[发明专利]一种改性聚偏二氟乙烯氟碳涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种改性聚偏二氟乙烯氟碳涂料，其包括改性聚偏二氟乙烯树脂分散液，其按原料重量份计包括聚偏二氟乙烯树脂30～45份、改性剂5～15份、引发剂0.5～1.5份、溶剂35～60份，所述改性剂由聚乙二醇单马来酸酯和聚乙二醇甲基丙烯酸酯按重量份比例为1:0.5～1.5组成。本发明创新地从分子设计的角度出发，选用聚乙二醇单马来酸酯和聚乙二醇甲基丙烯酸酯为改性剂，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的改性氟碳树脂，并以改性聚偏二氟乙烯树脂分散液作为主要成膜物，获得综合性能媲美现有溶剂型氟碳涂料的水性化改性聚偏二氟乙烯氟碳涂料。

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氟碳涂料及其制备方法。

背景技术

氟树脂是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的高分子化合物，聚偏二氟乙烯树脂(PVDF)是制备聚偏二氟乙烯氟碳涂料的树脂基体。电负性最大的氟形成的氟碳键具有优越的牢固性和对称性，使得聚偏二氟乙烯氟碳涂料具有优良的性能，如耐化学腐蚀、耐氧化、高机械强度和韧性、卓越的耐气候性等，其应用领域广泛。然而传统的聚偏二氟乙烯氟碳涂料多为有机溶剂类涂料和粉末涂料，有机溶剂型的聚偏二氟乙烯氟碳涂料在制备过程和固化过程中会挥发VOC，环保性能较差；粉末聚偏二氟乙烯氟碳涂料存在固化温条件苛刻，施工难度大等缺点，这些都限制了聚偏二氟乙烯氟碳涂料的实际应用。

以水为介质制成的水性氟碳涂料响应了低VOC甚至无VOC的环保涂料的发展方针，不仅适合市场发展及涂料行业的升级，更是响应了人们对“绿色涂料”的渴望。然而，由于氟原子的电负性强，氟原子之间的相互作用力使得氟原子在C-C链上呈螺旋状分布，其使分子主链上容易被进攻的两个碳原子之间的空隙能被完全填满，从而形成了高度立体屏蔽的结构，大部分破坏性基团难以进入，使得聚偏二氟乙烯树脂具有突出的耐候性和优异的综合性能。但也正是由于聚偏二氟乙烯树脂上F原子的高电负性，而导致了聚偏二氟乙烯F树脂的表面张力低、亲水性差。所以，聚偏二氟乙烯树脂的水性化改性成为了聚偏二氟乙烯氟碳涂料水性化开发的关键技术难题。

发明内容

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

本发明所采取的技术方案是：一种改性聚偏二氟乙烯氟碳涂料，其包括改性聚偏二氟乙烯树脂分散液，其按原料重量份计包括聚偏二氟乙烯树脂30～45份、改性剂5～15份、引发剂0.5～1.5份、溶剂35～60份，所述改性剂由聚乙二醇单马来酸酯和聚乙二醇甲基丙烯酸酯按重量份比例为1:0.5～1.5组成。

具体地，本发明将特定比例的聚乙二醇单马来酸酯和聚乙二醇甲基丙烯酸酯接枝到聚偏二氟乙烯分子链上进行改性，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的改性氟碳树脂，从而达到在保持树脂优异稳定性的同时显著改善聚偏二氟乙烯树脂与水的相容性的目的。在研究过程中发现，聚乙二醇单马来酸酯和聚乙二醇甲基丙烯酸酯的比例对改性聚偏二氟乙烯树脂涂膜的综合性能尤为重要，其只有在合适的比例范围内才能保证改性聚偏二氟乙烯树脂在后期成膜后具有良好的力学性能的基础上具有良好的水相容性。

作为上述方案的进一步改进，步骤2)中所述引发剂由氯化亚铜和N-亚硝基二异丁胺按质量比为1:2.5～3.5混合而成。具体地，氯化亚铜具有催化作用，其与N-亚硝基二异丁胺按特定的质量比构成的复合型引发体系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，步骤5)中所述溶剂由1,1,3-三甲基环己烯酮和NMP按体积比为1:1～2混合而成。具体地，溶剂的特定组成在尽可能提高聚偏二氟乙烯树脂溶解性能的前提下降低了毒害有机溶剂的使用量。

作为上述方案的进一步改进，所述改性聚偏二氟乙烯树脂分散液的制备方法包括如下步骤：

1)将聚偏二氟乙烯树脂粉末充分溶解到NMP溶液中，加入改性剂并混合分散均匀；