一種常溫固化FEVE氟碳樹脂耐磨塗料及其製備方法與流程

2023-06-05 19:26:11 1

本發明屬於材料表面保護
技術領域：
，具體涉及一種耐磨性好、硬度較高的常溫固化feve氟碳樹脂耐磨塗料及其製備方法，可以滿足在軍艦港口、海工設備、油氣管道、風電葉片等各種惡劣氣候的使用要求。
背景技術：
：暴露在大氣環境中的物體會遭受多種腐蝕因素的侵蝕，塗層材料是價廉而有效的防護手段，但隨著現代科學技術的發展，軍艦港口、海工設備、油氣管道、風電葉片等裝備長時間在苛刻條件下工作，例如海洋環境的高強日光暴曬、游離氯離子、潮溼大氣、晝夜大溫差，沙漠、戈壁灘等風電場的風沙、碎石、沙塵暴等，亟需高耐候、高耐蝕、高耐磨等綜合性能優異的功能塗層來保障這些設備的長期正常運轉。氟碳塗料以氟碳樹脂為成膜基體，在氟碳樹脂中，由於氟元素電負性強、活性低，且c-f鍵鍵能強，達到484kj/mol，故高鍵能的c-f鍵能夠通過螺旋構象把低鍵能的c-c鍵保護起來，使主鏈的穩定性大大增強，在外部環境作用下，c-f鍵難以斷裂，呈現出高度的化學惰性與穩定性，所以氟碳塗料具有超常的耐候性、突出的耐腐蝕性、優異的耐化學藥品性。其中氟烯烴/乙烯基單體共聚物(feve)由於在共聚時引入功能乙烯基單體，可溶解在有機溶劑中，常溫反應固化，是理想的苛刻環境用保護塗層材料，廣泛應用於航空、建築、鋼結構和重防腐等領域。但是純feve塗層屬有機塗層，其耐磨損性能較差，在實際服役過程中受到高速氣流、水流、砂石的衝刷及機械力等作用時，塗層的磨損相當嚴重，極大地影響了其實際服役時間。為延長使用壽命，保障其優異性能的有效發揮，必須提升其耐磨損性能。技術實現要素：技術問題：為了解決現有技術的缺陷，本發明提供了一種常溫固化feve氟碳樹脂耐磨塗料及其製備方法。技術方案：本發明提供的一種常溫固化feve氟碳樹脂耐磨塗料，包括甲組分和乙組分，所述甲組分和乙組分的重量比為(8～12)：1；其中，甲組分包括以下重量份的組份：其中，乙組份包括以下重量份的組份：脂肪族異氰酸酯60～80份；混合溶劑乙20～40份。作為優選，所述feve氟碳樹脂為三氟氯乙烯與烷基乙烯基醚共聚的溶劑可溶型feve氟碳樹脂、三氟氯乙烯與烷基乙烯基酯共聚的溶劑可溶型feve氟碳樹脂、四氟乙烯與烷基乙烯基醚共聚的溶劑可溶型feve氟碳樹脂、四氟乙烯與烷基乙烯基酯共聚的溶劑可溶型feve氟碳樹脂中的一種或多種任意比例的混合。作為另一種優選，所述鹼金屬鈦基晶須為三鈦酸鈉晶須、六鈦酸鈉晶須、二鈦酸鉀晶須、四鈦酸鉀晶須、鈦酸鐵鈉晶須、六鈦酸鉀晶須、八鈦酸鉀晶須中的一種或多種任意比例的混合；所述鹼金屬鈦基晶須直徑為0.1～5μm，長徑比為1～100。作為另一種優選，所述混合溶劑甲和混合溶劑乙分別獨立的為乙酸乙酯、乙酸丁酯、二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯中的一種或多種任意比例的混合；所述固化催化劑為叔胺、金屬化合物類催化劑，優選為二月桂酸二丁基錫。作為另一種優選，所述分散劑為十二烷基苯磺酸鈉、聚乙二醇2000、吐溫80中的一種或多種任意比例的混合。作為另一種優選，所述消泡劑為聚二甲基矽氧烷、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚、異辛醇、乳化矽油、高碳醇脂肪酸酯複合物、聚氧乙烯甘油醚中的一種或多種任意比例的混合。作為另一種優選，所述流平劑為聚苯基矽氧烷、聚甲基苯基矽氧烷、烷基改性有機矽氧烷和氟基烷基聚醚改性聚矽氧烷中的一種或多種任意比例的混合。作為另一種優選，所述防沉劑為有機改性膨潤土、氣相二氧化矽、聚醯胺蠟、氫化蓖麻油中的一種或多種任意比例的混合。