一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料及其制备方法、使用方法和应用与流程

1.本发明属于涂料技术领域，具体涉及氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料及其制备方法、使用方法和应用。


背景技术：

2.聚烯烃类氟橡胶弹性体，包括偏二氟乙烯与四氟乙烯共聚的24胶，偏二氟乙烯与六氟丙烯共聚的26胶，偏二氟乙烯、四氟乙烯与六氟丙烯共聚的246胶等。因氟改性基团的引入，在所有弹性体中氟橡胶具有更佳突出的化学稳定性、耐高温性能、耐老化性能和有优良的物理机械性能。除军用以外，目前已广泛应用于汽车、石油、石油化工、工业污染控制等领域。除去制作高性能的耐高温、耐油、耐化学腐蚀的垫片、密封圈等密封件之外，在个人防护及电子消费品领域也有广阔应用场景。
3.例如cn201410712225.x中公开的一种高温型氟橡胶弹性耐磨涂料及其制备方法，所述三元高氟橡胶为主要原料，从而得到的金属橡胶复合板材类弹性耐磨涂料。所公开的配方为称取100份氟橡胶生胶、5份吸酸剂、5份润滑填料、2份硫化剂、10～30份交联剂、2～5份有机胺固化剂、500～800份有机溶剂。然而，此类涂料配方无法在氟橡胶材质上获得良好的附着力，不能对氟橡胶材质表面提供有效改变光泽、遮痕、表面滑爽性等美观作用和防涂鸦、防尘等防护效果的涂料。
4.伴随着氟橡胶使用领域的推广，其表面装饰美化和防护功能的需求日益增加。但因氟橡胶材质特殊的化学结构决定，其表面化学惰性强、表面能低，一般的涂覆类涂料不能正常附着形成稳定的化学键，少数特殊结构涂料经过表面活化处理有不稳定的附着力，仍难达到长期使用的效果。因此，亟需对现有用于氟橡胶材质的涂料进行改进。


技术实现要素：

5.本发明为了解决上述技术问题，提供一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料，无需对氟橡胶表面进行活化处理，能够有效长期附着，提供表面美化和表面防护的有机氟硅涂料。
6.本申请的第二个目的，是提供一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的制备方法。
7.本申请的第三个目的，是提供一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的使用方法。
8.本申请的第四个目的，是提供一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的应用。
9.一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料，包括以下重量份的组分：乙烯基聚硅氧烷20～30份、氟改性聚硅氧烷3～10份、含氢交联剂3.75～10份、附着力助剂2～5份、消光粉3.75～7.5份、分散剂1～3份、有机溶剂35～55份、抑制剂0.01～0.02份、金属催化剂1～5份。
10.本申请使用含有乙烯基聚硅氧烷与活泼氢基团含氢交联剂在金属催化剂的作用下在一定温度下发生的乙烯基含氢加成型反应，形成的大分子交联网状弹性体，加成型的有机硅化学结构的特殊性，具有很好的耐酸碱、耐污及耐候性，低的表面张力和优异的柔韧性，而通过化学结构改性引入苯基、氟甲基及加入刚性耐磨消光粉可提升表面磨耗性的耐
磨性能，可提供表面优良的滑爽性，进一步的，通过加入附着力助剂可提高其与氟橡胶底材的附着力，水煮、人工指甲刮擦及百格均可通过测试，用于氟橡胶底材上，附着力更好，耐磨耗性更佳，表面手感更滑爽，是一种氟橡胶底材上理想的涂料。
11.作为本发明进一步改进，所述乙烯基聚硅氧烷为甲基乙烯基聚硅氧烷、甲基苯基乙烯基聚硅氧烷、甲基苯基乙烯基硅树脂、甲基乙烯基硅树脂中的一种或几种组合，其中乙烯基在聚硅氧烷的α、ω位或中间位置。有机硅材料是一种主链为si
‑
o
‑
si结构的大分子化合物，加成型的有机硅是指使用含有乙烯基基团(乙烯基硅油/生胶/树脂及改性化合物，作为主体树脂使用)与活泼氢基团(带有氢基的硅油/树脂及改性化合物，作为固化剂使用)在铂金催化剂的作用下在一定温度下发生的乙烯基含氢加成型反应，形成的大分子交联网状弹性体，因此化学结构的特殊性，决定着其具有很好的耐酸碱、耐污及耐候性，低的表面张力和优异的柔韧性。
