稳定的水性氟聚合物涂料组合物制造技术

本发明专利技术涉及一种适合于高性能涂料应用的高剪切稳定的水性氟聚合物涂料组合物，优选地使用聚偏二氟乙烯(PVDF)，诸如

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】稳定的水性氟聚合物涂料组合物专利
本专利技术涉及一种适合于高性能涂料应用的高剪切稳定的水性氟聚合物涂料组合物，优选地使用聚偏二氟乙烯(PVDF)，诸如PVDF。该组合物是基于具有小粒度的高剪切稳定的氟聚合物乳液，共混有丙烯酸聚合物添加剂。这种组合物的使用允许高温烘烤PVDF水基涂料，这些涂料可以在多种衬底诸如金属或陶瓷表面上施用，并用在织物、玻璃、碳或芳族聚酰胺纤维等的浸渍中。从本专利技术的涂料组合物形成的干涂层表现出改进的光泽度、抗裂性、耐化学性、防热吸尘性以及其他改进的特性。专利技术背景已知从聚偏二氟乙烯(PVDF)聚合物树脂配制的高性能涂料提供良好的耐溶剂性、耐化学性、耐气候性、热稳定性、强度以及弹性。PVDF溶剂基涂料(例如KYNAR)通常用在金属衬底上。US8,093,329和US7,399,533描述了基于固体PVDF颗粒在丙烯酸聚合物的有机溶剂中的非水性分散体的涂料组合物。这些涂料组合物含有PVDF粉末、有机溶剂、丙烯酸聚合物、以及任选地颜料和着色剂。在PVDF熔化温度以上烘烤涂料之后，形成了PVDF和丙烯酸相的均匀共混物，该共混物为该涂料提供耐久性和其他必要的特性，诸如光泽度、粘附性、耐溶剂性、以及耐候性。PVDF基涂剂(paint)常见地包含高水平的溶解丙烯酸树脂并且分散PVDF所需要的有机溶剂。这些有机溶剂典型地被分类为挥发性有机化合物(VOC)并且经常在其使用中受到制约。有机溶剂基浆料表现出水性系统中不存在的安全、健康以及环境危险。有机溶剂类总体上是有毒的并且可燃的、挥发性质的，并且涉及多种特殊的制造控制以缓和风险并且减少来自有机溶剂的环境的污染。此外，大量的碳足迹与在环境上不希望的有机溶剂的使用相关联。此外，涉及额外的耗费时间、金钱、以及能量的制造步骤来分离出在水性介质中形成的PVDF，将该PVDF干燥成粉末，并且然后将该粉末溶解/分散在溶剂中。对于保持了这些优异的特性，但是更环境友好且基于水的基于氟聚合物的涂层和薄膜存在需要。为了在涂料配方过程中有效利用水性浆料，重要的是开发与当前制造实践相容并且提供中间产物和最终产物所希望的多种特性的多种粘合剂系统。一些常见的指标包括：a)具有足够的保质期的水生氟聚合物分散体的稳定性，b)与丙烯酸胶乳的相容性，c)在混合了粉末状材料和颜料之后浆料的稳定性，以及d)用于促进良好的水性流延的适当浆料粘度。此外，从法规的角度，没有含氟表面活性剂类制造的氟聚合物是优选的。PVDF乳液通常提供超过约250nm的颗粒直径。这些乳液具有降低的胶体稳定性并且在中和或在高剪切条件下(诸如在喷涂应用中使用)时是高度不稳定的。一种提供稳定的、水性PVDF组合物的手段是通过氟聚合物和由顺序的乳液聚合方法制成的丙烯酸混合物组合物，如在US5804650和US2011/0118403中所传授的。这些混合物组合物涉及在氟聚合物种子树脂的存在下一种或多种丙烯酸单体的聚合反应，从而产生PVDF/丙烯酸混合物乳液。这种水性混合物组合物由于在高温(例如超过150℃)下相分离不能在高烘烤条件下使用。基于这种混合胶乳的涂料要求复杂的聚合方法，同时表现出与此披露内容相比低劣的耐化学性和防热吸尘性。US3301807描述了含有非离子型表面活性剂的PTFE氟聚合物的水性分散体，其中该氟聚合物是通过使用全氟化的表面活性剂制成的。US6,696,512描述了氟聚合物，并且尤其是PTFE，使用含氟表面活性剂制成的水性分散体，并且具有240微米以及更大的粒度。申请人已经使用多种不同的表面活性剂生产了稳定的不含含氟表面活性剂的PVDF乳液，并且生产了具有在从50至250nm的范围内的粒度的乳液。