本發明還提供了常溫固化feve氟碳樹脂耐磨塗料的製備方法，包括以下步驟：(1)將甲組分中的feve氟碳樹脂、混合溶劑甲加入反應釜中，開啟攪拌，轉速為1200r/min～2000r/min，依次加入分散劑、消泡劑、流平劑、固化催化劑、防沉劑，攪拌均勻；再以0.1g/min～10.0g/min的平均速度加入鹼金屬鈦基晶須，繼續攪拌5～60min，得甲組分；(2)將脂肪族異氰酸酯加入至混合溶劑乙中攪拌均勻，得乙組分；(3)將甲組分和乙組分機械超聲混合，即得常溫固化feve氟碳樹脂耐磨塗料。優選地，步驟(1)中，轉速為1500r/min～1800r/min，加入鹼金屬鈦基晶須的平均速度為1g/min～5g/min，繼續攪拌為10min～40min。有益效果：本發明提供的塗料以耐磨性能優異、尺寸可控、單分散性好的鹼金屬鈦基晶須為填料，製得的feve氟碳樹脂耐磨塗料施工工藝簡單，可採用常規的刷塗、噴塗、滾塗、旋塗、拉毛等方式製成不同厚度、形貌的塗層，獲得的塗層可在常溫下固化，具有優異的耐磨損、耐腐蝕、耐候性能，可以滿足軍艦港口、海工設備、油氣管道、風電葉片等各種惡劣氣候和工況的使用要求。具體而言，本發明相對於現有技術具有以下突出的優勢：(1)本發明採用力學性能優異的鹼金屬鈦基晶須作為feve氟碳耐磨塗料的填料，在常溫固化後製得的塗層中，晶須之間互聯交錯，不定向地穿插在塗層中，形成與樹脂基體結合良好的網絡結構，且鹼金屬鈦基晶須本身具有耐磨損、耐腐蝕、耐熱等優異性能，使得塗層在摩擦、碰撞、衝擊等各種工況條件下都具有優異的耐磨損、耐腐蝕、抗老化等優異性能。本發明使用的鹼金屬鈦基晶須是一種高性能的複合材料增強體，具有優良的耐腐蝕、耐熱、耐磨性能，將其應用於feve塗層可有效提升塗層耐磨損、耐腐蝕、耐熱性能，可極大地擴展氟碳塗料在軍艦港口、海工設備、油氣管道、風電葉片等複雜工況條件的應用。與現有市面上的相關塗料相比，本發明能夠克服基體樹脂剝落、塗層起皮、磨損、不耐熱等技術問題，服役壽命長，並在服役期間塗層自身的優異性能夠得到有效發揮；(2)本發明可常溫固化、施工方便，且製備方法簡單，成本低廉。具體實施方式下面實施例對本發明作進一步詳細說明。原料來源：(1)實施例中，所使用到的三氟氯乙烯與烷基乙烯基醚共聚的溶劑可溶型feve氟碳樹脂、三氟氯乙烯與烷基乙烯基酯共聚的溶劑可溶型feve氟碳樹脂、四氟乙烯與烷基乙烯基醚共聚的溶劑可溶型feve氟碳樹脂、四氟乙烯與烷基乙烯基酯共聚的溶劑可溶型feve氟碳樹脂的分別購自大連振邦氟塗料股份有限公司、常熟三愛富中昊化工新材料有限公司、大金氟塗料(上海)有限公司、日本旭硝子株式會社。(2)實施例中，所使用到的三鈦酸鈉晶須、六鈦酸鈉晶須、二鈦酸鉀晶須、四鈦酸鉀晶須、鈦酸鐵鈉晶須、六鈦酸鉀晶須、八鈦酸鉀晶須直徑為0.1～5μm之間，長徑比為1～100之間。(3)實施例中，所使用到的聚二甲基矽氧烷、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚、聚氧乙烯甘油醚的分子量分別為50000～150000、5000～10000、5000～10000。(3)實施例中，所使用到的聚苯基矽氧烷、聚甲基苯基矽氧烷、烷基改性有機矽氧烷和氟基烷基聚醚改性聚矽氧烷的分子量分別為500～1500、2000～5000、8000～12000、5000～15000。(4)實施例中，所使用到的有機改性膨潤土購自德國畢克化學。