一种水性氟碳涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种水性氟碳涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 臭氧是强氧化剂，在水处理中可以用于氧化水中的各种杂质，以达到净水效果。随 着对饮用水水质的要求越来越高，臭氧被广泛应用于各行业的水处理中。臭氧氧化应用的 普遍性和臭氧的强氧化能力对与臭氧直接接触的蓄水设备及其涂料提出了严格的要求。如 何开发出一种耐臭氧的水性氟碳涂料至关重要，保证其在臭氧氧化条件下，无腐蚀产物和 溶出物进入水中，因此能够消除可能存在的各种风险，使处理水质能够满足饮用水水质的 需求。
【发明内容】
[0003] 本发明所解决的技术问题在于为了克服现有的溶剂型水性氟碳涂料中含有甲苯、 二甲苯和乙苯等有机溶剂，游离二异氰酸酯（TDI+HDI)等对人体及环境有毒害作用，现有的 水性氟碳涂料无耐臭氧性能，或者添加臭氧剂后出现产品稳定性差，无法施工的缺陷，而提 供了一种水性氟碳涂料及其制备方法。本发明的水性氟碳涂料中不含有苯、甲苯、二甲苯、 乙苯和游离二异氰酸酯（TDI+HDI)等有毒有害物质，耐臭氧性能好，无污染，具有涂料装饰 功能与保护功能，该涂料使用后的漆膜具耐臭氧性、耐水性好等优良的性能，并且该耐臭氧 水性氟碳涂料是非危险品，对生产、运输、仓储、施工没有严格的防火要求。本发明的制备方 法工艺简单，生产时对操作人员无不良影响，适于产业化生产。本发明的水性氟碳涂料产品 在臭氧氧化下无腐蚀产物和溶出物进入水中，消除可能存在的各种风险，使水质满足饮用 水水质要求，具有十分广阔的市场前景。
[0004] 本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：
[0005] 本发明提供了一种水性氟碳涂料，其原料配方包括下述质量百分比的组分：水性 氟碳乳液16. 0~51. 0%、羟乙基纤维素1. 2~3. 2%、无机颜料10. 7~19. 0%、填料17. 2~ 31. 2%、耐臭氧剂3. 0~5. 0%、润湿分散剂0. 5~2. 2%、多功能助剂0. 4~0. 9%、消泡剂 0. 2~0. 6%、增稠剂0. 2~3. 3%、杀菌剂0. 4~4. 0%、成膜助剂0. 5~2. 9%、防冻剂0. 8~ 4. 0%和水13. 9~19. 9% ;所述水性氟碳涂料的pH值为8. 0~9. 5,所述的耐臭氧剂为耐臭 氧剂BHEB、液态耐臭氧剂A0-30和耐臭氧剂MEC-75中的一种或多种。
[0006] 其中，所述的水性氟碳乳液可为本领域常规使用的各种水性氟碳乳液，较佳地选 用满足下列参数指标的水性氟碳乳液：耐水性288h无异常、耐碱性144h无异常、耐洗刷性 彡5000次、耐沾污性< 10%，对水泥混凝土及瓷砖、大理石基材附着力< 1级，Tg < 20°C，最 低成膜温度MFT彡5°C ;更佳地为上海鸿科化工有限公司生产的水性氟碳乳液HK8333-45、 长兴化学工业股份有限公司的水性氟碳乳液4303和北京恒瑞硕源科技有限公司的水性氟 碳乳液CYWF-1128Y中的一种或多种。
[0007] 其中，所述的羟乙基纤维素可为本领域常规使用的羟乙基纤维素，所述的羟乙基 纤维素较佳地满足下述指标：2wt%水溶液在23°C时的粘度< lOOOOOmPa ? s (测试方法： 23 ±0. 5 °C使用Grade H粘度计测试)。
[0008] 其中，所述的无机颜料可为本领域常规使用的耐候性达5级并且耐光性达7级的 无机颜料，可根据本领域常规方法选择无机颜料的种类和颜色。所述的无机颜料较佳地为 金红石钛白、碳黑和钴绿中的一种或多种。
