一种金属水性氟碳色浆及其制备方法与流程

1.本技术涉及色浆的技术领域，尤其是涉及一种金属水性氟碳色浆及其制备方法。


背景技术：

2.色浆，顾名思义是一种有颜料浓缩浆，是利用不同的颜料，通过对颜料表面处理、表面包裹等技术，经过严密的加工工艺研制而成。根据色浆所使用的溶剂不同，色浆又分为水性色浆、油性色浆、水油通用色浆等；根据色浆的用途不同又分为涂料色浆、胶带色浆，造纸色浆、纺织色浆、机械色浆、玩具色浆、乳胶制品色浆等；根据使用色浆的工具不同，人们把色浆简单的分为工厂用色浆和机用色浆等等。色浆在自然界里协同着装扮着整个世界，小到穿着打扮、日用、玩具等，大到桥梁、房屋建筑等，无不是展示着五颜六色的色彩。
3.金属色浆是具有金属质感的色浆，多数需要对金属表面进行某种形式的预处理，改善表面状况，以利于提高涂层的附着力、增强对金属基材的防腐保护作用。金属涂料将金属表面与外界介质严密的隔开，保护金属不受外界的腐蚀。要求金属涂料在接触介质中应该保持稳定，同时要求金属涂料能形成连续无孔的膜，不透气、不透水、对金属表面有牢固的附着力，有一定的机械强度和弹性。
4.针对上述相关技术，在物品表面涂覆金属色浆通常是为了赋予物品金属光泽，而雨水冲刷后，金属色浆的耐水性不佳，较易导致金属物品的金属光泽失去光泽。


技术实现要素：

5.为了改善金属色浆耐水、耐腐蚀性不佳的缺陷，本技术提供一种金属水性氟碳色浆及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供一种金属水性氟碳色浆，采用如下的技术方案：一种属水性氟碳色浆，包括以下重量份物质：水性氟碳乳液50-60份；去离子水10-30份；颜填料3-15份；消泡剂0.5-1份；触变剂0.1-1份；分散剂0.2-1份；润湿流平剂0.2-2份；成膜助剂1.0-3.0份；涂层交联剂1-5份；中和剂0.1-0.5份；保水剂1-3份。
7.通过采用上述技术方案，由于采用本技术技术方案中优选采用氟碳乳液作为金属色浆中的主要材料，氟碳乳液中氟元素的电负性大、极性小，c-f键能高，分子结构稳定，因
此具有较为优异的耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性以及优异的疏水性。通过氟碳乳液对颜填料进行包裹，能够有效降低雨水对颜填料的侵蚀与接触，稳定将颜填料进行隔离，延长颜填料的颜色持久度。
8.其次，本技术技术方案中优化了各组分的配比，优化了氟碳乳液的添加量以及颜填料的添加量，适宜的氟碳乳液添加量，不仅能够对颜填料进行充分包裹，提高颜填料在色浆中的分散均匀程度；还能够稳定形成交联，且交联度适宜，能够在物品上形成均匀的色浆膜。适宜的颜填料的添加量，使得色浆中的交联度适宜，维持色浆较为优良的附着力以及疏水效果。
9.最后，本技术技术方案中采用水性氟碳乳液作为色浆基材，水性氟碳乳液的溶剂为水，溶剂无毒无害，环保，更贴合目前对于色浆的环保要求，能够有效拓宽金属色浆的应用范围。
10.优选的，所述氟碳乳液包括羟基改性乳液、二氟乳液、三氟乳液和四氟乳液，所述二氟乳液为聚偏二氟乙烯(pvdf)乳液，所述三氟乳液为feve乳液，所述四氟乳液为ptfe四氟乳液。
