酸系聚酯二醇、芳香族聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇；作为优选，多元醇低聚物官能度可为2或3，分子量为200～1300，羟值为100～700mgKOH/g，酸值≤1.0mgKOH/g，水分含量≤0.2％。...

【技术特征摘要】
1.一种高性能氟碳涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将100重量份多元醇低聚物、0～2.5重量份的抗氧剂、0～0.5重量份的
酸性阻聚剂混合均匀后，在100～150℃条件下脱水2.5～4.5小时；温度降至
45～95℃，加入异氰酸酯固化剂和无水稀释剂A保温反应5～8小时，然后加入催
化剂A，混合均匀后，真空条件下保持1～3小时，制得甲组份(异氰酸酯封端
的多元醇低聚物预聚体)；其中，多元醇低聚物的OH与异氰酸酯固化剂的NCO
摩尔比为1:2.0～4.5，无水稀释剂A与异氰酸酯固化剂的质量相等，催化剂A的
用量为异氰酸酯固化剂质量的0～0.5％；
(2)在搅拌条件下向20～35重量份的稀释剂B中加入35～65重量份的氟碳
树脂，再加入0～1.6重量份的分散剂、0～40重量份的无机填料，预分散之后用
砂磨机进行研磨，至颗粒细度≤5微米，加入0.1～1.5重量份的催化剂B、0～0.5
重量份的流平剂、0～1.2重量份的消泡剂、0～5重量份的消光粉，混合均匀后，
调整粘度，过滤，制得乙组份(氟碳涂料主剂)；
涂覆时，按照甲组份中的异氰酸酯基(NCO)与乙组份中所含羟基(OH)的
摩尔之比为0.6～1.5：1.0进行配比；
所述多元醇低聚物为聚醚多元醇、聚酯多元醇中的一种或两种按照任意配
比组成的混合物，所述聚醚多元醇包括聚氧化丙烯多元醇、聚合物接枝聚醚多
元醇、聚四氢呋喃二醇均聚、聚四氢呋喃共聚多元醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚
二醇、聚氧化乙烯多元醇；聚酯多元醇包括己二酸系聚酯二醇、芳香族聚酯多
元醇、聚己内酯多元醇、聚碳酸酯多元醇；作为优选，多元醇低聚物官能度可
为2或3，分子量为200～1300，羟值为100～700mgKOH/g，酸值≤1.0mgKOH/g，
水分含量≤0.2％。
2.如权利要求1所述的一种高性能氟碳涂料的制备方法，其特征在于：所述
的异氰酸酯固化剂为下列之一或两种按照任意配比组成的混合物：六亚甲基二
异氰酸酯(HDI)三聚体、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)缩二脲、六亚甲基二异
氰酸酯(HDI)加成物、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体、异佛尔酮二异氰
酸酯(...

【专利技术属性】
技术研发人员：李景菲，林维红，周光大，林建华，
申请(专利权)人：杭州福斯特光伏材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33