一种改性氟碳防腐涂料及其制备方法

文档序号:1900529 发布日期:2021-11-30 浏览:7次 >En<

阅读说明:本技术 一种改性氟碳防腐涂料及其制备方法 (Modified fluorocarbon anticorrosive paint and preparation method thereof ) 是由 齐文 戚丁文 杨林 韩东 李星纬 卢振佳 于 2021-10-11 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种改性氟碳防腐涂料及其制备方法,包括如下以重量份数计的成分:改性氟碳树脂:10~80份;纳米二氧化硅:1~15份;气凝胶:1~10份;颜料:0~10份;填料:0~40份;助剂:1~5份;溶剂:15~50份;固化剂:2~40份。本发明提供了一种改性氟碳防腐涂料及其制备方法,所制备的氟碳防腐涂料具有更好的疏水性,更高的硬度、耐热性能、更优异的防腐性能及耐人工气候老化性能,进一步扩大了氟碳防腐涂料在海洋工程方面的应用,提高我国海洋防腐涂料技术水平。(The invention discloses a modified fluorocarbon anticorrosive paint and a preparation method thereof, wherein the modified fluorocarbon anticorrosive paint comprises the following components in parts by weight: modified fluorocarbon resin: 10-80 parts; nano silicon dioxide: 1-15 parts; aerogel: 1-10 parts; pigment: 0-10 parts; filling: 0-40 parts; auxiliary agent: 1-5 parts; solvent: 15-50 parts of a solvent; curing agent: 2-40 parts. The invention provides a modified fluorocarbon anticorrosive paint and a preparation method thereof, and the prepared fluorocarbon anticorrosive paint has better hydrophobicity, higher hardness and heat resistance, more excellent anticorrosive performance and artificial climate aging resistance, further expands the application of the fluorocarbon anticorrosive paint in ocean engineering, and improves the technical level of the ocean anticorrosive paint in China.)

一种改性氟碳防腐涂料及其制备方法

技术领域

本发明公开涉及防腐涂料技术领域,尤其涉及一种改性氟碳防腐涂料及其制备方法。

背景技术

氟碳防腐涂料是一类以氟碳树脂为主要成膜物质的防腐涂料。由于氟碳树脂的分子结构中碳链结构被氟原子紧紧包裹,形成螺旋式的三维排列构象,最大程度上保证了结构的完整性和紧密性,既阻止了许多液体和气体对漆膜的渗透,又避免了碳链在紫外光、热作用下的分解、破坏,因而氟碳防腐涂料具有优异的防水、疏油效果,以及优异的耐老化性、抗腐蚀的特点,被广泛应用于各种钢结构、混凝土结构表面的防腐。然而面对海洋环境的重腐蚀、海浪的机械冲击、暴晒、湿热、盐侵蚀等多种复杂环境因素,氟碳防腐涂料附着力、硬度、防污自洁性能仍略显不足,材料的使用寿命难以满足实际要求,亟待通过有效方法进一步改善其力学性能,提升氟碳防腐涂料的综合性能,延长使用寿命。

发明内容

鉴于此,本发明公开提供了一种改性氟碳防腐涂料及其制备方法,以提升氟碳防腐涂料的综合性能,延长使用寿命。

本发明提供的技术方案,具体为,一种改性氟碳防腐涂料,包括如下以重量份数计的成分:

优选地,所述改性氟碳树脂为氢化松香改性氟碳树脂或丙烯酸氢化松香醇酯改性氟碳树脂中的一种或两种混合物。

优选地,所述氢化松香改性氟碳树脂的分子结构以碳链为主链结构,与主链碳原子连接的侧基由氟原子、羟基、氢化松香酸酯基,和/或氯原子、氢原子、烷基、烷氧基、羧基、酯基中的一种或多种共同构成,其中如下元素组成占所述树脂的质量百分含量为:氟原子1%~55%;羟基0.5%~15%;氢化松香酯基1%~35%;

所述氢化松香改性氟碳树脂由氢化松香树脂与酰化试剂反应后生成酰氯化的氢化松香,再与多羟基氟碳树脂中羟基反应而制得。

优选地,所述丙烯酸氢化松香醇酯改性氟碳树脂以碳链为主链结构,与主链碳原子连接的侧基由氢化松香醇酯基、氟代烷酯基、羟基或烷羟基,和/或氢原子、烷基、烷氧基、羧基、酯基中的一种或多种共同构成;其中如下元素组成占所述树脂的质量百分含量为:氟原子1%~35%;羟基0.5%~10%;氢化松香醇酯基1%~25%;

