[發明專利]一種含氟聚丙烯酸酯微球/環氧樹脂高固體分復合涂料及其制備方法

在審

• 申請號: 202211526932.0
• 申請日: 2022-12-01
• 公開（公告）號: CN115873472A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 任強;高康;汪稱意
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: C09D163/00
• 分類號: C09D163/00;C09D5/08;C09D7/65;C08F120/24;C08F220/24;C08F220/32
• 代理公司: 常州市英諾創信專利代理事務所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發明屬于涂料技術領域，具體涉及一種基于含氟丙烯酸酯聚合物微球的防腐涂料的制備方法。利用分散聚合制備聚合物微球后，與環氧樹脂共混，制備具有良好耐腐蝕性能和一定耐候性能的環氧樹脂涂層。本發明的特點在于通過一鍋分散聚合制備含氟聚丙烯酸酯微球，制備工藝簡單環保，且微球具有較低表面能以及良好的疏水性能，將其作為填料加入環氧樹脂后，可以在涂層表面和內部均勻分散，提升涂層表面的疏水性能，同時有效延長腐蝕介質向金屬底板的滲透路徑，從而提升環氧樹脂涂料的防腐和耐候性能。

技術領域

本發明屬于涂料技術領域，特別涉及一種基于含氟聚丙烯酸酯微球/環氧樹脂復合涂料及其制備方法。

背景技術

金屬腐蝕會造成巨大的經濟損失，據統計每年因腐蝕而無法使用的鋼鐵約占鋼鐵總產量的20％。由此可見，金屬防護極其重要。涂層防腐是目前最普遍有效和經濟的防腐方法。環氧樹脂涂料對基材有著良好的附著力，對水、中等酸、堿和其他溶劑有著良好的耐腐蝕性和耐滲透性等優點，是應用最為廣泛的防腐涂料。

金屬在大氣、海水、土壤和各種電解質溶液中的腐蝕都屬于電化學腐蝕，電化學腐蝕是最普遍、最常見的腐蝕。金屬表面與腐蝕介質接觸之后容易發生氧化還原反應而被破壞。

環氧樹脂中由于存在大量羥基，所以涂層具有一定的親水性。并且環氧樹脂在固化的過程中容易產生缺陷，這些缺陷會成為腐蝕介質向涂層內部滲透的通道。根據選用的固化劑不同，涂層的吸水率會略有差別，已有實驗數據表明環氧樹脂E51的吸水率在2～4％左右[Li C,Li Y,Wang X,Yuan S,Lin D,Zhu Y,Wang H.Synthesis of hydrophobicfluoro-substituted polyaniline filler for the long-term anti-corrosionperformance enhancement of epoxy coatings[J].Corrosion Science2021,178.]。這些缺陷會導致涂層防腐性能下降。金屬的腐蝕原理主要是在水和氧氣參與下的金屬失去電子而被氧化的電化學反應過程。通過在涂層中添加對水和氧氣的擴散具有阻隔作用的物質來提升涂層的防腐性能是一種行之有效的方法。同時，環氧樹脂具有苯環結構，耐紫外老化性能較差。

以含氟丙烯酸酯為代表的含氟聚合物材料具有極低的表面能，良好的疏水疏油性能，優異的耐熱性能、化學穩定性和耐候性能，被應用于高品質涂料領域。直接將含氟樹脂與環氧樹脂復配使用，可以形成互補，降低涂層的吸水性，提高耐候性和防腐性能。但由于含氟聚合物的溶解性較差，需要大量的有機溶劑溶解，因此與環氧樹脂混合后，會降低環氧樹脂的固含量。專利CN106867359A采用含氟丙烯酸酯嵌段共聚物與環氧樹脂混合來制備防腐耐候自分層涂料，但是需要采用占配方量30％～40％的二甲苯-正丁醇作為溶劑，不符合現代環保涂料低VOC(可揮發有機化合物)的要求。

在另一方面，通過懸浮聚合、分散聚合、乳液聚合和無皂乳液聚合等方法可以制備聚合物微球。這些制備方法都是以水為溶劑或者水和醇類混合溶劑，制備過程清潔環保。聚合物微球憑借較大的比表面積，均一的尺寸，表面帶有不同功能性基團等優點而在涂料領域得到廣泛的應用。

將聚合物微球作為填料加入環氧樹脂，可以大大減少樹脂中的孔隙，阻隔腐蝕介質的滲透，增強涂層的防腐蝕性能。中國專利CN105368210A中，通過無皂乳液聚合制備了單分散的聚苯乙烯，聚甲基丙烯酸甲酯和有機納米微球，將其作為填料與水性環氧樹脂復合制成金屬用防腐蝕環保涂層材料，但是這種水性復合涂層在腐蝕介質中浸泡240h后阻抗就會明顯下降，對底部金屬基材的保護作用降低(本說明書附圖5)。

中國專利CN 106554446 A，通過光RAFT分散聚合方法制備含氟聚合物微球，在合成引發劑的步驟中需要使用大量四氫呋喃(THF)，THF極易揮發，增加了VOC排放，對環境不友好，并且并未對含氟丙烯酸酯聚合物微球/環氧樹脂復合涂料進行性能測試表征。