一种环保型双组分水性氟碳涂料及其制备方法与流程

本发明涉及涂料，具体涉及一种环保型双组分水性氟碳涂料及其制备方法。

背景技术：

1、氟碳涂料具有优异的耐候性、耐化学腐蚀性、耐沾污性，是一种性能优异的防腐蚀面漆。大型钢结构、重防腐、高耐候等要求较高的项目一般会选用性能优异的氟碳涂料，可以大大减少后期的维护成本。

2、溶剂型氟碳涂料已经开始在不同领域特别是防腐蚀领域得到了广泛的应用，很多溶剂型氟碳涂料的项目经过二十多年的考验后依然保持了一定的光泽、色彩，没有出现严重的腐蚀情况，足以证明氟碳涂料在高端领域具有较强的竞争力。但是随着我国法律、法规对环保要求越来越高，其中对挥发性有机化合物(voc)的排放限制越来越严，造成溶剂型氟碳涂料在某些时候无法满足排放要求，因此溶剂型氟碳涂料的水性化就成了一种趋势。

3、水性氟碳涂料具有环境危害小、施工方便、安全性好、易于储存运输等优点，今后应用会越来越广泛，有望在未来完全取代溶剂型氟碳涂料，其中单组分热塑性水性氟碳涂料已经在建筑外墙得到了推广和应用，但在防腐领域热塑性水性氟碳涂料在性能上与溶剂型氟碳涂料尚有较大的差距。如果想要在性能接近溶剂型氟碳涂料，必须采用外交联的双组分水性氟碳涂料。

4、水性涂料虽然以水为稀释剂，但溶剂(也叫作助溶剂、成膜助剂)在水性涂料中也是必不可少的。成膜助剂的作用是帮助成膜，如果在水性涂料中不加入成膜助剂，可能会出现漆膜开裂等表面异常的现象。例如某种成膜物质本身最低成膜温度为25℃，加入成膜助剂可以帮助降低成膜温度，5℃就能更好的成膜，形成更致密的漆膜。助溶剂的作用是控制双组分漆膜的干燥速度，加入快干型的助溶剂会导致漆膜起痱子、表面流平差的问题，加入慢干型的助溶剂会导致漆膜长期不干、表面积灰等缺陷。成膜助剂、助溶剂是水性漆voc的主要来源。

5、因此，如何提供一种防腐蚀性能优异的环保型双组分水性氟碳涂料成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种环保型双组分水性氟碳涂料及其制备方法，所述的环保型双组分水性氟碳涂料耐腐蚀性能优异、耐候性优异、光泽度高、硬度高，所述的双组份水性氟碳涂料不加入任何含voc的成分，真正的实现了零voc，具有良好的环保性和广泛的应用前景。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种环保型双组分水性氟碳涂料，包括a组分和b组分；

4、所述a组分包括以下重量份的组分：55～70份水性氟碳树脂、5～15份水、15～25份颜料、0.5～2份分散剂、0.5～2份润湿分散剂a、0.5～2份润湿剂、0.5～1.5份增稠剂、0.2～1份流平剂、0.2～0.6份消泡剂；

5、所述b组分包括以下重量份的组分：11～17份无溶剂型水性异氰酸酯固化剂、0～2份润湿分散剂b；

6、所述水性氟碳树脂的含氟量为24～25wt％，羟基含量为2.6～3.1wt％。

7、本发明通过将上述各原料按照特定的重量份进行组合，在不加入助溶剂和成膜助剂的前提下，得到了耐腐蚀性能优异、耐候性优异、光泽度高、硬度高的双组份水性氟碳涂料，所述的双组份水性氟碳涂料不加入任何含voc的成分，真正的实现了零voc，具有良好的环保性和广泛的应用前景。

8、本发明创造性的采用含氟量为24～25wt％，羟基含量为2.6～3.1wt％的水性氟碳树脂，此种氟含量和羟基含量的树脂，f元素直接连接在主链上，能够在体系中交联形成三维互穿的交联网络，有效的提高体系的耐腐蚀性能、耐老化性能和硬度。

9、本发明的发明人研究发现，若所述的f元素含量不够或者f元素连接在支链，将导致体系的耐腐蚀性能、耐老化性能和硬度显著下降，若所述的羟基含量过低，交联度不够，若所述的羟基含量太高，过度交联，导致体系相容性不好，稳定性下降，因此也导致性能下降。

