一种改性水性PVDF涂料及制备方法技术

一种改性水性PVDF涂料及制备方法，包含以下重量份的各组份：改性水性PVDF氟碳乳液40‑60份，固化剂2‑7份，颜填料15‑35份，助剂7‑15份，溶剂5‑35份，其中，改性水性PVDF氟碳乳液包含以下重量份的各组份：PVDF树脂粉末10‑15份，改性单体5‑10份，引发剂0.5‑0.1份，乳液溶剂60‑75份,制备得到的改性水性PVDF氟碳涂料具有环境友好、耐候性突出、综合性能优异的特点，具有良好的社会和经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种改性水性PVDF涂料及制备方法
本专利技术涉及水性氟碳涂料领域，尤其涉及一种改性水性PVDF涂料及制备方法。
技术介绍
聚偏二氟乙烯(PVDF)涂膜综合性能十分优异，在全球各地各种严酷气候环境中40多年的使用证明PVDF氟碳涂层具有最长久的耐候性能，此外，涂膜还具有突出的耐化学腐蚀、耐氧化、高机械强度和韧性等。然而目前市场上的PVDF涂料多为有机溶剂型或粉末型，有机溶剂型的PVDF氟碳涂料在制备过程和固化过程中会挥发VOC(挥发性有机溶剂)，环保性能较差；粉末PVDF氟碳涂料存在固化温条件苛刻，施工难度大等缺点；限制了PVDF涂料的应用范围。F原子的电负性大，氟碳键具有优越的牢固性和对称性，赋予氟碳涂料优异的综合性能，但是氟树脂的低表面张力等特性，使得其呈强疏水性，氟碳树脂基体对颜填料的润湿性较差，与助剂的相容性也有一定的限制。因此，目前市场上的PVDF液体涂料几乎都是溶剂型产品，主要存在污染环境、浪费能源，高成本等问题，目前欧洲已明确禁止喷涂溶剂型液体氟碳，因此，PVDF的水性化是PVDF液体涂料的必然出路。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的缺点，提供了一种改性水性PVDF涂料及制备方法。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种改性水性PVDF涂料，包含以下重量份的各组份：改性水性PVDF氟碳乳液40-60份，固化剂2-7份，颜填料15-35份，助剂7-15份，溶剂5-35份，其中，改性水性PVDF氟碳乳液包含以下重量份的各组份：PVDF树脂粉末10-15份，改性单体5-10份，引发剂0.5-0.1份，乳液溶剂60-75份。进一步，所述固化剂为氰酸酯类化合物，如3-异氰酸酯基亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯或缩二脲多异氰酸酯的任一种或两种的混合物，所述颜填料为纳米有机改性蒙脱土(8000-10000目，膨胀倍数:30-40)，金红石型的钛白粉(8000-10000目)，煅烧高岭土(8000目)的组合；其中，纳米有机改性蒙脱土，钛白粉，煅烧高岭土的质量比为1：2-4：5-10。进一步，所述助剂包括分散剂，润湿剂，增稠剂，消泡流平剂，成膜助剂，防霉防藻剂，pH调节剂。所述分散剂为聚丙烯酸酯型超分散剂0.1-0.2％(w/v)的聚丙烯酰胺水溶液，以重量计0.5-3份；所述消泡流平剂为有机硅化合物，以重量计0.1-5份；所述成膜助剂选用十二醇酯，以重量计1-5份；所述增稠剂为非离子缔合型聚氨酯增稠剂，以重量计0.5-2份；所述防霉防藻剂选用5-氯-2-甲基-4异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4异噻唑啉-3-酮+释放甲醛型防腐剂(CMIT/MIT+FR)，以重量计0.05-1份；所述pH调节剂选用的是乙醇胺类中和剂，以重量计0.01-5份。进一步，所述溶剂包括主溶剂水和助溶剂聚乙二醇400，且聚乙二醇400与水的体积比为1：5-10。