所述丙烯酸氢化松香醇酯改性氟碳树脂由氢化松香醇与丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯反应合成丙烯酸氢化松香醇酯,再将丙烯酸氢化松香醇酯与丙烯酸羟基酯、含氟丙烯酸酯树脂、丙烯酸、丙烯酸酯经自由基共聚反应而制得。

优选地,所述颜料为超耐候颜料。

优选地,所述填料为钛白粉、硫酸钡、石英粉、云母粉、滑石粉、硅藻土、碳酸钙、膨润土中的一种或多种混合物。

优选地,所述助剂为抗氧剂、紫外线吸收剂、流平剂、分散剂、偶联剂、消泡剂中的一种或多种混合物。

优选地,所述溶剂为甲苯、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙酸丁酯、石油醚、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳中的一种或多种混合溶剂。

优选地,所述固化剂为脂肪族异氰酸酯。

另一方面,本发明提供了制备上述改性氟碳防腐涂料的方法,包括如下步骤:

步骤1:将改性氟碳树脂与溶剂充分混合均匀,得到改性氟碳树脂溶液;

步骤2:按照质量百分比计,将改性氟碳树脂溶液的10%~50%与助剂混合,并向其中加入纳米二氧化硅,在球磨机中球磨混合0.5h~2h;

步骤3:继续添加填料到球磨机中,球磨混合0.5h~6h;然后,依次加入气凝胶、颜料,球磨混合0.5h,得到预制混合浆料;

步骤4:将预制混合浆料输送到砂磨机中,研磨搅拌至预制浆料中固体颗粒细度达到产品要求,备用;

步骤5:将砂磨机中的预制混合浆料经筛网过滤,然后在搅拌作用下,加入到剩余的50%~90%改性氟碳树脂溶液中,待充分搅拌混合均匀后,出料,得到防腐涂料的树脂组分;

步骤6:将防腐涂料的树脂组分与固化剂混合均匀,得到改性氟碳防腐涂料。

本发明提供了一种改性氟碳防腐涂料及其制备方法,所制备的氟碳防腐涂料具有更好的疏水性,更高的硬度、耐热性能、更优异的防腐性能及耐人工气候老化性能,进一步扩大了氟碳防腐涂料在海洋工程方面的应用,提高我国海洋防腐涂料技术水平。

上述制备方法中引入氢化松香酸酯侧基和氢化松香醇酯侧基的改性氟碳树脂作为改性树脂原料,其具有较大的环烷基空间位阻,有利于提高成膜后材料的硬度、疏水性、耐热性,并保护主链碳链;原料中加入的气凝胶也进一步改善了涂料疏水性及耐温变性能,使得所制备改性氟碳防腐涂料交普通氟碳涂料具有更好的疏水性,更高的硬度及耐热性能,并且防腐性能及耐人工气候老化性能优异。

应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明的公开。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明,以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的系统的例子。

为了解决现有技术中氟碳防腐涂料附着力、硬度、防污自洁性能仍略显不足,材料的使用寿命难以满足实际要求等问题,本实施方案提供了一种改性氟碳防腐涂料,包括改性氟碳树脂、固化剂、气凝胶、纳米二氧化硅、颜料、填料、助剂、溶剂,各组分的按质量份计如下:

优选地,改性氟碳树脂为多羟基氟碳树脂与氢化松香改性氟碳树脂或丙烯酸氢化松香醇酯改性氟碳树脂中的一种或多种混合物;

上述氢化松香改性氟碳树脂,其分子结构由碳链为主链结构,与主链碳原子连接的侧基由氟原子、羟基、氢化松香酸酯基,和/或氯原子、氢原子、烷基、烷氧基、羧基、酯基中的一种或多种共同构成,其中氟原子质量百分含量为1%~55%;羟基质量百分含量为0.5%~15%;氢化松香酯基质量百分含量为1%~35%;

上述氢化松香改性氟碳树脂是采用氢化松香树脂与酰化试剂反应后生成酰氯化的氢化松香,再与多羟基氟碳树脂中的羟基反应而制得。

优选具体制备方法如下:将100gForal AX-E全氢化松香在研磨机中研磨粉碎,制成粉化的氢化松香,备用;取30g粉化的Foral AX-E全氢化松香溶解于二氯甲烷中配制成质量浓度为50%的溶液;向上述溶液中加入7.3gN,N-二甲基甲酰胺,混合均匀后,在23℃条件下,用恒压滴液漏斗缓慢加入13g二氯亚砜,滴加完毕后,回流反应2h,结束反应,蒸馏分离去除多余的二氯亚砜,得到酰氯化的氢化松香溶液。将1kg羟值为56、氟含量为20%的羟基氟碳树脂溶解于二氯甲烷溶剂中配制成质量浓度为50%的溶液,并加入10g三乙胺,混合均匀,然后缓慢滴加上述制得的酰氯化氢化松香溶液,室温回流8h,结束反应,用去离子水洗至中性,蒸馏精制,得到侧链含有氢化松香酯基团的氢化松香改性氟碳树脂,其中羟基质量百分含量为1.5%,氟原子质量百分含量为19%,氢化松香酯基的质量百分含量为3%。

