一种水性聚偏氟乙烯乳液及其制备方法和应用与流程
本发明属于精细化工，涉及一种水性聚偏氟乙烯(pvdf)乳液及其制备方法和应用。
背景技术：
1、氟碳涂料是指以氟化烯烃为基本单元，与其他单体进行均聚或共聚，得到聚合物作为成膜物质的涂料。氟碳涂料以其优异的耐腐蚀性、耐污染性、耐化学性、耐候性、耐老化性等综合性能，广泛应用于建筑、桥梁、车辆、船舶、航空航天、电子等高科技领域。所以pvdf在许多的领域已经得到了广泛的应用。但是目前市场上的pvdf树脂粉末在应用过程中需要使用大量的有机溶剂溶解后使用，因此会面临高voc排放的环保问题。
2、为了解决这个问题，水性pvdf乳液的制备成了社会迫切的技术需求。水性pvdf乳液的制备有两个主流方法。一类是在原材料pvdf树脂粒子表面接枝亲水基团，增加粒子在水中的分散性；一种是vdf与其他一种或几种单体自由基共聚，改变pvdf树脂的结构，使之获得亲水特性。但是目前大多数聚偏氟乙烯分散液仍存在着诸多问题，如固体含量偏低、存储稳定性差，含有较多的乳化剂导致成膜性能差、基材附着力低等一系列问题，需要对聚偏氟乙烯分散液进行改性来提高其性能及应用范围。
3、因此，在本领域中期望开发一种水性聚偏氟乙烯乳液，其固含量高、成膜效果好，存储稳定性好，对基材附着力高，并且制备方法简单。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水性聚偏氟乙烯乳液及其制备方法和应用。本发明开发了用含羧基聚氨酯硅蜡和含羧基聚氨酯预聚体联用来乳化聚偏氟乙烯的方法，该方法制备过程简便，得到的水性聚偏氟乙烯乳液成膜效果好，储存稳定性好，对金属和玻璃附着力强，具有极高的应用价值和工业化生产前景。
2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：
3、第一方面，本发明提供一种水性聚偏氟乙烯乳液，所述水性聚偏氟乙烯乳液的制备原料按照重量份数计，包括如下组分：
4、
5、本发明采用含羧基聚氨酯硅蜡和含羧基聚氨酯预聚体分散乳化聚偏氟乙烯，由于羧基硅蜡的非极性链段可以充分包裹聚偏氟乙烯分子，而且聚氨酯链段具有极好的成膜性和附着力，使得制得的聚偏氟乙烯乳液稳定性好，成膜性好，附着力强，具有极高的实用价值。
6、在本发明中，所述水性聚偏氟乙烯乳液的制备原料按照重量份数计，含羧基聚氨酯硅蜡的用量可以为10份、12份、14份、16份、18份、20份、22份、24份、26份、28份、30份等。
7、在本发明中，所述水性聚偏氟乙烯乳液的制备原料按照重量份数计，聚偏氟乙烯的用量可以为30份、32份、34份、36份、38份、40份、42份、44份、46份、48份、50份、52份、54份、56份、58份、60份等。
8、在本发明中，所述水性聚偏氟乙烯乳液的制备原料按照重量份数计，含羧基聚氨酯预聚体的用量可以为10份、12份、14份、16份、18份、20份、22份、24份、26份、28份、30份等。
9、在本发明中，所述水性聚偏氟乙烯乳液的制备原料按照重量份数计，中和剂的用量可以为3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份、10份等。
10、在本发明中，所述水性聚偏氟乙烯乳液的制备原料按照重量份数计，水的用量可以为30份、32份、34份、36份、38份、40份、42份、44份、46份、48份、50份、52份、54份、56份、58份、60份、62份、64份、66份、68份、70份等。
11、本发明的含羧基聚氨酯硅蜡可以采用本领域公知的方法制备得到，也可以商购获得，例如，广州斯洛柯高分子聚合物有限公司的silok 6037p9。
12、本发明的含羧基聚氨酯预聚体可以采用本领域公知的方法制备得到，也可以商购获得，例如，广州斯洛柯高分子聚合物有限公司的silok 3010m2，silok3072m2。
13、优选地，所述中和剂包括三乙胺、一异丙醇胺、三乙醇胺、二乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合。
14、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的水性聚偏氟乙烯乳液的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