11.通过采用上述技术方案，聚偏二氟乙烯(pvdf)具有极佳的耐化学品性能、耐渗透性、优良的热稳定性、连续暴露在150℃下两年内不分解、优良的耐候性、耐久性、较高的抗张强度和耐冲击强度，同时，还具有优良的耐磨性、刚度和韧性。选择聚偏二氟乙烯作为氟碳乳液的组成材料，在提高金属色浆的疏水效果的同时，能够有效提高金属色浆的耐磨效果，能够降低金属色浆因摩擦而失去光泽的可能性，维持金属色浆的色泽。
12.feve树脂一般是由三氟氯乙烯与不同的乙烯基醚共聚而成的。氟烯烃与乙烯基醚严格交替排列的结构使化学性能稳定的氟烯烃单元形成空间屏障保护了乙烯基醚中叔碳原子上的氢和醚键免受酸、碱的化学作用。另外氟烯烃单元还提供了必需的硬度及耐候性、耐久性等。侧链烷基的引入提供了挠曲性能增大了分子链的柔韧性；侧链上环烷基的引入大大降低了树脂的结晶性。实际上此类树脂一般都是无定形的在室温下可溶于大多数溶剂透明性好；侧链羧基的存在则提高了树脂对颜料的润湿性可增加其对固化剂、有机颜料的相容性；使得金属色浆中各组分之间能够均匀相容并分散，有效提高了金属色浆的均匀性。
13.ptfe具有良好的物理、化学性能，添加至金属色浆中，可以改善金属色浆的防粘性和润滑性，提高涂料的耐磨性，降低金属色浆的摩擦系数，进一步降低了金属色浆因摩擦而失去光泽的可能性，维持金属色浆较为优良的光泽度。
14.优选的，所述羟基改性乳液为氟含量为1％-4％的聚氟乙烯(pvf)乳液。
15.优选的，所述二氟乳液为氟含量为12％-14％的聚偏二氟乙烯(pvdf)乳液。
16.优选的，所述三氟乳液为氟含量为24％-26％的feve乳液。
17.优选的，所述四氟乳液为氟含量为100％的ptfe乳液。
18.优选的，所述颜填料包括无机矿物和金属粉末，所述金属粉末为经改性剂改性处理的金属粉末，所述金属粉末选自银粉、铜粉、铝粉中的任意一种。
19.通过采用上述技术方案，本技术技术方案中优选采用无机矿物和金属粉末配合作为颜填料，无机矿物和金属粉末不仅能够调节金属色浆的颜色，还能够作为填充颗粒，提高金属色浆的强度，延长金属色浆的使用持久度。
20.优选的，所述无机矿物包括纳米磷酸锆负载氟化石墨烯。
21.通过采用上述技术方案，本技术技术方案中优选采用纳米磷酸锆负载氟化石墨烯作为颜填料添加至金属色浆中，通过氟化处理，使得无机矿物上负载了氟基团，本技术中氟碳乳液为基材，使得无机矿物在金属色浆中的相容性较佳，能够较为均匀地分散在金属色浆中，并且增加界面相互作用，抑制金属色浆膜的变形和开裂，稳定通过无机矿物提高金属色浆的力学性能。通过在氟化石墨烯上负载纳米磷酸锆，由于纳米磷酸锆呈二维片状结构，具有良好的热稳定性、高纵横比、高纯度、高离子交换能力和易于合成的优良特性，负载于氟化石墨烯上后，能够形成蝶状结构，展现出特殊的层间结构，较大的比表面积以及较高的阻气性，进而有效提高金属色浆的耐磨性以及耐腐蚀性。当金属色浆形成的色浆膜被摩擦时，无机矿物的产生的磨屑可吸附质金属色浆膜表面的孔隙处，阻止金属色浆膜被进一步磨损，延长金属色浆的寿命。
22.优选的，所述涂层交联剂选自封闭型异氰酸酯交联剂或全甲醚化氨基交联剂。
23.通过采用上述技术方案，本技术技术方案中优选采用封闭型异氰酸酯交联剂具有较低的挥发性，且惰性低毒，干燥后，仍可作为金属色浆中的惰性填料，不仅能够有效促进金属色浆中各组分交联成膜，还能有效提高金属色浆的力学性能。