进一步，所述改性单体为甲基丙烯酸2-羟乙酯和氧乙烯甲基丙烯酸酯的任一种或两种的混合物，所述引发剂为BPO或AIBN。进一步，采用原位聚合法将甲基丙烯酸2-羟乙酯和聚氧乙烯甲基丙烯酸酯接枝到聚偏二氟乙烯分子链上。进一步，所述乳液溶剂为酰胺和磷酸三乙酯的混合溶液，酰胺与磷酸三乙酯的体积为2-3：1。进一步，所述酰胺为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和二甲基乙酰胺(DMAc)的任一种或两种的混合物。一种改性水性PVDF涂料的制备方法，包括如下步骤：(1)按配方将颜填料、分散剂、润湿剂、消泡流平剂、成膜助剂和溶剂加入容器，先以1000～1500rpm的速度搅拌10min，然后以2000～3000rpm的速度搅拌20-30min，制成白色浆料；(2)在搅拌下，向上述浆料中加入改性水性PVDF氟碳乳液，在1500-2000r/min的速度下搅拌20-30min，加入pH调节剂，调节体系pH至8-9；然后再加入增稠剂调节体系粘度，以1500～2000rpm的速度搅拌10-15min；(3)向体系中加入防霉防藻剂，用磨砂机进行研磨至所需细度，静置脱气，即得改性水性PVDF氟碳涂料成品；改性水性PVDF氟碳乳液的制备方法包括如下步骤：(1)将PVDF树脂粉末均匀分散在乳液溶剂中；(2)加热上述体系至50-80℃并搅拌15-30min，使其充分溶解；降温至室温后，加入纯化的改性单体，搅拌均匀；(3)将反应体系抽真空后充入N2，在N2气氛中加入引发剂，搅拌均匀后，在70-80℃的N2气氛中下继续搅拌反应6-8h，撤N2气氛，加入无水乙醇，得到聚合物沉淀粗产物；(4)过滤，滤饼用无水乙醇洗涤2-3次后在50℃的烘箱中烘干后得到聚偏二氟乙烯接枝聚甲基丙烯酸2-羟乙酯和聚偏二氟乙烯接枝聚氧乙烯甲基丙烯酸酯的改性树脂；(5)按配方将(4)中得到的改性水性PVDF树脂加入到水和3,5,5-三甲基-2-环己烯酮/磷酸三乙酯的混合溶液中，其中，磷酸三乙酯与3,5,5-三甲基-2-环己烯酮的体积为1：2-3；3,5,5-三甲基-2-环己烯酮/磷酸三乙酯混合溶液与水的体积比控制在1：1.5-3之间，在2000-3000rpm的转速下分散30-45min，静置脱气得到改性水性PVDF乳液。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利从分子设计角度出发，采用原位聚合法将聚甲基丙烯酸2-羟乙酯和聚氧乙烯甲基丙烯酸酯接枝到聚偏二氟乙烯分子链上，利用聚甲基丙烯酸2-羟乙酯和聚氧乙烯甲基丙烯酸酯良好的亲水性能，改善纯PVDF分子链的高疏水性，制备得到具有一定亲水性能的改性水性PVDF氟碳乳液，解决PVDF涂料水性化的关键难题；并此基础上，优选出适合水性涂料体系的颜填料助剂，提供了一种综合性能优异的改性水性PVDF氟碳涂料配方及其制备方法，制备得到的改性水性PVDF氟碳涂料具有环境友好、耐候性突出、综合性能优异的特点，具有良好的社会和经济效益。具体实施方式以下对本专利技术的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例11.改性水性PVDF乳液的制备(1)将15g的PVDF粉末均匀分散在由30g磷酸三乙酯和70g二甲基乙酰胺组成的混合溶液中；(2)加热上述体系至80℃并搅拌30min，使其充分溶解；降温至室温后，加入4g甲基丙烯酸2-羟乙酯和4g氧乙烯甲基丙烯酸酯单体，搅拌均匀；(3)将反应体系抽真空后充入N2，在N2气氛中加入0.1g引发剂AIBN，搅拌均匀后在70-80℃的N2气氛中下继续搅拌反应8h，撤N2气氛，加入无水乙醇，得到改性水性PVDF聚合物沉淀粗产物；(4)过滤，滤饼用无水乙醇洗涤2-3次后在50℃的烘箱中烘干(72h)后得到聚偏二氟乙烯接枝聚甲基丙烯酸2-羟乙酯和聚偏二氟乙烯接枝聚氧乙烯甲基丙烯酸酯的改性树脂；(5)按配方将(4)中得到的改性水性PVDF树脂粉末30g加入到50mL水，10mL3,5,5-三甲基-2-环己烯酮和20mL磷酸三乙酯(TEP)的混合溶液中。