玄武岩鳞片丙烯酸树脂复合改性聚偏氟乙烯涂料
阅读说明：本技术 玄武岩鳞片丙烯酸树脂复合改性聚偏氟乙烯涂料 (Basalt flake acrylic resin composite modified polyvinylidene fluoride coating ) 是由 白永平 曹柏青 安英斌 王建伟 张小娟 于 2021-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及聚偏氟乙烯涂料技术领域,尤其涉及玄武岩鳞片丙烯酸树脂复合改性聚偏氟乙烯涂料,涂料组合物按质量百分数计算含量,至少包括：聚偏氟乙烯水性乳液：10-20％；改性填料：5-25％；聚丙烯酸树脂：1-8％；溶剂：47-76％；涂料的制备方法包括以下步骤：S1、聚偏氟乙烯水性乳液的制备,S2、改性填料的制备,S3、涂料制备,该发明制备的涂料具有良好的机械韧性、高硬度、耐紫外辐射、耐候性,玄武岩鳞片的添加,其在涂料中产生的“迷宫效应”可有效提高腐蚀介质的渗透路径,且改性后玄武岩鳞片与涂料的结合性好,易分散,且稳定性高,其自身优异的耐氯侵蚀性、耐辐射性、耐酸碱性等也发挥作用,进一步加强了涂料的性能。(The invention relates to the technical field of polyvinylidene fluoride coatings, in particular to a basalt flake acrylic resin composite modified polyvinylidene fluoride coating, which comprises the following components in percentage by mass: polyvinylidene fluoride aqueous emulsion: 10 to 20 percent; modified filler: 5 to 25 percent; polyacrylic acid resin: 1 to 8 percent; solvent: 47-76%; the preparation method of the coating comprises the following steps: s1, preparing polyvinylidene fluoride aqueous emulsion, S2, preparing modified filler, S3 and preparing coating, wherein the coating prepared by the invention has good mechanical toughness, high hardness, ultraviolet radiation resistance and weather resistance, and the addition of basalt flakes can effectively improve the permeation path of corrosive media due to the labyrinth effect generated in the coating, and the modified basalt flakes are good in binding property with the coating, easy to disperse and high in stability, and play a role in excellent chlorine corrosion resistance, radiation resistance, acid and alkali resistance and the like, so that the performance of the coating is further enhanced.)
技术领域
本发明涉及聚偏氟乙烯涂料技术领域，尤其涉及玄武岩鳞片丙烯酸树脂复合改性聚偏氟乙烯涂料。
背景技术
聚偏氟乙烯(PVDF)涂料具有极佳的耐候性能和绝缘性能，且耐冲击性、耐热性、耐化学品性、耐油性、耐污染性能优异，目前已被广泛用于户外家具、器材，以及化工设备、管道等的涂装。随着社会的发展，人们对涂料的性能提出了更高的要求，现有的聚偏氟乙烯涂料其防腐性能需进一步改善。