24.本技术技术方案中优选全甲醚化氨基交联剂作为涂层交联剂，全甲醚化氨基交联剂的板温较宽，在高温固化中，高温烘烤不黄变，适用性强，维持金属色浆优良的光泽度。
25.第二方面，本技术提供一种属水性氟碳色浆的制备方法，采用如下的技术方案：一种属水性氟碳色浆的制备方法，包括以下步骤：取颜填料，研磨，过筛，得到颜填料粉末；将氟碳乳液、去离子水、颜填料粉末、消泡剂、触变剂、分散剂、润湿流平剂、成膜助剂、涂层交联剂、中和剂和保水剂，经分散均质、融合配浆、均质、增稠流变、质控检验、过滤除杂、包装，即可得到金属水性氟碳色浆。
26.通过采用上述技术方案，本技术技术方案中优选采用预先对颜填料进行研磨，细化颜填料的粒径，提高氟碳乳液对颜填料的包裹均匀性，并且改善颜填料在金属色浆中的分散均匀性，使得金属色浆获得均匀且稳定的色泽。
27.综上所述，本技术具有以下有益效果：1、由于本技术优选采用氟碳乳液作为金属色浆中的主要材料，氟碳乳液中氟元素的电负性大、极性小，c-f键能高，分子结构稳定，因此具有较为优异的耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性以及优异的疏水性。通过氟碳乳液对颜填料进行包裹，能够有效降低雨水对颜填料的侵蚀与接触，稳定将颜填料进行隔离，延长颜填料的颜色持久度。采用，水性氟碳乳液的溶剂为水，溶剂无毒无害，环保，更贴合目前对于色浆的环保要求，能够有效拓宽金属色浆的应用范围。
28.2、本技术中优选采用羟基改性乳液、二氟乳液、三氟乳液和四氟乳液配合，通过选择聚偏二氟乙烯作为氟碳乳液的组成材料，在提高金属色浆的疏水效果的同时，能够有效提高金属色浆的耐磨效果，能够降低金属色浆因摩擦而失去光泽的可能性，维持金属色浆的色泽。通过选自feve做诶氟碳乳液的组成材料，氟烯烃与乙烯基醚严格交替排列的结构使化学性能稳定的氟烯烃单元形成空间屏障保护了乙烯基醚中叔碳原子上的氢和醚键免受酸、碱的化学作用。另外氟烯烃单元还提供了必需的硬度及耐候性、耐久性等，使得金属色浆中各组分之间能够均匀相容并分散，有效提高了金属色浆的均匀性。
29.3、本技术技术方案中采用纳米磷酸锆负载氟化石墨烯作为颜填料添加至金属色
浆中，通过氟化处理，使得无机矿物上负载了氟基团，提高无机矿物在金属色浆中的相容性较佳增加界面相互作用，抑制金属色浆膜的变形和开裂。通过在氟化石墨烯上负载纳米磷酸锆，由于纳米磷酸锆呈二维片状结构，具有良好的热稳定性、高纵横比、高纯度、高离子交换能力和易于合成的优良特性，负载于氟化石墨烯上后，能够形成蝶状结构，展现出特殊的层间结构，较大的比表面积以及较高的阻气性，进而有效提高金属色浆的耐磨性以及耐腐蚀性。
30.4、本技术的方法，通过预先对颜填料进行研磨，细化颜填料的粒径，提高氟碳乳液对颜填料的包裹均匀性，并且改善颜填料在金属色浆中的分散均匀性，使得金属色浆获得均匀且稳定的色泽。
具体实施方式
31.以下结合实施例对本技术作进一步详细说明。
32.制备例氟碳乳液制备例制备例1取20kg氟含量为1％的聚氟乙烯(pvf)乳液、10kg氟含量为12％的聚偏二氟乙烯(pvdf)乳液、10kg氟含量为24％的feve乳液和5kg氟含量为100％的ptfe乳液，搅拌混合，配置得到氟碳乳液1。