12.作为本发明进一步改进，所述氟改性聚硅氧烷为氟甲基聚硅氧烷、氟甲基乙烯基聚硅氧烷中的一种或组合，其中氟甲基结构为重复链接中的甲基取代物。通过化学结构改性引入氟甲基可提升表面磨耗性的耐磨性能，亦可提供表面优良的滑爽性。
13.作为本发明进一步改进，所述含氢交联剂为甲基含氢硅油、甲基苯基含氢硅油、甲基含氢硅树脂或甲基苯基含氢硅树脂中的一种或几种组合。优选甲基含氢硅油为侧含氢硅油、端含氢硅油、端侧多含氢硅油的一种或几种。使用含有乙烯基基团(乙烯基硅油/生胶/树脂及改性化合物，作为主体树脂使用)与活泼氢基团(带有氢基的硅油/树脂及改性化合物，作为固化剂使用)在铂金催化剂的作用下在一定温度下发生的乙烯基含氢加成型反应，形成的大分子交联网状弹性体，因此化学结构的特殊性，决定着其具有很好的耐酸碱、耐污及耐候性，低的表面张力和优异的柔韧性。
14.作为本发明进一步改进，所述附着力助剂为附着力促进剂、有机硅增粘剂、硅烷偶联剂、有机金属酯类偶联剂中的一种或多种组合。通过加入有机硅增粘剂等附着力促进剂及组合物，可提高其与氟橡胶底材的附着力，水煮、人工指甲刮擦及百格均可通过测试。
15.作为本发明进一步改进，所述消光粉为二氧化硅；在漆膜中起到消光的作用，使涂层具有平整细腻的外观和滑爽性的手感。为赢创德固赛ok500、ok520、c803、ts100的一种或多种。加入刚性耐磨粉体sio2、可提升表面磨耗性的耐磨性能，亦可提供表面优良的滑爽性。
16.优选的，所述分散剂为德国毕克、拜耳等助剂系列中的一种或几种。
17.所述金属催化剂为铂金系络合物。即为铂金催化剂，铂金含量为1000ppm至9000ppm。
18.作为本发明进一步改进，所述的有机溶剂为饱和烷烃的无味煤油、异构十二烷、酯类溶剂、酮类溶剂中的一种或几种组合；
19.所述抑制剂为炔醇、多乙烯基聚硅氧烷、马来酸衍生物、含氮化合物中的一种或几种组合。选自1
‑
乙炔基
‑1‑
环己醇、3,5
‑
二甲基
‑1‑
乙炔基
‑3‑
醇、四甲基四乙烯基环四硅氧烷、顺
‑
双(2
‑
甲氧乙基)马来酸酯、苯并三唑。
20.一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的制备方法，包括以下步骤：
21.(1)将乙烯基聚硅氧烷、氟改性聚硅氧烷、含氢交联剂、部分的有机溶剂、分散剂和附着力助剂加入分散容器中，设定转速为600～1000r/min，分散5～10min；
22.(2)再加入消光粉及填料，设定转速为1500～2500r/min,分散20～30min；
23.(3)加入剩余的有机溶剂和抑制剂，设定转速为400～800r/min，分散5～10min，过滤，即得。
24.步骤(1)有机溶剂的加量以混合料能够正常分散均匀并可加入后续粉体来计算，一般为整体溶剂的30％
‑
50％。填料包括重量份以下组分：色粉0～8份、珠光粉0～4份、功能性耐磨粉0～1份。通过加入各类色粉，可提供不同颜色的表面效果及图案，加入珠光粉和功能性耐磨粉可提供耐磨。
25.一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的使用方法，将涂料、铂金催化剂、稀释剂按照一定比例配置，使其粘度为9.0s～12.0s的可喷涂施工状态及烘烤固化状态，采用喷涂作业，使漆膜涂层厚度为5～50μm，喷涂后在100～200℃温度下烘烤10～120min，稀释剂为常规稀释剂。
26.一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料在氟橡胶弹性体上的应用。氟橡胶弹性体包括偏二氟乙烯与四氟乙烯共聚的24胶，偏二氟乙烯与六氟丙烯共聚的26胶，偏二氟乙烯、四氟乙烯与六氟丙烯共聚的246胶等氟橡胶共聚物等多种氟橡胶弹性体材料。
27.本发明相对于现有技术，有以下优点：