有用的表面活性剂包括3-烯丙氧基-2-羟基-1-丙烷磺酸(US6,869,997)；聚乙烯基膦酸、聚丙烯酸、聚乙烯基磺酸(US8,869,997)、聚乙二醇、聚丙二醇、聚丁二醇嵌段共聚物和三聚物。水基分散体已经与粉末状电极形成材料结合并且施用到导电材料上以形成电极，如在US2010-0304270中所描述。出人意料地，已经发现在高烘烤涂料应用中有用的高剪切稳定的水性氟聚合物涂料组合物。氟聚合物涂料结合了氟聚合物和特定的丙烯酸聚合物以形成在200℃的高烘烤温度下稳定的、并且在高剪切力(如在喷涂应用中)下剪切稳定的组合物。该水性氟聚合物涂料在许多应用是有用的，包括金属和陶瓷上的保护和装饰涂料，以及用于织物、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维和碳纤维的涂覆或浸渍。本专利技术的水性涂料组合物提供了超过类似的基于溶剂的氟聚合物涂料的许多优点，包括：它是更环境更友好的且更安全的-具有很少或没有暴露于溶剂或溶剂废物；它比类似的基于溶剂的涂料更易于处理(更快且更便宜)-因为PVDF作为乳液合成，不要求分离步骤；该水性涂料可以在比溶剂涂料更低的温度下干燥-节省了时间和费用；具有大于60、并且优选大于70的60°光泽度的更高的光泽度。据信更高的光泽度与聚合物粒度有关，该聚合物粒度在分散体中小于在基于溶剂的涂料组合物中。此外，本专利技术的涂料组合物的干涂料具有优异的耐化学性(MEK磨擦(MEKrub))，以及优异的防吸尘性。专利技术概述本专利技术涉及一种高剪切稳定的水性氟聚合物涂料组合物，该组合物包含：-从0.2至150份的氟聚合物颗粒，这些颗粒具有小于250nm的体积平均粒度，其中所述氟聚合物包括大于50重量百分比的含氟单体单元；优选地该氟聚合物是基于聚偏二氟乙烯的聚合物。-从1至150份的一种或多种丙烯酸胶乳；-任选地从0至50份的一种或多种增稠剂；-任选地，一种或多种pH调节试剂；-任选地从0至50份的一种或多种添加剂，这些添加剂选自由抗沉降剂类与表面活性剂类组成的组；-任选地从0至50份的一种或多种湿润剂；-任选地从0至50份的一种或多种聚结剂；-100份的水；所有的份都是基于100重量份水的重量份，并且其中该组合物优选地不包括含氟表面活性剂。本专利技术进一步涉及通过将如在本专利技术的以上组合物方面中定义的涂剂施用到表面上衍生的涂层，在其上通过蒸发包含在所述涂料或清漆(varnish)中的溶剂/水衍生涂层。本专利技术进一步涉及一种制造的涂覆的物品，其中该物品是使用该涂料组合物在一个或多个表面上涂覆的。本专利技术进一步涉及使用这些涂料组合物的织物的浸渍，以及从该涂覆的/浸渍的织物产生的物品。本专利技术进一步涉及一种用于制备该水性涂料组合物的方法、并且将该涂料组合物施用到物品的至少一个表面上，以生产涂覆的物品。在该组合物中使用的丙烯酸胶乳具有在50,000至1,000,000的范围内的分子量，这提供了良好的粘附性和良好的耐化学性二者的平衡。该丙烯酸胶乳也是使用特定的表面活性剂制成的，以降低在高烘烤温度下的黄化。专利技术详细说明本专利技术涉及一种新颖的、高剪切稳定的水性氟聚合物组合物，其在高烘烤涂料应用中是有用的，用于涂覆有该涂料组合物的物品，以及用于涂覆和/或浸渍有该涂料组合物的织物。将在本申请中列出的全部参考文件通过引用结合在此。除非另外指明，否则在组合物中的全部百分比是重量百分比；并且除非另外规定，全部分子量是如通过GPC方法测定的作为重量平均分子量给出的。