33.制备例2取20kg氟含量为2％的聚氟乙烯(pvf)乳液、10kg氟含量为13％的聚偏二氟乙烯(pvdf)乳液、10kg氟含量为25％的feve乳液和5kg氟含量为100％的ptfe乳液，搅拌混合，配置得到氟碳乳液2。
34.制备例3取20kg氟含量为4％的聚氟乙烯(pvf)乳液、10kg氟含量为14％的聚偏二氟乙烯(pvdf)乳液、10kg氟含量为26％的feve乳液和5kg氟含量为100％的ptfe乳液，搅拌混合，配置得到氟碳乳液3。
35.纳米磷酸锆负载氟化石墨烯制备例制备例4取氧化石墨烯、盐酸多巴胺和磷酸锆分别溶解于三羟甲基氨基甲烷(ph＝8.5,10mm)中，配置得到2mg/ml的氧化石墨烯溶液、2mg/ml的盐酸多巴胺溶液和2mg/ml的磷酸锆溶液，混合，搅拌24h，经离心，保留固体物，洗涤，至上清液ph为中性，冷冻干燥，得到纳米磷酸锆负载氟化石墨烯，作为无机矿物1。
36.制备例5取氧化石墨烯、盐酸多巴胺分别溶解于三羟甲基氨基甲烷(ph＝8.5,10mm)中，配置得到2mg/ml的氧化石墨烯溶液、2mg/ml的盐酸多巴胺溶液，混合，搅拌24h，经离心，保留固体物，洗涤，至上清液ph为中性，冷冻干燥，得到氟化石墨烯，作为无机矿物2。实施例
37.实施例1-3一方面，本技术提供一种金属水性氟碳色浆，包含以下物质：水性氟碳乳液1、去离
子水、颜填料粉末、消泡剂、触变剂、分散剂、润湿流平剂、成膜助剂、封闭型异氰酸酯涂层交联剂、中和剂和保水剂，具体质量见表1。颜填料粉末包括等质量的无机矿物1和铝粉。
38.另一方面，本技术提供一种金属水性氟碳色浆的制备方法，包括以下步骤：包括以下步骤：取颜填料，研磨，过筛，得到颜填料粉末；将氟碳乳液、去离子水、颜填料粉末、消泡剂、触变剂、分散剂、润湿流平剂、成膜助剂、封闭型异氰酸酯涂层交联剂、中和剂和保水剂，经分散均质、融合配浆、均质、增稠流变、质控检验、过滤除杂、包装，即可得到金属水性氟碳色浆1-3。
39.表1实施例1-3金属色浆组成重量/kg实施例1实施例2实施例3氟碳乳液1505560去离子水102030颜填料粉末31015消泡剂0.50.71.0触变剂0.10.51.0分散剂0.20.51.0润湿流平剂0.21.02.0成膜助剂1.02.03.0封闭型异氰酸酯涂层交联剂135中和剂0.10.30.5保水剂123实施例4与实施例2的区别在于：本实施例中选用等质量的氟碳乳液2，以代替实施例2中的氟碳乳液1，制备金属水性氟碳色浆4。
40.实施例5与实施例2的区别在于：本实施例中选用等质量的氟碳乳液3，以代替实施例2中的氟碳乳液1，制备金属水性氟碳色浆5。
41.实施例6与实施例2的区别在于：颜填料粉末包括等质量的无机矿物2和铝粉，以代替实施例2中的颜填料粉末，制备金属水性氟碳色浆6。
42.实施例7与实施例2的区别在于：颜填料粉末包括铝粉，以代替实施例2中的颜填料粉末，制备金属水性氟碳色浆7。
43.实施例8与实施例2的区别在于：本实施例采用等质量的全甲醚化氨基交联剂，以代替实施例2中的封闭型异氰酸酯交联剂，制备金属水性氟碳色浆8。
44.实施例9与实施例2的区别在于：采用等质量的氟含量为13％的聚偏二氟乙烯(pvdf)乳液作为氟碳乳液，以代替实施例2中的氟碳乳液1，制备金属水性氟碳色浆9。
45.实施例10