[0009] 其中，所述的填料可为本领域常规使用的填料，一般其吸油量小于75g/100g，易分 散，具有抗粉化，不易沉降。所述的填料较佳地为絹云母粉、高岭土和重质碳酸钙中的一种 或多种。所述的絹云母粉较佳地为湿法絹云母粉，更佳地为滁州格锐矿业有限公司的生产 的湿法絹云母粉GA-4。所述的高岭土较佳地为1250~1500目、遮盖力强、具有极好的钛白 延展性、分散性和悬浮性佳、具有良好的防沉作用、能够提高涂料的耐洗刷性、耐磨性和耐 候性、可改善涂料的贮存稳定性的高岭土，更佳地为蒙西高岭粉体股份有限公司生产的煅 烧高岭土 MXK201、煅烧高岭土 MXK301和广东邦乐化工原料有限公司生产的煅烧高岭土 BM V60中的一种或多种。所述的重质碳酸钙较佳地为江西永丰广润化工有限公司生产的重质 碳酸钙CC-1250。
[0010] 其中，所述的耐臭氧剂BHEB由上海飞歌化工有限公司生产，所述的液态耐臭氧剂 A0-30由上海飞歌化工有限公司生产，所述的耐臭氧剂MEC-75购于上海华仲荣工贸有限公 司。
[0011] 其中，所述的润湿分散剂可为本领域常规使用的湿润分散剂，其能够降低表面张 力，具有极好的润湿和铺展能力，可提高颜料和填料的加入量而不增加粘度。所述的湿润分 散剂较佳地为聚羧酸胺盐湿润分散剂，更佳地为聚丙烯酸胺盐润湿分散剂。所述的润湿分 散剂较佳地满足下述性能指标：lwt%水溶液的pH值为6~8, lwt%水溶液的浊点为27~ 30°C，以及密度为1. 05~1. 08g/cm3,所述密度在20°C时测得。所述的润湿分散剂更佳地为 罗地亚（Rhodia)集团生产的润湿分散剂WA200Rhodia、陶氏化学公司的润湿分散剂CF-10 和润湿分散剂X-405中的一种或多种。
[0012] 其中，所述的多功能助剂可为本领域常规使用的多功能助剂，其一般用于调节耐 臭氧水性氟碳涂料的pH值，增加颜料及填料的润湿分散性和颜料的展色性。所述的多功能 助剂较佳地为陶氏化学公司生产的多功能助剂AMP-95。
[0013] 其中，所述的消泡剂可为本领域常规适用的消泡剂，其一般兼具破泡性和抑泡性。 所述的消泡剂较佳地为改性聚甲基硅氧烷类消泡剂。所述的改性聚甲基硅氧烷类消泡剂较 佳地满足下述性能指标：pH值为5~8,以及密度为0. 89~0. 95g/cm3,所述密度在20°C时 测得。所述的消泡剂更佳地为广州市睿合新材料科技有限公司提供的消泡剂RH-900、陶氏 化学有限公司提供的消泡剂BD-405消泡剂和BD-109中的一种或多种。
[0014] 其中，所述的杀菌剂可为本领域常规使用的杀菌剂，较佳地为异噻唑啉酮类 杀菌剂，其能稳定于水中且不释放游离甲醛，并对革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、 真菌和酵母菌高度有效。所述的杀菌剂更佳地为西班牙LAMIRSA实验研究院生产的 MIRECIDE-KW/600 杀菌剂。
[0015] 其中，所述的增稠剂可为本领域常规使用的增稠剂，较佳地为缔合型聚氨酯类增 稠剂，更佳地为增稠剂R278。
[0016] 其中，所述的成膜助剂可为本领域常规使用的成膜助剂，较佳地为伊士曼化工有 限公司（EASTMAN)生产的成膜助剂Texanol。
[0017] 其中，所述的防冻剂可为本领域常规使用的防冻剂，较佳地为丙二醇和/或乙二 醇。
[0018] 其中，所述的水可为本领域常规用水，较佳地为去离子水。
