[发明专利]一种水性聚偏二氟乙烯涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种水性聚偏二氟乙烯涂料，其按原料重量份计包括如下组分：改性聚偏二氟乙烯乳液40～60份、海藻酸钠水溶液5～10份、固化剂2～7份、颜填料15～35份、助剂7～15份、溶剂5～35份，所述改性聚偏二氟乙烯乳液经甲基丙烯酸2‑羟乙酯和氧乙烯甲基丙烯酸酯接枝改性。本发明选用经甲基丙烯酸2‑羟乙酯和氧乙烯甲基丙烯酸酯接枝的改性聚偏二氟乙烯乳液，使聚偏二氟乙烯树脂具有亲水性的侧键，将树脂基体由纯PVDF树脂的强疏水性改性为具有两亲性，并以改性聚偏二氟乙烯乳液作为主要成膜物，辅以海藻酸钠水溶液进一步提高树脂体系的水溶性，从而获得综合性能媲美现有溶剂型氟碳涂料的水性聚偏二氟乙烯涂料。

技术领域

本发明涉及涂料领域，特别涉及一种聚偏二氟乙烯涂料及其制备方法。

背景技术

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，聚偏二氟乙烯涂膜还具有突出的耐化学腐蚀、耐氧化性、机械强度和韧性等。然而目前市场上的聚偏二氟乙烯涂料多为溶剂型或粉末型，其主要原因是氟原子的电负性大，即氟碳键具有优越的牢固性和对称性，但在赋予聚偏二氟乙烯涂料优异的综合性能的同时亦大大降低了其表面张力等特性，使得聚偏二氟乙烯涂料呈强疏水性，且聚偏二氟乙烯树脂基体本身对颜填料的润湿性和对助剂的相容性较差。而溶剂型的聚偏二氟乙烯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，另外粉末型的聚偏二氟乙烯涂料存在固化温条件苛刻，施工难度大等缺点，这些都是制约聚偏二氟乙烯涂料广泛应用的因素。因此，目前市场上的聚偏二氟乙烯涂料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聚偏二氟乙烯涂料。所以，聚偏二氟乙烯涂料的水性化是其进一步发展应用的必然出路。

发明内容

本发明的目的在于上述现有技术的不足，提供一种水性聚偏二氟乙烯涂料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：一种水性聚偏二氟乙烯涂料，其按原料重量份计包括如下组分：改性聚偏二氟乙烯乳液40～60份、海藻酸钠水溶液5～10份、固化剂2～7份、颜填料15～35份、助剂7～15份、溶剂5～35份，所述改性聚偏二氟乙烯乳液经甲基丙烯酸2-羟乙酯和氧乙烯甲基丙烯酸酯接枝改性。

具体地，甲基丙烯酸2-羟乙酯和氧乙烯甲基丙烯酸酯的结构能通过自由基引发剂接枝到聚偏二氟乙烯基体上，且相较于其他的改性单体，甲基丙烯酸2-羟乙酯上的羟基与酯基和氧乙烯甲基丙烯酸酯上的醚基与酯基更易与水形成分子间的氢键，能赋予聚偏二氟乙烯侧链良好的亲水性，从而有效地改善聚偏二氟乙烯基体的亲水性能。而海藻酸钠作为天然多糖，其表面具有大量亲水性的羟基、酯基和醚基，其成膜性能强。相比众多的亲水性物质，特定量的海藻酸钠意外地能够进一步同时提高氟碳树脂体系与水的相容性及成膜性能。

作为上述方案的进一步改进，所述改性聚偏二氟乙烯乳液按原料重量份计包括聚偏二氟乙烯树脂粉末10～15份、改性剂5～10份、引发剂0.5～1份、溶剂60～75份，其中所述改性剂由聚甲基丙烯酸2-羟乙酯和聚氧乙烯甲基丙烯酸酯组成。

作为上述方案的进一步改进，所述引发剂为BPO或AIBN。具体地，引发剂的特殊选用有利于促进聚偏二氟乙烯树脂与改性剂的聚合反应。

作为上述方案的进一步改进，所述改性聚偏二氟乙烯乳液的制备方法包括如下步骤：

1)将聚偏二氟乙烯树脂粉末分散到由磷酸三乙酯和酰胺按体积比为1:2～3混合而成的溶剂中，加热至50～80℃，搅拌15～30min充分反应，加入纯化的改性剂，混合均匀；

2)在氮气气氛中加入引发剂，在70～80℃的氮气气氛中下继续搅拌反应6～8h，撤去氮气气氛，加入去离子水，得到沉淀粗产物；

3)沉淀粗产物真空过滤成滤饼，洗涤烘干，得到改性聚偏二氟乙烯树脂；