玄武岩鳞片是一种新型鳞片材料，是选用性能优良的天然玄武岩矿石经高温熔融、澄清、均化成型、筛选等特殊加工工艺而成的新型材料，呈现透明或深绿色片状结构，厚度一般在3μm左右，尺寸一般在25μm-3mm。玄武岩鳞片由于铁氧化物、二氧化钛、氧化铝、氧化钙含量高而其中碱性氧化物含量较少，因此不仅能产生屏蔽效应，而且在耐酸碱和耐腐蚀性能方面也有独特的优势。玄武岩鳞片添加到树脂中，可以将树脂分割成很多小的空间，有效改善树脂内部应力集中的现象，并且鳞片之间形成错层排列，可以使介质渗入变得迂回曲折，从而增加腐蚀介质扩散到基体树脂的路径和渗入基体的时间，从而提高涂层的防腐性能，但是玄武岩鳞片作为无机填料加入到树脂中，其密度大于树脂，且由于其表面惰性使得在树脂中的分散性和稳定性都比较差，容易沉降，与树脂间的界面作用比较差且玄武岩鳞片的排列方式难控制，会导致涂层的性能下降，因此，提高玄武岩鳞片在树脂中的分散性和界面效应，是提高玄武岩鳞片与树脂复合材料性能的关键。
因此，我们提出了玄武岩鳞片丙烯酸树脂复合改性聚偏氟乙烯涂料用于解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的玄武岩鳞片丙烯酸树脂复合改性聚偏氟乙烯涂料。
玄武岩鳞片丙烯酸树脂复合改性聚偏氟乙烯涂料，涂料组合物按质量百分数计算含量，至少包括：聚偏氟乙烯水性乳液：10-20％；改性填料：5-25％；聚丙烯酸树脂：1-8％；溶剂：47-76％；
涂料的制备方法包括以下步骤：
S1、聚偏氟乙烯水性乳液的制备：将丙烯酸乳液与聚偏氟乙烯进行混合，形成聚偏氟乙烯水性乳液，丙烯酸乳液占聚偏氟乙烯水性乳液总质量的20-30％；
S2、改性填料的制备：将玄武岩鳞片加入到助剂中，加入表面处理催化剂，边搅拌边滴加表面处理剂，控制反应温度为30-60℃，滴加时间为0.5-3h，滴完后保温1-4h，滤去助剂，强制对流干燥后，得到改性填料备用，表面处理剂与玄武岩鳞片的质量比为(0.3-2)：1；
S3、涂料制备：将聚偏氟乙烯水性乳液、改性填料、聚丙烯酸树脂和溶剂加入配料容器中，初步混合均匀后，以高速分散的方式制备涂料分散浆，高速分散时间为30-90min，得到玄武岩鳞片丙烯酸树脂复合改性聚偏氟乙烯涂料。
优选的，所述溶剂为甲基异丁基酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲苯、甲苯、二甲基甲酰胺、乙酸丁酯、乙酸乙酯、环己酮中的一种或几种的混合物。
优选的，所述助剂为甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮中的一种或几种的混合物。
优选的，所述表面处理催化剂为环烷酸钴、环烷酸锌、环烷酸钙、异辛酸钾、异辛酸锌、乙酸锌、乙醇钠、氢氧化钾、氢氧化钙一种或几种的混合物，所述表面处理催化剂与玄武岩鳞片的质量比为(0.005-0.03)：1。
优选的，所述表面处理剂为：3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基甲基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。
优选的，所述初步混合的搅拌速度为500-700rpm，高速分散的搅拌速度为3600-4500rpm。
本发明的有益效果是：该发明制备的涂料具有良好的机械韧性、高硬度、耐紫外辐射、耐候性，玄武岩鳞片的添加，其在涂料中产生的“迷宫效应”可有效提高腐蚀介质的渗透路径，且改性后玄武岩鳞片与涂料的结合性好，易分散，且稳定性高，玄武岩鳞片还能够补偿聚四氟乙烯涂层与基体结合力差的问题，其自身优异的耐氯侵蚀性、耐辐射性、耐酸碱性等也发挥作用，进一步加强了涂料的性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
实施例1
玄武岩鳞片丙烯酸树脂复合改性聚偏氟乙烯涂料，涂料组合物按质量百分数计算含量，包括：聚偏氟乙烯水性乳液：10％；改性填料：13％；聚丙烯酸树脂：1％；乙酸乙酯溶剂：76％；
涂料的制备方法包括以下步骤：
S1、聚偏氟乙烯水性乳液的制备：将丙烯酸乳液与聚偏氟乙烯进行混合，形成聚偏氟乙烯水性乳液，丙烯酸乳液占聚偏氟乙烯水性乳液总质量的20％；
S2、改性填料的制备：
将玄武岩鳞片加入到甲醇助剂中；
加入环烷酸钙表面处理催化剂，表面处理催化剂与玄武岩鳞片的质量比为0.005：1；