与实施例2的区别在于：采用等质量的氟含量为25％的feve乳液作为氟碳乳液，以代替实施例2中的氟碳乳液1，制备金属水性氟碳色浆10。
46.对比例对比例1本对比例与实施例2的不同之处在于，本对比例中采用环氧树脂，以代替实施例2中的氟碳乳液，制备金属水性氟碳色浆11。
47.对比例2本对比例与实施例2的不同之处在于，本对比例中采用等质量的丙酮，以代替实施例2中的水，制备金属水性氟碳色浆12。
48.性能检测试验(1)耐水性测试：按《hg/t4104-2019水性氟树脂涂料》企业产品技术条件进行检测。
49.(2)耐酸性能检测：按《hg/t4104-2019水性氟树脂涂料》企业产品技术条件进行检测。以50g/l的硫酸溶液作为测试酸液。
50.(3)耐碱性能检测：按《hg/t4104-2019水性氟树脂涂料》企业产品技术条件进行检测。以50g/l的氢氧化钠溶液作为测试碱液。
51.(4)附着力性能检测：按《hg/t4104-2019水性氟树脂涂料》企业产品技术条件中的拉开法进行检测。
52.(5)光泽度检测：采用光泽及测定氟碳涂料的光泽。
53.试样制备：按《gb1727-79漆膜一般制备法》在马口铁上制备样板3块，待漆膜实干后，于恒温恒湿的条件下进行测定。
54.表2性能检测
结合表2性能检测对比可以发现：(1)结合实施例1-3和对比例1-2对比可以发现：实施例1-3中制得的金属水性氟碳色浆的光泽度、附着力以及耐酸、耐碱、耐水性均有所提高，这说明本技术采用氟碳乳液作为金属色浆中的主要材料，氟碳乳液中氟元素的电负性大、极性小，c-f键能高，分子结构稳定，因此具有较为优异的耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性以及优异的疏水性。通过氟碳乳液对颜填料进行包裹，能够有效降低雨水对颜填料的侵蚀与接触，稳定将颜填料进行隔离，延长颜填料的颜色持久度。
55.(2)结合实施例4-5、实施例9-10和实施例2对比可以发现：实施例4-5中制得的金属水性氟碳色浆的光泽度、附着力以及耐酸、耐碱、耐水性均有所提高，实施例9-10中制得的金属水性氟碳色浆的光泽度、附着力以及耐酸、耐碱、耐水性均有所下降，这说明本技术采用羟基改性乳液、二氟乳液、三氟乳液和四氟乳液配合，通过选择聚偏二氟乙烯作为氟碳乳液的组成材料，在提高金属色浆的疏水效果的同时，能够有效提高金属色浆的耐磨效果，能够降低金属色浆因摩擦而失去光泽的可能性，维持金属色浆的色泽。通过选自feve做诶氟碳乳液的组成材料，氟烯烃与乙烯基醚严格交替排列的结构使化学性能稳定的氟烯烃单元形成空间屏障保护了乙烯基醚中叔碳原子上的氢和醚键免受酸、碱的化学作用。另外氟烯烃单元还提供了必需的硬度及耐候性、耐久性等，使得金属色浆中各组分之间能够均匀相容并分散，有效提高了金属色浆的均匀性。
56.(3)结合实施例6-7和实施例2对比可以发现：中制得的金属水性氟碳色浆的光泽度、附着力以及耐酸、耐碱、耐水性均有所提高，这说明本技术采用纳米磷酸锆负载氟化石墨烯作为颜填料添加至金属色浆中，通过氟化处理，使得无机矿物上负载了氟基团，提高无机矿物在金属色浆中的相容性较佳增加界面相互作用，抑制金属色浆膜的变形和开裂。通过在氟化石墨烯上负载纳米磷酸锆，由于纳米磷酸锆呈二维片状结构，具有良好的热稳定性、高纵横比、高纯度、高离子交换能力和易于合成的优良特性，负载于氟化石墨烯上后，能够形成蝶状结构，展现出特殊的层间结构，较大的比表面积以及较高的阻气性，进而有效提高金属色浆的耐磨性以及耐腐蚀性。