28.本申请提供一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料，包括乙烯基聚硅氧烷20～30份、氟改性聚硅氧烷3～10份、含氢交联剂3.75～10份、附着力助剂2～5份、消光粉3.75～7.5份、分散剂1～3份、有机溶剂35～55份、抑制剂0.01～0.02份、金属催化剂1～5份，附着力更好，耐磨耗性更佳，表面手感更滑爽，使用含有乙烯基聚硅氧烷与活泼氢基团含氢交联剂在金属催化剂的作用下在一定温度下发生的乙烯基含氢加成型反应，形成的大分子交联网状弹性体，加成型的有机硅化学结构的特殊性，具有很好的耐酸碱、耐污及耐候性，低的表面张力和优异的柔韧性，而通过化学结构改性引入苯基、氟甲基及加入刚性耐磨消光粉可提升表面磨耗性的耐磨性能，可提供表面优良的滑爽性，进一步的，通过加入附着力助剂可提高其与氟橡胶底材的附着力，水煮、人工指甲刮擦及百格均可通过测试，用于氟橡胶底材上，附着力更好，耐磨耗性更佳，表面手感更滑爽，是一种氟橡胶底材上理想的涂料，无需对氟橡胶表面进行活化处理，能够有效长期附着，提供表面美化和表面防护的有机氟硅涂料。
29.本申请提供一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的制备方法，制备方法简单，无需对氟橡胶表面进行活化处理，能够有效长期附着，提供表面美化和表面防护的有机氟硅涂料，通过加入各类色粉，可提供不同颜色的表面效果及图案，本制备方法无需对氟橡胶表面进行活化处理，能够有效长期附着，提供表面美化和表面防护的有机氟硅涂料。
30.本申请提供一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的使用方法，喷涂方法简便，可提高其与氟橡胶底材的附着力，水煮、人工指甲刮擦及百格均可通过测试，使用沸水蒸煮120min，表面未见起泡、脱落等不良，附着力测试无异常。固化后漆膜的表面张力低，水接触角≥140
°
，属于一种耐污、防尘涂层，具有稳定的附着力，达到长期使用的效果。
31.本申请提供一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的应用，用于氟橡胶底材上，附着力更好，耐磨耗性更佳，表面手感更滑爽，是一种氟橡胶底材上理想的涂料，氟橡胶弹性体包括偏二氟乙烯与四氟乙烯共聚的24胶，偏二氟乙烯与六氟丙烯共聚的26胶，偏二氟乙烯、四氟乙烯与六氟丙烯共聚的246胶等氟橡胶共聚物等多种氟橡胶弹性体材料，本申请的有机氟硅涂料应用在氟橡胶弹性体，具有以下功能效果，氙气灯老化测试，使用340nm波段辐
照度为0.55w/m2条件测试1000小时，无异常；使用恒温恒湿设备，设定条件为80℃/80％rh，连续测试168h，无异常；使用多功能摩擦仪，使用7017r橡皮，附加500g砝码在40～60次/min条件测试，500次无破损；使用te
‑
30震动摩擦设备，连续测试2小时，无1mm*1mm或超过20mm以上的磨损；表面涂覆防晒霜、凡士林、ph4.7/9.5人工汗液、肥皂水、植物油等，设定条件为55℃/95％rh，连续测试168h，无异常；冷热冲击设备，设定为80℃*1h～
‑
40℃*1h(15秒转换)，测试27个循环，无异常；盐雾测试，5％nacl，喷雾箱温度35℃，盐水吸入量1ml/h，300小时无异常；涂层使用iso10993进行生物相容性测试，可通过；使用rohs2.0条件测试，可通过；满足pah和reach的要求。
具体实施方式
32.下面对本发明技术作具体说明：
33.结合具体实施例1
‑
5和对比例1
‑
4说明本发明的具体技术方案：
34.实施例1：
35.一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的制备方法，包括以下步骤：按表1配比准备各原料，将乙烯基聚硅氧烷、氟改性聚硅氧烷、含氢交联剂、40％有机溶剂、分散剂和附着力助剂加入分散容器中，设定转速为800r/min，分散8min；设定转速为500r/min并随粘度提升逐步提升转速，逐步徐缓加入消光粉，至完全加入，设定转速为2500r/min,分散20min；加入剩余的有机溶剂和抑制剂，设定转速为400r/min，分散10min，使用200目2层滤布过滤一次，即得。
36.将涂料、铂金催化剂、稀释剂按照一定比例配置，使其粘度为9.0s～12.0s的可喷涂施工状态及烘烤固化状态，采用喷涂作业喷涂在氟橡胶底材上，使漆膜涂层厚度为10
±
2μm，喷涂后在150℃温度下烘烤60min。
37.实施例2：
