低VOC高耐候自清洁氟碳涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低VOC高耐候自清洁氟碳涂料及其制备方法，低VOC高耐候自清洁氟碳涂料由A组分和B组分组成，按质量份数计，A组分和B组分的比为(1～5)：(1～3)，其中，B组分作为固化剂为脂肪族异氰酸酯；A组分由45～60质量份数的四氟乙烯－乙烯基醚共聚型氟碳树脂、20～40质量份数的颜料、1～5质量份数的填料、0.5～2质量份数的超分散降粘剂、0.1～0.5质量份数的消泡剂、0.2～0.8质量份数的流平剂、0.5～2质量份数的防老化剂、1～3质量份数的自清洁助剂和2～8质量份数的溶剂组成；本发明专利技术研制出一种具有高耐侯性、长效防腐、自清洁功能、环境友好的长寿命低VOC高耐候自清洁氟碳涂料。

Low VOC and high weatherability self cleaning fluorocarbon coatings and their preparation methods

【技术实现步骤摘要】
低VOC高耐候自清洁氟碳涂料及其制备方法
本专利技术属于氟碳涂料
，具体来说涉及一种低VOC高耐候自清洁氟碳涂料及其制备方法。
技术介绍
氟碳树脂FEVE是以含氟烯烃，如四氟乙烯(TFE)、三氟氯乙烯(CTFE)、偏二氟乙烯(VDF)、氟乙烯(VF)等为基本单元进行均聚或共聚，或以此为基础与其它单体进行共聚，以及侧链上含有氟碳化学键的单体自聚或共聚而得到的分子结构中含有较多氟碳键(F—C)的聚合物。而以它为基础制成的涂料称为氟碳树脂涂料(FluorocarbonsresinCoatings)。在欧美等西方国家称之为“氟碳涂料”(FluorocarbonCoating)，日本称为氟树脂涂料，在我国习惯上称为“含氟涂料”或“氟涂料”。氟碳涂料按用途可分为下列三种不同类型：1)以美国阿托—菲纳公司为代表，生产PVDF树脂为主要成分的外墙耐候性氟树脂涂料，该类涂料具有超强耐候性，具体表现寿命长、不褪色、无污染和耐老化等。2)以美国杜邦公司为代表的特氟龙不沾涂料，主要用于不沾锅、餐具以及模具等方面，具体表现为不沾、低污染和易清洗等。3)以日本旭硝子公司为代表的FEVE室外常温固化氟树脂涂料，主要用于桥梁、电视塔等难以经常施工的塔架防腐等，具体表现为施工简便、防护效果好和防腐寿命长。PTFE、PVDF、PVF系列产品虽然性能优异，但是存在溶解性差、需要高温烘烤成膜、光泽低等缺点，使其应用范围受到限制。为了弥补氟碳涂料这些不足，主要研究方向是将氟碳树脂优异性能和某些涂料树脂优良的成膜性能及适应性结合起来。在此方面最成功的是氟烯烃和烷基乙烯基酯\醚共聚的含氟树脂多元醇(FEVE)和异氰酸酯配合的热固性氟碳树脂涂料。FEVE氟碳树脂是氟烯烃和烷基乙烯基醚或氟烯烃和烷基乙烯基酯交互排列的共聚物，结构式如图1所示。从化学和空间结构看，氟烯烃单元保护了不稳定的乙烯基醚结构单元，使其免受氧化侵蚀。侧链上的烷烯基醚提供了树脂溶解性、透明度、光泽，羧基基团提供了颜料润湿性、附着性，羟基基团提供交联基团。FEVE氟碳树脂最突出性能是它的超耐候性。含氟聚合物的特性和氟原子的特性密切相关。由于F—C键具有485KJ/mol的高键能，具有很高的化学稳定性，因此同样结构的含氟聚合物，氟含量越高，稳定性越好。含氟单体与共聚单体交替排列，并且由于C—C链呈螺旋构象，使得高键能的C—F对低键能的C—C键和C—Cl的屏蔽保护作用也是FEVE性能优异的一个重要原因。FEVE氟碳树脂超常的耐候性基于氟单体和共聚单体能够形成交替共聚物，交替程度越高，分子链的缺陷越少，氟单体就能对共聚单体提供足够的保护。对热固性FEVE氟碳树脂，具有优异稳定性的氟烯烃单元和已受介质侵蚀的烷烯醚单元交替结构是承担氟碳树脂杰出性能的重要结构因素，已由许多试验研究证实，并受到涂料界的认可。但目前市场上的FEVE氟碳涂料还存在有如下主要问题：(1)通常采用苯类溶剂，其VOC含量比较高，对人体和环境造成一定的伤害；(2)市场上普遍以三氟氯乙烯醋酸乙烯酯或三氟氯乙烯烷烯基醚为聚合物的氟碳涂料，虽然其性能比丙烯酸聚氨酯涂料的防腐性能好，但由于涂料的含氟量较低，其性能和高端的四氟乙烯烷烯基醚氟碳涂料相比仍有很大的差距；(3)对于FEVE涂料的耐粘污性方面存在认识上的误区:由于漆膜表面亲水接触角较大，应该具有好的抗粘污性。但是FEVE涂膜与水的接触角一般在85°～95°，更容易产生污染。提高涂层耐粘污性的方法分为两类：一是提高涂层表面与水接触角，形成类似荷叶效应的超疏水表面；一是在漆膜表面形成亲水化涂层，使得污物容易被水冲走。荷叶效应的基本原理是：荷叶的超疏水性特征是由有一定粗糙度的，粗糙表面上微米结构的乳突以及表面腊状物的存在共同引起的。