上述丙烯酸氢化松香醇酯改性氟碳树脂,由碳链为主链结构,与主链碳原子连接的侧基由氢化松香醇酯基、氟代烷酯基、羟基或烷羟基,和/或氢原子、烷基、烷氧基、羧基、酯基中的一种或多种共同构成;其中氟原子质量百分含量为1%~35%;羟基质量百分含量为0.5%~10%;氢化松香醇酯基质量百分含量为1%~25%;

上述丙烯酸氢化松香醇酯改性氟碳树脂采用氢化松香醇与丙烯酰氯或甲基丙烯酰氯反应合成丙烯酸氢化松香醇酯,再将丙烯酸氢化松香醇酯与丙烯酸羟基酯、含氟丙烯酸酯树脂、丙烯酸、丙烯酸酯经自由基共聚反应而制得。

优选地,丙烯酸氢化松香醇酯改性氟碳树脂制备方法包括如下步骤:

步骤1:将氢化松香醇溶解于二氯甲烷中配制成质量浓度为65%的溶液;

步骤2:向上述氢化松香醇溶液中加入占氢化松香醇质量32%的三乙胺、0.2%的对羟基苯甲醚,混合均匀后,在45℃条件下,缓慢加入占氢化松香醇质量28%的丙烯酰氯,滴加完毕后,回流反应6h,结束反应,分离去除沉淀物,并用去离子水洗至中性后,真空抽提去除溶剂,得到丙烯酸氢化松香醇酯;

步骤3:向质量百分含量为20%丙烯酸氢化松香醇酯中加入质量百分含量为30%、体积比为2:1的乙酸乙酯/甲苯混合溶剂、质量百分含量为30%的甲基丙烯酸十二氟庚酯、质量百分含量为10%的丙烯酸羟丁酯、质量百分含量为8.5%的甲基丙烯酸、质量百分含量为1%的过氧化二苯甲酰、质量百分含量为0.5%的十二烷基硫醇,混合均匀,制成反应溶液;

步骤4:取15%的上述反应溶液在95℃温度条件下,回流反应0.5h后,将剩余反应溶液继续缓慢滴加到反应体系中,在5h内滴加完毕,滴完后保温2h,然后停止加热,降温至室温后出料,得到丙烯酸氢化松香醇酯改性氟碳树脂;

上述颜料为超耐候颜料;

上述填料钛白粉、硫酸钡、石英粉、云母粉、滑石粉、硅藻土、碳酸钙、膨润土中的一种或多种混合物;

上述助剂为抗氧剂、紫外线吸收剂、流平剂、分散剂、偶联剂、消泡剂中的一种或多种混合物;

上述溶剂为甲苯、四氢呋喃、乙酸乙酯、乙酸丁酯、石油醚、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳中的一种或多种混合溶剂;

上述固化剂为脂肪族异氰酸酯,优选六亚甲基二异氰酸酯、异氟尔酮二异氰酸酯、环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯;

另一方面,本实施方案提供了一种改性氟碳防腐涂料的制备方法,包括如下步骤:

步骤1:将改性氟碳树脂与溶剂充分混合均匀,得到改性氟碳树脂溶液;

步骤2:将改性氟碳树脂溶液的10%~50%与助剂混合,加入纳米二氧化硅,在球磨机中球磨混合0.5h~2h;

步骤3:加入填料到球磨机中,继续球磨混合0.5h~6h;然后,继续依次加入气凝胶、颜料,球磨混合0.5h,得到预制混合浆料;

步骤4:将预制混合浆料,输送到砂磨机中,研磨搅拌至预制浆料中固体颗粒细度达到产品要求,备用;

步骤5:将砂磨机中的预制混合浆料经筛网过滤,然后在搅拌作用下,加入到剩余的90%~50%改性氟碳树脂溶液中,待充分搅拌混合均匀后,出料,得到防腐涂料的树脂组分;