15、(1)将配方量的含羧基聚氨酯硅蜡、聚偏氟乙烯、含羧基聚氨酯预聚体混合，加热，待聚偏氟乙烯完全溶解后得到混合液；
16、(2)向步骤(1)得到的混合液中加入中和剂，搅拌，得到中和混合液；
17、(3)将水加热，然后将步骤(2)得到的中和混合液趁热倒入加热后的水中，搅拌，得到所述水性聚偏氟乙烯乳液。
18、优选地，步骤(1)所述加热为加热至100～130℃，例如100℃、105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃等。
19、优选地，步骤(2)所述搅拌的时间为2-5分钟，例如2分钟、3分钟、4分钟、5分钟等。
20、优选地，步骤(2)所述中和剂的用量为使得步骤(2)体系的ph值为7～10，例如7、7.5、8、8.5、9、9.5、10等。
21、优选地，步骤(3)所述加热为加热至90～100℃，例如90℃、92℃、94℃、96℃、98℃、100℃等。
22、优选地，步骤(3)所述搅拌的速度为1500-2500rpm，例如1500rpm、1600rpm、1800rpm、2000rpm、2200rpm、2300rpm、2500rpm等，搅拌的时间为0.5-1.5小时，例如0.5小时、1小时、1.5小时等。
23、与现有技术相比，本发明主要解决了：1)pvdf粉末分散性差的技术问题；2)pvdf附着力弱的技术问题；3)水性pvdf乳液制备方法复杂、成本高的技术问题。
24、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的水性聚偏氟乙烯乳液在涂料中的应用。
25、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
26、本发明采用含羧基聚氨酯硅蜡和含羧基聚氨酯预聚体分散乳化聚偏氟乙烯，由于羧基硅蜡的非极性链段可以充分包裹聚偏氟乙烯分子，而且聚氨酯链段具有极好的成膜性和附着力，使得制得的聚偏氟乙烯乳液稳定性好，成膜性好，附着力强，具有极高的实用价值。
技术特征：
1.一种水性聚偏氟乙烯乳液，其特征在于，所述水性聚偏氟乙烯乳液的制备原料按照重量份数计，包括如下组分：
2.根据权利要求1所述的水性聚偏氟乙烯乳液，其特征在于，所述含羧基聚氨酯硅蜡包括silok 6037p9。
3.根据权利要求1或2所述的水性聚偏氟乙烯乳液，其特征在于，所述含羧基聚氨酯预聚体包括silok 3010m2和/或silok 3072m2。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的水性聚偏氟乙烯乳液，其特征在于，所述中和剂包括三乙胺、一异丙醇胺、三乙醇胺、二乙醇胺中的任意一种或至少两种的组合。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的水性聚偏氟乙烯乳液的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述加热为加热至100～130℃。
7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述搅拌的时间为2-5分钟。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述中和剂的用量为使得步骤(2)体系的ph值为7～10。
9.根据权利要求5-8中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述加热为加热至90～100℃；
10.一种如权利要求1-4中任一项所述的水性聚偏氟乙烯乳液在涂料中的应用。
技术总结
本发明提供一种水性聚偏氟乙烯乳液及其制备方法和应用，所述水性聚偏氟乙烯乳液的制备原料按照重量份数计，包括如下组分：含羧基聚氨酯硅蜡10～30份；聚偏氟乙烯30～60份；含羧基聚氨酯预聚体10～30份；中和剂3～10份；水30～70份。本发明采用含羧基聚氨酯硅蜡和含羧基聚氨酯预聚体分散乳化聚偏氟乙烯，由于羧基硅蜡的非极性链段可以充分包裹PVDF分子，而且聚氨酯链段具有极好的成膜性和附着力，使得制得的PVDF乳液稳定性好，成膜性好，附着力强，具有极高的实用价值。
技术研发人员：王继印,孙东明,曾繁威,梁宇航,代菊红,康娟
受保护的技术使用者：广州海豚新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5