在荷叶表面的微米结构的乳突上还存在着纳米结构，这种微米结构与纳米结构相结合的阶层结构是引起表面超疏水的根本原因。基于亲水表面的耐粘污机理：污染物分为亲水性和亲油性两种。砂土等亲水性污染物有随着雨水冲走的倾向，亲油性物质由于在亲水化表面附着不牢，受到雨水冲刷，也可以很容易冲走，研究表明：对原本是疏水的涂料，增加其疏水性其耐粘污性却是下降的。因此，对原本吸水率较低的疏水性较强的溶剂型涂料，通过降低其疏水性，使涂膜尽可能变为亲水性涂膜。通过在FEVE涂料中加入“自清洁”的特殊助剂改性形成亲水化表面，从而获得自洁型氟涂料。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种低VOC高耐候自清洁氟碳涂料。本专利技术的另一目的是提供上述低VOC高耐候自清洁氟碳涂料的制备方法。本专利技术的目的是通过下述技术方案予以实现的。一种低VOC高耐候自清洁氟碳涂料，由A组分和B组分组成，按质量份数计，所述A组分和B组分的比为(1～5)：(1～3)，其中，所述B组分作为固化剂为脂肪族异氰酸酯；所述A组分由45～60质量份数的四氟乙烯－乙烯基醚共聚型氟碳树脂、20～40质量份数的颜料、1～5质量份数的填料、0.5～2质量份数的超分散降粘剂、0.1～0.5质量份数的消泡剂、0.2～0.8质量份数的流平剂、0.5～2质量份数的防老化剂、1～3质量份数的自清洁助剂和2～8质量份数的溶剂组成；所述颜料为金红石型钛白粉或铬黄；所述填料为云母粉或滑石粉；所述超分散降粘剂为非离子氟表面活性剂；所述消泡剂为含硅消泡剂；所述流平剂为改性有机硅型流平剂、聚酰亚胺型流平剂、聚碳酸酯型流平剂或聚丙烯酸型流平剂；防老化剂为由紫外线吸收剂、猝灭剂和自由基捕获剂混合而成，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类化合物，所述猝灭剂为镍有机络合物，所述自由基捕获剂为受阻胺类化合物，按质量份数计，所述紫外线吸收剂、猝灭剂和自由基捕获剂的比为(0.5～1.0):(0.2～0.6):(0.2～0.5)；自清洁助剂为含Balloon基的硅氧烷化合物；所述溶剂为酯类或酮类；所述脂肪族异氰酸酯为己二异氰酸酯(HDI)缩二脲或己二异氰酸酯(HDI)三聚体。在上述技术方案中，按质量份数计，所述A组分和B组分的比为(1.5～2.1)：1。在上述技术方案中，所述颜料和填料的粒径均为30μm以下；优选为1～30μm，更优选为5～30μm；最优选为15～25μm。在上述技术方案中，按质量份数计，所述紫外线吸收剂、猝灭剂和自由基捕获剂的比为(0.5～0.65):(0.25～0.35):(0.25～0.35)。在上述技术方案中，所述受阻胺类化合物为双(1，2，2，6，6－五甲基－4－哌啶基)癸二酸酯，镍有机络合物为二丁基二硫代氨基甲酸镍，苯并三唑类化合物为2-(2'-羟基-3',5'-二特戊基苯基)苯并三唑。在上述技术方案中，所述自清洁助剂为1～2.5质量份数，优选为1～2质量份数。在上述技术方案中，所述溶剂的沸点为120～200℃。在上述技术方案中，所述溶剂为丙二醇甲醚醋酸酯和醋酸丁酯的混合物，按质量份数计，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低VOC高耐候自清洁氟碳涂料，其特征在于，由A组分和B组分组成，按质量份数计，所述A组分和B组分的比为(1～5)：(1～3)，其中，所述B组分作为固化剂为脂肪族异氰酸酯；/n所述A组分由45～60质量份数的四氟乙烯－乙烯基醚共聚型氟碳树脂、20～40质量份数的颜料、1～5质量份数的填料、0.5～2质量份数的超分散降粘剂、0.1～0.5质量份数的消泡剂、0.2～0.8质量份数的流平剂、0.5～2质量份数的防老化剂、1～3质量份数的自清洁助剂和2～8质量份数的溶剂组成；/n所述颜料为金红石型钛白粉或铬黄；/n所述填料为云母粉或滑石粉；/n所述超分散降粘剂为非离子氟表面活性剂；/n所述消泡剂为含硅消泡剂；/n所述流平剂为改性有机硅型流平剂、聚酰亚胺型流平剂、聚碳酸酯型流平剂或聚丙烯酸型流平剂；/n防老化剂为由紫外线吸收剂、猝灭剂和自由基捕获剂混合而成，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类化合物，所述猝灭剂为镍有机络合物，所述自由基捕获剂为受阻胺类化合物，按质量份数计，所述紫外线吸收剂、猝灭剂和自由基捕获剂的比为(0.5～1.0):(0.2～0.6):(0.2～0.5)；/n自清洁助剂为含Balloon基的硅氧烷化合物；/n所述溶剂为酯类或酮类；/n所述脂肪族异氰酸酯为己二异氰酸酯缩二脲或己二异氰酸酯三聚体。/n...