步骤6:使用时将防腐涂料的树脂组分与固化剂混合均匀,得到改性氟碳防腐涂料。

以下实施例将对本发明作进一步说明,但本发明的内容并不受此实施例的限制。

实施例1

按照重量份数计,将30份多羟基氟碳树脂、10份氢化松香改性氟碳树脂、10份丙烯酸氢化松香醇酯混合均匀获得50份改性氟碳树脂,再向其中加入10份甲苯、30份乙酸丁酯,与改性氟碳树脂混合均匀,获得改性氟碳树脂溶液;取此改性氟碳树脂溶液的20%与1份KH792硅烷偶联剂混合,加入纳米二氧化硅5份,在球磨机中球磨混合1h;加入钛白粉5份、碳酸钙5份到球磨机中,继续球磨混合2h;然后,继续依次加入3份气凝胶、1份耐候性无机颜料,球磨混合0.5h,得到预制混合浆料;将预制混合浆料,输送到砂磨机中,研磨搅拌至预制浆料中固体颗粒细度小于25um,备用;将砂磨机中的预制混合浆料经筛网过滤,然后在搅拌作用下,加入到剩余80%的改性氟碳树脂溶液中,待充分搅拌混合均匀后,出料,得到防腐涂料的树脂组分;使用时将防腐涂料的树脂组分与六亚甲基二异氰酸酯固化剂混合均匀,得到改性氟碳防腐涂料。

参照化工行业标准HG/T 3792-2014《交联型氟树脂涂料》,上述方法制得改性氟碳防腐涂料,硬度为4H,中性耐盐雾实验1000h后无腐蚀现象,耐人工气候老化试验3500h不起泡、不脱落、不开裂、不粉化,防沾污性小于10%。

实施例2

将30份多羟基氟碳树脂、30份氢化松香改性氟碳树脂混合均匀获得60份改性氟碳树脂,加入50份乙酸乙酯,与改性氟碳树脂混合均匀,获得改性氟碳树脂溶液;取此改性氟碳树脂溶液的10%与1份KH550硅烷偶联剂、2份分散剂、1份消泡剂混合,加入纳米二氧化硅3份,在球磨机中球磨混合0.5h;加入碳酸钙3份、膨润土5份到球磨机中,继续球磨混合2h;然后,继续依次加入1份气凝胶、5份耐候性灰色无机颜料,球磨混合1h,得到预制混合浆料;将预制混合浆料,输送到砂磨机中,研磨搅拌至预制浆料中固体颗粒细度小于25um,备用;将砂磨机中的预制混合浆料经筛网过滤,然后在搅拌作用下,加入到剩余90%的改性氟碳树脂溶液中,待充分搅拌混合均匀后,出料,得到防腐涂料的树脂组分;使用时将防腐涂料的树脂组分与异氟尔酮二异氰酸酯固化剂混合均匀,得到改性氟碳防腐涂料。

参照化工行业标准HG/T 3792-2014《交联型氟树脂涂料》,上述方法制得改性氟碳防腐涂料,硬度为5H,中性耐盐雾实验1000h后无腐蚀现象,耐人工气候老化试验3500h不起泡、不脱落、不开裂、不粉化,防沾污性小于10%。

实施例3

将20份多羟基氟碳树脂、20份丙烯酸氢化松香醇酯混合均匀获得40份改性氟碳树脂,加入25份乙酸乙酯、5份二氯甲烷,与改性氟碳树脂混合均匀,获得改性氟碳树脂溶液;取此改性氟碳树脂溶液的50%与2份KH570硅烷偶联剂、0.5份紫外线吸收剂、1份分散剂、0.5份消泡剂、1份流平剂混合,加入纳米二氧化硅10份,在球磨机中球磨混合2h;加入钛白粉15份、碳酸钙10份到球磨机中,继续球磨混合2h;然后,继续依次加入2份气凝胶,球磨混合2h,得到预制混合浆料;将预制混合浆料,输送到砂磨机中,研磨搅拌至预制浆料中固体颗粒细度小于25um,备用;将砂磨机中的预制混合浆料经筛网过滤,然后在搅拌作用下,加入到剩余50%的改性氟碳树脂溶液中,待充分搅拌混合均匀后,出料,得到防腐涂料的树脂组分;使用时将防腐涂料的树脂组分与环己基甲烷-4,4'-二异氰酸酯固化剂混合均匀,得到改性氟碳防腐涂料。

参照化工行业标准HG/T 3792-2014《交联型氟树脂涂料》,上述方法制得改性氟碳防腐涂料,硬度为5H,中性耐盐雾实验1000h后无腐蚀现象,耐人工气候老化试验3500h不起泡、不脱落、不开裂、不粉化,防沾污性小于10%。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本发明的真正范围和精神由权利要求指出。

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