38.一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的制备方法，包括以下步骤：按表1配比准备各原料，将乙烯基聚硅氧烷、氟改性聚硅氧烷、含氢交联剂、30％有机溶剂、分散剂和附着力助剂加入分散容器中，设定转速为900r/min，分散7min；设定转速为500r/min并随粘度提升逐步提升转速，逐步徐缓加入消光粉，至完全加入，设定转速为1500r/min,分散30min；加入剩余的有机溶剂和抑制剂，设定转速为800r/min，分散6min，使用200目2层滤布过滤一次，即得。
39.将涂料、铂金催化剂、稀释剂按照一定比例配置，使其粘度为9.0s～12.0s的可喷涂施工状态及烘烤固化状态，采用喷涂作业喷涂在氟橡胶底材上，使漆膜涂层厚度为10
±
2μm，喷涂后在120℃温度下烘烤80min。
40.实施例3：
41.一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的制备方法，包括以下步骤：按表1配比准备各原料，将乙烯基聚硅氧烷、氟改性聚硅氧烷、含氢交联剂、50％有机溶剂、分散剂和附着力助剂加入分散容器中，设定转速为1000r/min，分散6min；设定转速为500r/min并随粘度提升逐步提升转速，逐步徐缓加入消光粉，至完全加入，设定转速为2000r/min,分散25min；加入剩余的有机溶剂和抑制剂，设定转速为600r/min，分散7min，使用200目2层滤布过滤一次，即得。
42.将涂料、铂金催化剂、稀释剂按照一定比例配置，使其粘度为9.0s～12.0s的可喷涂施工状态及烘烤固化状态，采用喷涂作业喷涂在氟橡胶底材上，使漆膜涂层厚度为10
±
2μm，喷涂后在200℃温度下烘烤120min。
43.实施例4：
44.一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的制备方法，包括以下步骤：按表1配比准备各原料，将乙烯基聚硅氧烷、氟改性聚硅氧烷、含氢交联剂、35％有机溶剂、分散剂和附着力助剂加入分散容器中，设定转速为700r/min，分散8min；设定转速为500r/min并随粘度提升逐步提升转速，逐步徐缓加入消光粉及其他填料，至完全加入，设定转速为2200r/min,分散28min；加入剩余的有机溶剂和抑制剂，设定转速为500r/min，分散9min，使用200目2层滤布过滤一次，即得。
45.将涂料、铂金催化剂、稀释剂按照一定比例配置，使其粘度为9.0s～12.0s的可喷涂施工状态及烘烤固化状态，采用喷涂作业喷涂在氟橡胶底材上，使漆膜涂层厚度为10
±
2μm，喷涂后在180℃温度下烘烤100min。
46.实施例5：
47.一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的制备方法，包括以下步骤：按表1配比准备各原料，将乙烯基聚硅氧烷、氟改性聚硅氧烷、含氢交联剂、45％有机溶剂、分散剂和附着力助剂加入分散容器中，设定转速为600r/min，分散10min；设定转速为500r/min并随粘度提升逐步提升转速，逐步徐缓加入消光粉及其他填料，至完全加入，设定转速为1800r/min,分散26min；加入剩余的有机溶剂和抑制剂，设定转速为800r/min，分散5min，使用200目2层滤布过滤一次，即得。
48.将涂料、铂金催化剂、稀释剂按照一定比例配置，使其粘度为9.0s～12.0s的可喷涂施工状态及烘烤固化状态，采用喷涂作业喷涂在氟橡胶底材上，使漆膜涂层厚度为10
±
2μm，喷涂后在140℃温度下烘烤80min。
49.对比例1：
50.一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的制备方法，包括以下步骤：按表1配比准备各原料，将乙烯基聚硅氧烷、氟改性聚硅氧烷、含氢交联剂、40％有机溶剂、分散剂加入分散容器中，设定转速为800r/min，分散8min；设定转速为500r/min并随粘度提升逐步提升转速，逐步徐缓加入消光粉，至完全加入，设定转速为2500r/min,分散20min；加入剩余的有机溶剂和抑制剂，设定转速为400r/min，分散10min，使用200目2层滤布过滤一次，即得。
51.将涂料、铂金催化剂、稀释剂按照一定比例配置，使其粘度为9.0s～12.0s的可喷涂施工状态及烘烤固化状态，采用喷涂作业喷涂在氟橡胶底材上，使漆膜涂层厚度为10
±
2μm，喷涂后在150℃温度下烘烤60min。