在3000rpm的转速下分散45min，静置脱气得到改性水性PVDF乳液。2.改性水性PVDF涂料的制备按如下配方称取各组份(重量份)：1中制备的改性水性PVDF乳液50份，固化剂3-异氰酸酯基亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯5份，有机改性蒙脱土3份，金红石本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性水性PVDF涂料，其特征在于，包含以下重量份的各组份：改性水性PVDF氟碳乳液40‑60份，固化剂2‑7份，颜填料15‑35份，助剂7‑15份，溶剂5‑35份，其中，改性水性PVDF氟碳乳液包含以下重量份的各组份：PVDF树脂粉末10‑15份，改性单体5‑10份，引发剂0.5‑0.1份，乳液溶剂60‑75份。

【技术特征摘要】
1.一种改性水性PVDF涂料，其特征在于，包含以下重量份的各组份：改性水性PVDF氟碳乳液40-60份，固化剂2-7份，颜填料15-35份，助剂7-15份，溶剂5-35份，其中，改性水性PVDF氟碳乳液包含以下重量份的各组份：PVDF树脂粉末10-15份，改性单体5-10份，引发剂0.5-0.1份，乳液溶剂60-75份。2.根据权利要求1所述一种改性水性PVDF涂料，其特征在于，所述固化剂为氰酸酯类化合物，如3-异氰酸酯基亚甲基-3，5，5-三甲基环己基异氰酸酯或缩二脲多异氰酸酯的任一种或两种的混合物，所述颜填料为纳米有机改性蒙脱土(8000-10000目，膨胀倍数:30-40)，金红石型的钛白粉(8000-10000目)，煅烧高岭土(8000目)的组合；其中，纳米有机改性蒙脱土，钛白粉，煅烧高岭土的质量比为1：2-4：5-10。3.根据权利要求1所述一种改性水性PVDF涂料，其特征在于，所述助剂包括分散剂，润湿剂，增稠剂，消泡流平剂，成膜助剂，防霉防藻剂，pH调节剂。所述分散剂为聚丙烯酸酯型超分散剂0.1-0.2％(w/v)的聚丙烯酰胺水溶液，以重量计0.5-3份；所述消泡流平剂为有机硅化合物，以重量计0.1-5份；所述成膜助剂选用十二醇酯，以重量计1-5份；所述增稠剂为非离子缔合型聚氨酯增稠剂，以重量计0.5-2份；所述防霉防藻剂选用5-氯-2-甲基-4异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4异噻唑啉-3-酮+释放甲醛型防腐剂(CMIT/MIT+FR)，以重量计0.05-1份；所述pH调节剂选用的是乙醇胺类中和剂，以重量计0.01-5份。4.根据权利要求1所述一种改性水性PVDF涂料，其特征在于，所述溶剂包括主溶剂水和助溶剂聚乙二醇400，且聚乙二醇400与水的体积比为1：5-10。5.根据权利要求1所述一种改性水性PVDF涂料，其特征在于，所述改性单体为甲基丙烯酸2-羟乙酯和氧乙烯甲基丙烯酸酯的任一种或两种的混合物，所述引发剂为BPO或AIBN。6.根据权利要求1所述一种改性水性PVDF涂料，其特征在于，采用原位聚合法将甲基丙烯酸2-羟乙酯和聚氧乙烯甲基丙烯酸酯接枝到聚偏二氟乙烯分子链上。7.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶秀芳，陈东初，余钢，卢俊麒，
申请(专利权)人：佛山科学技术学院，
类型：发明
国别省市：广东,44