10、优选的，具有代表性的水性氟碳树脂为水性氟碳树脂eterflon 43302、水性氟碳树脂wfd-2245。

11、其中，水性氟碳树脂eterflon 43302的氟含量为24wt％，羟基含量为2.6wt％。

12、水性氟碳树脂wfd-2245的氟含量为25wt％，羟基含量为3.03wt％。

13、作为本发明的优选实施方案，所述无溶剂型水性异氰酸酯固化剂为hdi亲水性三聚体，所述无溶剂型水性异氰酸酯固化剂在25℃下的粘度≤2500mpa.s。

14、优选的，所述无溶剂型水性异氰酸酯固化剂nco含量为17.2～17.8wt％

15、本发明的发明人发现，由于本发明的体系是完全不含有溶剂的，因此，需要加入粘度≤2500mpa.s的亲水性三聚体，才能上述特定的水性氟碳树脂形成三维互穿的交联网络，有效的提高体系的耐腐蚀性能、耐老化性能和硬度，若采用其他的固化剂，要么导致出现油水不相容的浑浊情况，要么无法分散均匀，因此，本发明需要采用粘度≤2500mpa.s的亲水性三聚体作为固化剂。

16、其中，具有代表性的无溶剂型水性异氰酸酯固化剂为bayhydur 3100，其在25℃下的粘度为2500mpa.s，固含量为100％，nco含量17.4wt％。

17、同时，在本发明特定的体系下，在本发明的b组分中，若不加入所述的润湿分散剂b，将导致耐老化性能和光泽度下降。

18、作为本发明的优选实施方案，所述消泡剂为聚醚硅氧烷共聚物乳液型消泡剂。

19、本发明的发明人研究发现，消泡剂的种类对于效果具有显著影响，本发明采用聚醚硅氧烷共聚物乳液型消泡剂，其与本发明的水性氟碳树脂界面张力相差较小(相比于其他的消泡剂)，相容性好，能够有效的避免出现漆膜缩孔等现象，从而得到外观良好的漆膜，若采用其他种类的消泡剂，极易出现漆膜缩孔现象，导致涂料无法使用。

20、其中，具有代表性的聚醚硅氧烷共聚物乳液型消泡剂为tego airex 902w。

21、作为本发明的优选实施方案，所述流平剂为含羟基官能团的有机硅聚醚改性表面活性剂。

22、本发明的发明人发现，在本发明的体系下，涂料中的大部分助剂都是均匀分布在漆膜整个体系中的，但是流平剂却主要分布在漆膜外表面以改善漆膜的表面效果。原理是，湿膜在表干的过程中，流平剂会迁移至漆膜表面，好处是达到改善流平的目的，坏处是干燥后的漆膜表面小分子物质发生迁移影响耐候性、耐腐蚀性和光泽度，本发明创造性的采用含羟基官能团的有机硅聚醚改性表面活性剂作为流平剂，当其迁移至表面时，能够参与到体系的固化反应，将其牢牢的固定在表面，从而避免导致耐候性、耐腐蚀性和光泽度的下降。

23、其中，具有代表性的流平剂(含羟基官能团的有机硅聚醚改性表面活性剂)为道康宁dc29。

24、作为本发明的优选实施方案，所述分散剂为含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液。

25、采用含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液能够通过空间位阻稳定作用使颜料解絮凝，提高体系的相容性和稳定性。

26、其中，具有代表性的含颜料亲和基团的高分子量嵌段共聚物溶液为disperbyk-190、disperbyk-182、disperbyk-184、disperbyk-185、disperbyk-161、disperbyk-162、disperbyk-163、disperbyk-154、disperbyk-170中的至少一种。

27、作为本发明的优选实施方案，所述润湿分散剂a为聚酰胺类润湿分散剂。

28、作为本发明的优选实施方案，所述润湿分散剂b为聚酰胺类润湿分散剂。

29、其中，具有代表性的聚酰胺类润湿分散剂为disuper s9100、水油通用分散剂ht-5082中的至少一种。

30、作为本发明的优选实施方案，所述润湿剂为有机硅类润湿剂。

31、其中，具有代表性的有机硅类润湿剂为tego wet 270。

32、作为本发明的优选实施方案，所述增稠剂为非离子聚氨酯缔合型增稠剂。

33、示例性地，所述颜料包括但不限于如白色、黑色、黄色、蓝色、绿色、粉色、红色、橙色、紫色、靛蓝、棕色等颜色以及它们的组合，更特别地，颜料可以是白色、蓝色的，例如国际颜色索引中列出的那些之一。

34、本发明还提供了一种环保型双组分水性氟碳涂料的制备方法，包括以下步骤：

35、将水、润湿剂、润湿分散剂a与部分消泡剂混合均匀，再加入颜料，混合均匀，再加入水性氟碳树脂、润湿剂、流平剂、另外一部分消泡剂、增稠剂，搅拌均匀，过滤出料，得到a组分；

36、将b组分按照配比混合均匀后，加入到a组分中，搅拌均匀，得到环保型双组分水性氟碳涂料。

37、本发明的有益效果在于：本发明在不加入助溶剂和成膜助剂的前提下，得到了耐腐蚀性能优异、耐候性优异、光泽度高、硬度高的双组份水性氟碳涂料，所述的双组份水性氟碳涂料不加入任何含voc的成分，真正的实现了零voc，具有良好的环保性和广泛的应用前景。