實施例1按以下原料配方稱量甲乙組分(以重量百分比計)：甲組分：乙組分：將甲組分中的feve氟碳樹脂、混合溶劑加入反應釜中；開啟攪拌，轉速為2000r/min，依次加入分散劑、消泡劑、流平劑、固化催化劑、防沉劑，攪拌均勻後以1.0g/min的平均速度往混合溶液中加入鹼金屬鈦基晶須，攪拌5min，得到甲組分；將脂肪族異氰酸酯加入至混合溶劑中攪拌均勻，獲得乙組分；將甲組分和乙組分按照重量比8:1機械超聲混合，獲得常溫固化feve氟碳樹脂耐磨塗料。對比例1：按以下原料配方稱量甲乙組分(以重量百分比計)：甲組分：乙組分：將甲組分中的feve氟碳樹脂、混合溶劑加入反應釜中；開啟攪拌，轉速為2000r/min，依次加入分散劑、消泡劑、流平劑、固化催化劑、防沉劑，攪拌均勻得到甲組分；將脂肪族異氰酸酯加入至混合溶劑中攪拌均勻，獲得乙組分；將甲組分和乙組分按照重量比8:1機械超聲混合，獲得常溫固化feve氟碳樹脂塗料。實施例2按以下原料配方稱量甲乙組分(以重量百分比計)：甲組分：乙組分：將甲組分中的feve氟碳樹脂、混合溶劑加入反應釜中；開啟攪拌，轉速為1200r/min，依次加入分散劑、消泡劑、流平劑、固化催化劑、防沉劑，攪拌均勻後以5.0g/min的平均速度往混合溶液中加入鹼金屬鈦基晶須，攪拌10min，得到甲組分；將脂肪族異氰酸酯加入至混合溶劑中攪拌均勻，獲得乙組分；將甲組分和乙組分按照重量比9:1機械超聲混合，獲得常溫固化feve氟碳樹脂耐磨塗料。實施例3按以下原料配方稱量甲乙組分(以重量百分比計)：甲組分：乙組分：將甲組分中的feve氟碳樹脂、混合溶劑加入反應釜中；開啟攪拌，轉速為1800r/min，依次加入分散劑、消泡劑、流平劑、固化催化劑、防沉劑，攪拌均勻後以0.1g/min的平均速度往混合溶液中加入鹼金屬鈦基晶須，攪拌30min，得到甲組分；將脂肪族異氰酸酯加入至混合溶劑中攪拌均勻，獲得乙組分；將甲組分和乙組分按照重量比10:1機械超聲混合，獲得常溫固化feve氟碳樹脂耐磨塗料。實施例4按以下原料配方稱量甲乙組分(以重量百分比計)：甲組分：乙組分：將甲組分中的feve氟碳樹脂、混合溶劑加入反應釜中；開啟攪拌，轉速為1500r/min，依次加入分散劑、消泡劑、流平劑、固化催化劑、防沉劑，攪拌均勻後以10g/min的平均速度往混合溶液中加入鹼金屬鈦基晶須，攪拌40min，得到甲組分；將脂肪族異氰酸酯加入至混合溶劑中攪拌均勻，獲得乙組分；將甲組分和乙組分按照重量比11:1機械超聲混合，獲得常溫固化feve氟碳樹脂耐磨塗料。實施例5按以下原料配方稱量甲乙組分(以重量百分比計)：甲組分：乙組分：將甲組分中的feve氟碳樹脂、混合溶劑加入反應釜中；開啟攪拌，轉速為2000r/min，依次加入分散劑、消泡劑、流平劑、固化催化劑、防沉劑，攪拌均勻後以8.0g/min的平均速度往混合溶液中加入鹼金屬鈦基晶須，攪拌60min，得到甲組分；將脂肪族異氰酸酯加入至混合溶劑中攪拌均勻，獲得乙組分；將甲組分和乙組分按照重量比12:1機械超聲混合，獲得常溫固化feve氟碳樹脂耐磨塗料。對實施例1-5和對比例1所提供的耐磨塗料塗裝後使用摩擦磨損試驗機測試其耐磨損性能，摩擦條件為：對磨材料為直徑4mmgcr15鋼球，電機轉速500r/min，往復式運動，行程為5mm，荷載3n，測試時間為15min。測試結果如下：平均摩擦係數體積磨損量(mm3)實施例10.7350.0203實施例20.7090.0223實施例30.6730.0193實施例40.6530.0194實施例50.6120.0247對比例10.8540.169由結果可知：本發明所提供的耐磨塗料與對比例相比具有更低的摩擦係數和更高的耐磨損性能。最後，還需要注意的是，以上列舉的僅是本發明的具體實施例子。顯然，本發明不限於以上列舉的實施例子，還可以有許多變形。本領域的普通技術人員能從本發明公開的內容直接導出或聯想到的所有變形，均應認為是本發明的保護範圍。當前第1頁12