一种水性氟碳涂料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种水性氟碳涂料，所述涂料包含组分A)SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶和组分B)成膜组分；所述A)SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶，其中：x不为0；z不为0；x+(y+z)/2＝2；和R表示具有2-9个碳原子的直链或支链烷基，优选具有3-6个碳原子的直链或支链烷基，更优选正丁基。本发明专利技术涂料中，由于二氧化硅以粒径为约1-10nm的没有完全水解的缩合SiOx(OH)y(OR)z微细粒子形式存在，增加附着力同时主树脂中含有硅元素可以提高漆膜的硬度和抗划伤性能，且涂料的VOC远远低于国家标准。

Aqueous fluorocarbon paint and preparation method thereof

The invention relates to a waterborne fluorocarbon coating, the coating composition includes A) SiOx (OH) y (OR) Z alcosol and component B) film component; the A (OH) SiOx) y (OR) Z alcosol, including: x 0; Z 0; x+ (y+z) /2 = 2; and R with 2-9 carbon atoms in the straight chain or branched chain alkyl, preferably having 3-6 carbon atoms of straight chain or branched chain alkyl, more preferably butyl. The paint of the present invention, due to the silica particle size of about 1-10nm is not completely hydrolysis condensation of SiOx (OH) y (OR) Z micro particles, increase the adhesion while the main resin containing silicon can increase the film hardness and scratch resistance, and coating VOC far lower than the national standard.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种氟碳涂料，特别涉及一种水性氟碳涂料。
技术介绍
氟碳涂料是指以氟树脂为主要成膜物质的涂料，又称氟碳漆、氟涂料、氟树脂涂料等。经过几十年的快速发展，氟碳涂料在建筑、化学工业、电器电子工业、机械工业、航空航天产业、家庭用品的各个领域得到广泛应用。目前，建筑上尤其铝型材最常用的氟碳涂料是一种以PVDF树脂为主要原材料，在工厂喷涂、烘烤在构件上的涂料。实践证明，在预期的使用寿命内，多数情况下这种面层涂料具有长期的色彩和光泽保持功能。随着人们生活水平的提高和环保要求的愈加严格，对建筑涂料、油漆、PVDF涂料提出了更高的要求。要求建筑涂料不仅具有装饰功能，而且，在国内还要求VOC值小于420。目前，普遍使用的油性PVDF氟碳涂料，虽然具有装饰、长寿命等功能，但VOC值远远大于420。而目前市场水性氟碳涂料又基本为常温干燥且为水泥和大理石基材，很难替代油性PVDF氟碳涂料。
技术实现思路
本专利技术的目的是：解决上述问题，提供一种低VOC的水性氟碳涂料及其制备方法。实现本专利技术目的的技术方案是：一种水性氟碳涂料，所述涂料包含以下组分：A)SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶，其中：x不为0；z不为0；x+(y+z)/2＝2；和R表示具有2-9个碳原子的直链或支链烷基，优选具有3-6个碳原子的直链或支链烷基，更优选正丁基；和B)成膜组分；其中以二氧化硅计的SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶与成膜组分的重量比为1:15-85，优选为1:20-65，更优选为1:25-50，例如1:25、1:26、1:27、1:28、1:29、1:30、1:31、1:32、r>1:33、1:34、1:35、1:36、1:37、1:38、1:39、1:40、1:41、1:42、1:43、1:44、1:45、1:46、1:47、1:48、1:49、1:50。本专利技术另一方面提供了一种制备涂料的方法，所述方法包括以下步骤：1)搅拌下将醇溶液滴加到正硅酸乙酯Si(OR)4中获得SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶，其中：x不为0；z不为0；x+(y+z)/2＝2；和R表示具有2-9个碳原子的直链或支链烷基，优选具有3-6个碳原子的直链或支链烷基，更优选正丁基；所述醇溶胶的SiOx(OH)y(OR)z微细粒子的粒径为1-10nm；其中：醇溶液为乙醇、丙醇或丁醇的水溶液；正硅酸乙酯与醇溶液中水的摩尔比为1:0.1-5，优选为1:0.2-4，更优选为1:0.3-3；和滴加速度为0.2-8ml/min，优选为0.3-6ml/min，更优选为0.5-3ml/min；和2)将SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶、成膜组分、任选的颜料和填料以及任选的助剂在溶剂中混合，其中以二氧化硅计的SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶与成膜组分的重量比为1:15-85，优选为1:20-65，更优选为1:25-50。本专利技术所述溶剂为水。本专利技术所述成膜组分为氟碳树脂，其实例为聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、四氟乙烯-丙烯共聚物、四氟乙烯-偏氟乙烯-丙烯酸共聚物等。优选本专利技术所用氟碳树脂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、四氟乙烯-偏氟乙烯-丙烯酸共聚物。