通过“不含含氟表面活性剂”是指所有在制造水性氟聚合物中使用的表面活性剂均不包含氟原子(是“非氟化的表面活性剂)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高剪切稳定的水性涂料组合物,包含：a)从0.2至150份的氟聚合物颗粒，这些颗粒具有小于240nm的体积平均粒度，并且包含至少50重量百分比的含氟单体单元；b)从1至40份的一种或多种丙烯酸聚合物胶乳；c)任选地从0至50份的一种或多种增稠剂；d)任选地，一种或多种pH调节试剂；e)任选地从0至50份的一种或多种添加剂，这些添加剂选自由抗沉降剂类与表面活性剂类组成的组；f)任选地从0至50份的一种或多种湿润剂；g)任选地从0至150份的一种或多种聚结剂；h)任选地从0至50份的一种或多种颜料i)100份的水；所有的份都是基于100重量份水的重量份，其中所述氟聚合物在25％的水性分散体中具有在2000rpm下大于20分钟和/或在4000rpm下大于4分钟的到达凝结开始的时间。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.01 US 62/019,5231.一种高剪切稳定的水性涂料组合物,包含：a)从0.2至150份的氟聚合物颗粒，这些颗粒具有小于240nm的体积平均粒度，并且包含至少50重量百分比的含氟单体单元；b)从1至40份的一种或多种丙烯酸聚合物胶乳；c)任选地从0至50份的一种或多种增稠剂；d)任选地，一种或多种pH调节试剂；e)任选地从0至50份的一种或多种添加剂，这些添加剂选自由抗沉降剂类与表面活性剂类组成的组；f)任选地从0至50份的一种或多种湿润剂；g)任选地从0至150份的一种或多种聚结剂；h)任选地从0至50份的一种或多种颜料i)100份的水；所有的份都是基于100重量份水的重量份，其中所述氟聚合物在25％的水性分散体中具有在2000rpm下大于20分钟和/或在4000rpm下大于4分钟的到达凝结开始的时间。2.如权利要求1所述的水性涂料组合物，包含：a)从10至50份的氟聚合物颗粒，这些颗粒具有小于200nm的体积平均粒度，并且包含至少50重量百分比的含氟单体单元；b)从5至30份的一种或多种丙烯酸聚合物胶乳；c)任选地从0至50份的一种或多种增稠剂；d)任选地，一种或多种pH调节试剂；e)任选地从0.1至5份的一种或多种添加剂，这些添加剂选自由抗沉降剂类与表面活性剂类组成的组；f)任选地从0至50份的一种或多种湿润剂；g)任选地从0至100份的一种或多种聚结剂；h)任选地从0至50份的一种或多种颜料；i)100份的水；所有的份都是基于100重量份水的重量份，其中所述氟聚合物在25％的水性分散体中具有在2000rpm下大于20分钟和在4000rpm下大于4分钟的到达凝结开始的时间。3.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其中所述氟聚合物是聚偏二氟乙烯(PVDF)均聚物或包括至少70摩尔百分比的偏二氟乙烯单元的共聚物。4.如权利要求3所述的水性涂料组合物，其中所述PVDF具有通过ASTMD-3835在450°F并且在100-1秒下的大于5.0kp的熔体粘度。5.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其中这些氟聚合物颗粒具有小于150微米的体积平均粒度。6.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其中所述氟聚合物具有通过ASTMD-3835在450°F并且在100-1秒下的大于20.0kp的熔体粘度。7.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其中所述丙烯酸聚合物包含从50到100重量百分比的甲基丙烯酸甲酯单体单元，以及从0到50重量百分比的其他丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯单体单元。8.如权利要求1所述的水性涂料组合物，其中所述丙烯酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·郑，R·阿明萨纳伊，Q·李，A·都，
申请(专利权)人：阿科玛股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US