[0019] 在本发明的一较佳实施方式中，所述的水性氟碳涂料的原料配方包括下述质量 百分比的组分：所述水性氟碳乳液16. 0~48. 4%、所述羟乙基纤维素1. 2~3. 2%、所述无 机颜料10. 7~19. 0%、所述填料17. 2~31. 0%、所述耐臭氧剂3. 0~4. 5%、所述润湿分散 剂0. 5~2. 2%、所述多功能助剂0. 4~0. 9%、所述消泡剂0. 2~0. 6%、所述增稠剂0. 3~ 3. 3%、所述杀菌剂0. 4~4. 0%、所述成膜助剂0. 5~2. 9%、所述防冻剂0. 8~4. 0%和所述水 13. 9~19. 9% ;所述水性氟碳涂料的pH值为8. 0~9. 5,所述的耐臭氧剂为耐臭氧剂BHEB、 液态耐臭氧剂A0-30和耐臭氧剂MEC-75中的一种或多种。
[0020] 本发明还提供了一种上述水性氟碳涂料的制备方法，其包括下述步骤：按本领域 常规的水性氟碳涂料的制备方法，将所述原料配方中的各组分混合均匀即可。
[0021] 本发明中，所述的制备方法优选按下述步骤进行：
[0022] (1)将所述的羟乙基纤维素与20. 0~30. 0%的所述水混合溶解得溶液A ;将 50. 0~70. 0%的所述润湿分散剂、30. 0~50. 0%的所述多功能助剂和30. 0~50. 0%的所 述消泡剂与所述溶液A混合均匀得溶液B;将所述溶液B、所述无机颜料、所述填料、所述耐 臭氧剂和30~50%的所述水于室温下混合均匀，并研磨至所述无机颜料、所述填料的粒径 在45iim以下，得浆料C;
[0023] (2)在搅拌状态下，在所述浆料C中加入剩余的所述润湿分散剂、剩余的所述消泡 剂、剩余的所述多功能助剂、所述杀菌剂、所述水性氟碳乳液、所述成膜助剂、所述防冻剂、 所述增稠剂和剩余的所述水，混合均匀，即可；
[0024] 其中，百分比均为相对于各相应组分质量的质量百分比。
[0025] 步骤（1)中，所述混合的方法和条件均为本领域常规的方法和条件。所述的混合 较佳地采用搅拌混合的方式进行。步骤（1)更优选按下述操作进行：将所述的羟乙基纤维 素与20. 0~30. 0%的所述水以1000~1200rpm的转速搅拌混合溶解得溶液A;将50. 0~ 70. 0%的所述润湿分散剂、30. 0~50. 0%的所述多功能助剂和30. 0~50. 0%的所述消泡剂 与所述溶液A，以600~800rpm的转速搅拌混合均匀得溶液B;将所述溶液B、所述无机颜 料、所述填料、所述耐臭氧剂和30~50%的所述水于室温下以1200~1500rpm的转速搅拌 混合均匀，并研磨至所述无机颜料、所述填料的粒径在45 y m以下，得浆料C;其中，百分比 均为相对于各相应组分质量的质量百分比。
[0026] 步骤（2)中，所述搅拌的条件为本领域常规的条件。所述搅拌的转速较佳地为 600 ~800rpm。
[0027] 本发明中，所述的室温为本领域的常规定义，一般指5~40°C。
[0028] 在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实 例。
[0029] 本发明所用试剂和原料均市售可得。
[0030] 本发明的积极进步效果在于：
[0031] (1)本发明的水性氟碳涂料克服了传统的溶剂型水性氟碳涂料中含有苯、甲苯、二 甲苯和乙苯等有机溶剂、游离二异氰酸酯（TDI+HDI)等对人体及环境有害的缺陷。
[0032] (2 )本发明的水性氟碳涂料通过添加耐臭氧剂提高了水性氟碳涂料的耐臭氧性。
[0033] (3 )本发明的水性氟碳涂料V0C值远低于国家标准技术要求。本发明的涂料是非 危险品，对生产、运输、仓储、施工没有严格的防火要求，是一种环保型水性涂料。
[0034] (4)本发明的水性氟碳