本专利技术具有积极的效果：在本专利技术涂料中，由于二氧化硅以粒径为约1-10nm的没有完全水解的缩合SiOx(OH)y(OR)z微细粒子形式存在，由于铝型材表面含有-OH集团容易和SiOx(OH)y(OR)z微细粒子水解后SI-OH发生脱水反应，而SiOx(OH)y(OR)z微细粒子与水性氟碳涂料中OH也发生脱水反应，则与水性氟碳涂料主树脂交联，这样才可以增加附着力同时主树脂中含有硅元素可以提高漆膜的硬度和抗划伤性能。根据GB/T23986-2009中10.4要求，测得其挥发性有机物(VOC)含量[施工状态]小于2g/L；参照油性PVDF氟碳涂料检测标准GB/T5237.5-2000的要求，测得铅笔硬度(擦伤)≥F；附着力≤0级；耐磨性≥2.8L/μm。具体实施方式(实施例1)将219.2g正硅酸乙酯加入反应釜中，然后，在250rpm的搅拌速度下，以3ml/min的滴加速度将0.5体积％的100ml的乙醇溶液加入反应釜中，滴加完毕后继续搅拌15分钟，获得无色透明的SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶。粒度仪测量结果表明所得SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶的SiOx(OH)y(OR)z微细粒子的粒径为1-6nm。将聚偏氟乙烯分散在水中形成氟碳树脂分散体系。将所得SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶加入氟碳树脂分散体系中,再加入消泡剂(市售，德国毕克BYK-141)，流平剂(市售，德国毕克BYK-333)并混匀获得本专利技术涂料。将所得涂料喷涂于铝材上获得厚度为约30微米的涂膜，待漆膜表面干燥后，将浓度为1.5％(重量)的乙酸水溶液喷雾在涂膜上，并将涂膜放置在环境条件中，以使其中的SiOx(OH)y(OR)z微细粒子进一步水解成二氧化硅纳米粒子。对最终所得涂层进行测试，所得结果见表1。(实施例2)将288.9g正硅酸乙酯加入反应釜中，然后，在250rpm的搅拌速度下，以0.3ml/min的滴加速度将0.25体积％的100ml的丙醇溶液加入反应釜中，滴加完毕后继续搅拌15分钟，获得无色透明的SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶。粒度仪测量结果表明所得SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶的SiOx(OH)y(OR)z微细粒子的粒径为1-6nm。将聚偏氟乙烯分散在水中形成氟碳树脂分散体系。将所得SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶加入氟碳树脂分散体系中,再加入消泡剂(市售，德国毕克BYK-141)，流平剂(市售，德国毕克BYK-333)并混匀获得本专利技术涂料。将所得涂料喷涂于铝材上获得厚度为约30微米的涂膜，待漆膜表面干燥后，将浓度为1.5％(重量)的乙酸水溶液喷雾在涂膜上，并将涂膜放置在环境条件中，以使其中的SiOx(OH)y(OR)z微细粒子进一步水解成二氧化硅纳米粒子。对最终所得涂层进行测试，所得结果见表1。(实施例3)将2080g正硅酸乙酯加入反应釜中，然后，在250rpm的搅拌速度下，以4ml/min的滴加速度将0.25体积％的50ml的丙醇溶液加入反应釜中，滴加完毕后继续搅拌15分钟，获得无色透明的SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶。粒度仪测量结果表明所得SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶的SiOx(OH)y(OR)z微细粒子的粒径为3-9nm。将偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物分散在水中形成氟碳树脂分散体系。将所得SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶加入氟碳树脂分散体系中,再加入消泡剂(市售，德国毕克BYK-141)，流平剂(市售，德国毕克BYK-333)并混匀获得本专利技术涂料。将所得涂料喷涂于铝材上获得厚度为约30微米的涂膜，待漆膜表面干燥后，将浓度为1.5％(重量)的乙酸水溶液喷雾在涂膜上，并将涂膜放置在环境条件中，以使其中的SiOx(OH)y(OR)z微细粒子进一步水解成二氧化硅纳米粒子。对最终所得涂层进行测试，所得结果见表1。(实施例4)将288.9g正硅酸乙酯加入反应釜中，然后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性氟碳涂料，其特征在于：所述涂料包含组分A)SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶和组分B)成膜组分；所述A)SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶，其中：x不为0；z不为0；x+(y+z)/2＝2；和R表示具有2‑9个碳原子的直链或支链烷基，优选具有3‑6个碳原子的直链或支链烷基，更优选正丁基。

【技术特征摘要】
1.一种水性氟碳涂料，其特征在于：所述涂料包含组分A)SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶和组分B)成膜组分；所述A)SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶，其中：x不为0；z不为0；x+(y+z)/2＝2；和R表示具有2-9个碳原子的直链或支链烷基，优选具有3-6个碳原子的直链或支链烷基，更优选正丁基。2.根据权利要求1所述的水性氟碳涂料，其特征在于：其中以二氧化硅计的SiOx(OH)y(OR)z醇溶胶与成膜组分的重量比为1:15-85，优选为1:20-65，更优选为1:25-50。3.根据权利要求1所述的水性氟碳涂料，其特征在于：所述醇溶胶的SiOx(OH)y(OR)z微细粒子的粒径为1-10nm，优选1-6nm或3-9nm。4.一种如权利要求1～3所述的水性氟碳涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤(1)搅拌下将醇溶液滴加到正硅酸乙酯Si(OR)...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪志勇，李昊，陶月明，钱光凝，王俊，张涛，
申请(专利权)人：江苏考普乐新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32