【技术特征摘要】
1.一种低VOC高耐候自清洁氟碳涂料，其特征在于，由A组分和B组分组成，按质量份数计，所述A组分和B组分的比为(1～5)：(1～3)，其中，所述B组分作为固化剂为脂肪族异氰酸酯；
所述A组分由45～60质量份数的四氟乙烯－乙烯基醚共聚型氟碳树脂、20～40质量份数的颜料、1～5质量份数的填料、0.5～2质量份数的超分散降粘剂、0.1～0.5质量份数的消泡剂、0.2～0.8质量份数的流平剂、0.5～2质量份数的防老化剂、1～3质量份数的自清洁助剂和2～8质量份数的溶剂组成；
所述颜料为金红石型钛白粉或铬黄；
所述填料为云母粉或滑石粉；
所述超分散降粘剂为非离子氟表面活性剂；
所述消泡剂为含硅消泡剂；
所述流平剂为改性有机硅型流平剂、聚酰亚胺型流平剂、聚碳酸酯型流平剂或聚丙烯酸型流平剂；
防老化剂为由紫外线吸收剂、猝灭剂和自由基捕获剂混合而成，所述紫外线吸收剂为苯并三唑类化合物，所述猝灭剂为镍有机络合物，所述自由基捕获剂为受阻胺类化合物，按质量份数计，所述紫外线吸收剂、猝灭剂和自由基捕获剂的比为(0.5～1.0):(0.2～0.6):(0.2～0.5)；
自清洁助剂为含Balloon基的硅氧烷化合物；
所述溶剂为酯类或酮类；
所述脂肪族异氰酸酯为己二异氰酸酯缩二脲或己二异氰酸酯三聚体。


2.根据权利要求1所述的低VOC高耐候自清洁氟碳涂料，其特征在于，按质量份数计，所述A组分和B组分的比为(1.5～2.1)：1。


3.根据权利要求2所述的低VOC高耐候自清洁氟碳涂料，其特征在于，所述颜料和填料的粒径均为30μm以下；优选为1～30μm，更优选为5～30μm；最优选为15～25μm。


4.根据权利要求3所述的低VOC高耐候自清洁氟碳涂料，其特征在于，按质量份数计，所述紫外线吸收剂、猝灭剂和自由基捕获剂的比为(0.5～0.65):(0.25～0.35):(0.25～0.35)。


5.根据权利要求4所述的低VOC高耐候自清洁氟碳...

【专利技术属性】
技术研发人员：商汉章，刘伟，付翠茜，季学伟，付天竹，杨学晓，王兴隆，黄凯，陈静，于一川，谭震峰，任亮，
申请(专利权)人：天津中航百慕新材料技术有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12