边搅拌边滴加3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷表面处理剂，表面处理剂与玄武岩鳞片的质量比为0.3：1，控制反应温度为30℃，滴加时间为0.5h，滴完后保温1h，滤去助剂；
强制对流干燥后，得到改性填料备用；
S3、涂料制备：将聚偏氟乙烯水性乳液、改性填料、聚丙烯酸树脂和溶剂加入配料容器中，初步混合的搅拌速度为500rpm，初步混合均匀后，以高速分散的方式制备涂料分散浆，高速分散的搅拌速度为3600rpm，高速分散时间为30min，得到玄武岩鳞片丙烯酸树脂复合改性聚偏氟乙烯涂料。
进一步的，溶剂为甲基异丁基酮、N-甲基吡咯烷酮、二甲苯、甲苯、二甲基甲酰胺、乙酸丁酯、乙酸乙酯、环己酮中的一种或几种的混合物。
进一步的，助剂为甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮中的一种或几种的混合物。
进一步的，表面处理催化剂为环烷酸钴、环烷酸锌、环烷酸钙、异辛酸钾、异辛酸锌、乙酸锌、乙醇钠、氢氧化钾、氢氧化钙一种或几种的混合物。
进一步的，表面处理剂为：3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基甲基二乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种的混合物。
实施例2
玄武岩鳞片丙烯酸树脂复合改性聚偏氟乙烯涂料，涂料组合物按质量百分数计算含量，包括：聚偏氟乙烯水性乳液：20％；改性填料：25％；聚丙烯酸树脂：8％；N-甲基吡咯烷酮溶剂：47％；
涂料的制备方法包括以下步骤：
S1、聚偏氟乙烯水性乳液的制备：将丙烯酸乳液与聚偏氟乙烯进行混合，形成聚偏氟乙烯水性乳液，丙烯酸乳液占聚偏氟乙烯水性乳液总质量的30％；
S2、改性填料的制备：
将玄武岩鳞片加入到丙酮助剂中；
加入氢氧化钾表面处理催化剂，表面处理催化剂与玄武岩鳞片的质量比为0.03：1；
边搅拌边滴加3-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷表面处理剂，表面处理剂与玄武岩鳞片的质量比为2：1，控制反应温度为60℃，滴加时间为3h，滴完后保温4h，滤去助剂；
强制对流干燥后，得到改性填料备用；
S3、涂料制备：将聚偏氟乙烯水性乳液、改性填料、聚丙烯酸树脂和溶剂加入配料容器中，初步混合的搅拌速度为700rpm，初步混合均匀后，以高速分散的方式制备涂料分散浆，高速分散的搅拌速度为4500rpm，高速分散时间为90min，得到玄武岩鳞片丙烯酸树脂复合改性聚偏氟乙烯涂料。
实施例3
玄武岩鳞片丙烯酸树脂复合改性聚偏氟乙烯涂料，涂料组合物按质量百分数计算含量，包括：聚偏氟乙烯水性乳液：15％；改性填料：20％；聚丙烯酸树脂：6％；二甲苯溶剂：59％；
涂料的制备方法包括以下步骤：
S1、聚偏氟乙烯水性乳液的制备：将丙烯酸乳液与聚偏氟乙烯进行混合，形成聚偏氟乙烯水性乳液，丙烯酸乳液占聚偏氟乙烯水性乳液总质量的25％；
S2、改性填料的制备：
将玄武岩鳞片加入到助剂中，助剂为乙酸乙酯和乙醇的混合物；
加入环烷酸钴表面处理催化剂，表面处理催化剂与玄武岩鳞片的质量比为0.02：1；
边搅拌边滴加甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷表面处理剂，表面处理剂与玄武岩鳞片的质量比为1：1，控制反应温度为45℃，滴加时间为2h，滴完后保温2h，滤去助剂；
强制对流干燥后，得到改性填料备用；
S3、涂料制备：将聚偏氟乙烯水性乳液、改性填料、聚丙烯酸树脂和溶剂加入配料容器中，初步混合的搅拌速度为600rpm，初步混合均匀后，以高速分散的方式制备涂料分散浆，高速分散的搅拌速度为4000rpm，高速分散时间为60min，得到玄武岩鳞片丙烯酸树脂复合改性聚偏氟乙烯涂料。
对比例1，
与实施例3相比，未添加改性填料，其余部分与实施例3相同。
对比例2，
与实施例3相比，添加了等质量的玄武岩鳞片来代替改性填料，其余部分与实施例3相同。
将上述三个实施例及两个对比例的涂料进行测试，测试结果统计如表1；
表1
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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