57.本具体实施例仅仅是对本技术的解释，其并不是对本技术的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本技术的权利要求范围内都受到专利法的保护。

技术特征：
1.一种金属水性氟碳色浆，其特征在于，包括以下重量份物质：水性氟碳乳液 50-60份；去离子水 10-30份；颜填料 3-15份；消泡剂 0.5-1份；触变剂 0.1-1份；分散剂 0.2-1份；润湿流平剂 0.2-2份；成膜助剂 1.0-3.0份；涂层交联剂 1-5份；中和剂 0.1-0.5份；保水剂 1-3份。2.根据权利要求1所述的一种金属水性氟碳色浆，其特征在于：所述氟碳乳液包括羟基改性乳液、二氟乳液、三氟乳液和四氟乳液，所述二氟乳液为聚偏二氟乙烯（pvdf）乳液，所述三氟乳液为feve乳液，所述四氟乳液为ptfe四氟乳液。3.根据权利要求2所述的一种金属水性氟碳色浆，其特征在于：所述羟基改性乳液为氟含量为1％-4％的聚氟乙烯（pvf）乳液。4.根据权利要求2所述的一种金属水性氟碳色浆，其特征在于：所述二氟乳液为氟含量为12％-14％的聚偏二氟乙烯（pvdf）乳液。5.根据权利要求2所述的一种金属水性氟碳色浆，其特征在于：所述三氟乳液为氟含量为24％-26％的feve乳液。6.根据权利要求2所述的一种金属水性氟碳色浆，其特征在于：所述四氟乳液为氟含量为100％的ptfe乳液。7.根据权利要求1所述的一种金属水性氟碳色浆，其特征在于：所述颜填料包括无机矿物和金属粉末，所述金属粉末为经改性剂改性处理的金属粉末，所述金属粉末选自银粉、铜粉、铝粉中的任意一种。8.根据权利要求7所述的一种金属水性氟碳色浆，其特征在于：所述无机矿物包括纳米磷酸锆负载氟化石墨烯。9.根据权利要求1所述的一种金属水性氟碳色浆，其特征在于：所述涂层交联剂选自封闭型异氰酸酯交联剂或全甲醚化氨基交联剂。10.权利要求1-9任一项所述的一种金属水性氟碳色浆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：取颜填料，研磨，过筛，得到颜填料粉末；将氟碳乳液、去离子水、颜填料粉末、消泡剂、触变剂、分散剂、润湿流平剂、成膜助剂、涂层交联剂、中和剂和保水剂，经分散均质、融合配浆、均质、增稠流变、质控检验、过滤除杂、包装，即可得到金属水性氟碳色浆。

技术总结
本申请涉及氟碳色浆的技术领域，具体公开了一种金属水性氟碳色浆及其制备方法。金属水性氟碳色浆，包括以下重量份物质：水性氟碳乳液50-60份；去离子水10-30份；颜填料3-15份；消泡剂0.5-1份；触变剂0.1-1份；分散剂0.2-1份；润湿流平剂0.2-2份；成膜助剂1.0-3.0份；涂层交联剂1-5份；中和剂0.1-0.5份；保水剂1-3份；本申请的氟碳色浆可用于金属表面，其具有高耐水、光泽持久亮丽的优点。光泽持久亮丽的优点。


技术研发人员：张安达 庄嘉烽
受保护的技术使用者：常州安达环保科技有限公司
技术研发日：2023.02.14
技术公布日：2023/7/19