52.对比例2：
53.一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的制备方法，包括以下步骤：按表1配比准备各原料，将乙烯基聚硅氧烷、含氢交联剂、30％有机溶剂、分散剂和附着力助剂加入分散容器中，设定转速为900r/min，分散7min；设定转速为500r/min并随粘度提升逐步提升转速，逐步徐缓加入消光粉，至完全加入，设定转速为1500r/min,分散30min；加入剩余的有机溶剂和抑制剂，设定转速为800r/min，分散6min，使用200目2层滤布过滤一次，即得。
54.将涂料、铂金催化剂、稀释剂按照一定比例配置，使其粘度为9.0s～12.0s的可喷
涂施工状态及烘烤固化状态，采用喷涂作业喷涂在氟橡胶底材上，使漆膜涂层厚度为10
±
2μm，喷涂后在120℃温度下烘烤80min。
55.对比例3：
56.一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的制备方法，包括以下步骤：按表1配比准备各原料，将乙烯基聚硅氧烷、氟改性聚硅氧烷、含氢交联剂、50％有机溶剂、分散剂和附着力助剂加入分散容器中，设定转速为1000r/min，分散6min；设定转速为500r/min并随粘度提升逐步提升转速，逐步徐缓加入消光粉，至完全加入，设定转速为2000r/min,分散25min；加入剩余的有机溶剂和抑制剂，设定转速为600r/min，分散7min，使用200目2层滤布过滤一次，即得。
57.将涂料、铂金催化剂、稀释剂按照一定比例配置，使其粘度为9.0s～12.0s的可喷涂施工状态及烘烤固化状态，采用喷涂作业喷涂在氟橡胶底材上，使漆膜涂层厚度为10
±
2μm，喷涂后在200℃温度下烘烤120min。
58.对比例4：
59.一种氟橡胶弹性体用有机氟硅涂料的制备方法，包括以下步骤：按表1配比准备各原料，将乙烯基聚硅氧烷、氟改性聚硅氧烷、含氢交联剂、35％有机溶剂、分散剂和附着力助剂加入分散容器中，设定转速为700r/min，分散8min；设定转速为500r/min并随粘度提升逐步提升转速，逐步徐缓加入消光粉及其他填料，至完全加入，设定转速为2200r/min,分散28min；加入剩余的有机溶剂和抑制剂，设定转速为500r/min，分散9min，使用200目2层滤布过滤一次，即得。
60.将涂料、铂金催化剂、稀释剂按照一定比例配置，使其粘度为9.0s～12.0s的可喷涂施工状态及烘烤固化状态，采用喷涂作业喷涂在氟橡胶底材上，使漆膜涂层厚度为10
±
2μm，喷涂后在180℃温度下烘烤100min。
61.表1：实施例1～5和对比例1～4的中氟橡胶弹性体上用有机氟硅涂料的配方(单位：重量份)
[0062][0063]
将实施例1
‑
5和对比例1
‑
4所制得的有机氟硅涂料产品进行性能测试，性能测试标准和方法如表2所示，测试结果如表3所示：
[0064]
表2：性能测试标准和方法
[0065][0066]
表3：测试结果
[0067][0068]
由测试结果可知，本发明提供的氟橡胶弹性体上用的有机氟硅涂料用于氟橡胶底材上，附着力更好，耐磨耗性更佳，表面手感更滑爽，是一种氟橡胶底材上理想的涂料。并且具有以下的附加功能效果，使用沸水蒸煮120min，表面未见起泡、脱落等不良，附着力测试无异常。固化后漆膜的表面张力低，水接触角≥140
°
，属于一种耐污、防尘涂层。氙气灯老化测试，使用340nm波段辐照度为0.55w/m2条件测试1000小时，无异常；使用恒温恒湿设备，设定条件为80℃/80％rh，连续测试168h，无异常；使用多功能摩擦仪，使用7017r橡皮，附加500g砝码在40～60次/min条件测试，500次无破损；使用te
‑
30震动摩擦设备，连续测试2小时，无1mm*1mm或超过20mm以上的磨损；表面涂覆防晒霜、凡士林、ph4.7/9.5人工汗液、肥皂水、植物油等，设定条件为55℃/95％rh，连续测试168h，无异常；冷热冲击设备，设定为80℃*1h～
‑
40℃*1h(15秒转换)，测试27个循环，无异常；盐雾测试，5％nacl，喷雾箱温度35℃，盐水吸入量1ml/h，300小时无异常；涂层使用iso10993进行生物相容性测试，可通过；使用rohs2.0条件测试，可通过；满足pah和reach的要求。