本發(fā)明涉及一種改性醇酸樹脂水性涂料，尤其涉及到具有自潔、高硬度、耐老化、防腐防污的一種氟硅改性醇酸樹脂水性涂料，屬于水性功能涂料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
涂料是日常生產(chǎn)保護基礎(chǔ)設(shè)施不可或缺的材料，被廣泛應(yīng)用于建筑物、各類五金件、工業(yè)制品的裝飾以及機械、車輛、船舶、飛機、儀表等領(lǐng)域。醇酸樹脂涂料具有原料價廉易得、涂膜附著力好、光亮、豐滿度好、對顏料潤濕性好等優(yōu)點，且具有良好的施工性，在傳統(tǒng)涂料領(lǐng)域中一直扮演著重要角色。但傳統(tǒng)的醇酸樹脂涂料中含有大量有機溶劑，對人體和生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響。
隨著人們環(huán)境保護意識的增強，環(huán)境友好型水性涂料的生產(chǎn)及應(yīng)用已是大勢所趨。與溶劑型涂料相比，水性涂料中沒有或很少含有可揮發(fā)性有機物(VOC)。其具有安全環(huán)保、成本低、施工靈活等多重優(yōu)點。水性醇酸樹脂涂料以植物油類脂肪酸為主要原料，以水為溶劑，其被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。
醇酸樹脂涂料是目前用來防護鐵構(gòu)件的主要涂料品種之一，作為碳鋼結(jié)構(gòu)件的輸配電鐵塔的腐蝕問題很嚴重，尤其是沿海、重工業(yè)區(qū)、酸雨及潮氣環(huán)境下鐵塔的腐蝕更為突出，目前國內(nèi)外一般采用熱浸鍍鋅與涂料涂裝防護技術(shù)對鐵塔作防護處理。但結(jié)果表明：采用單一的熱浸鍍鋅或涂料涂層的辦法很難實現(xiàn)長期有效的防護。
醇酸樹脂分子結(jié)構(gòu)多樣，特別是其中含羥基、羧基、雙鍵等反應(yīng)性基團，可以通過化學方法引入其它具有某些功能性的分子，對醇酸樹脂進行改性，以提高其綜合性能。目前對醇酸樹脂涂料的改性主要有以下幾種：丙烯酸樹脂改性醇酸樹脂涂料、有機硅改性醇酸樹脂涂料、苯乙烯改性醇酸樹脂涂料。
丙烯酸樹脂改性的醇酸樹脂涂料，兼具了丙烯酸樹脂和醇酸樹脂的優(yōu)點，漆膜硬度和耐水性都有很大的提高；有機硅改性醇酸樹脂涂料具有優(yōu)良的耐熱性、電絕緣性、耐高溫、耐潮濕、抗水性及耐腐蝕性；苯乙烯改性醇酸樹脂涂料具有快干、硬度高、成本低等優(yōu)點，廣泛用于制備快干漆和船舶漆。目前應(yīng)用于鋼結(jié)構(gòu)防腐的涂料，存在性能單一，很難適應(yīng)復(fù)雜大氣環(huán)境下的性能需求。
因此，開發(fā)一種環(huán)境友好型的改性水性醇酸樹脂涂料，使其兼?zhèn)涓叩钠崮び捕?、防水、抗污和抗腐蝕性是目前亟待解決的問題。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明結(jié)合醇酸樹脂的優(yōu)點，在其樹脂分子中引入氟和硅元素對其進行改性，由于氟原子半徑小且具有很強的電負性，因此其對碳鏈具有屏蔽保護作用，這使得氟聚合物具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐候性和化學惰性，以及獨特的低表面張力、低表面自由能、低摩擦系數(shù)和低的介電常數(shù)，這賦予了氟聚合物擁有優(yōu)異的憎水、憎油性，是低表面能材料研究領(lǐng)域的一類重要聚合物。其Si-O鍵鍵能的牢固程度要遠高于C-C、C-O鍵，可以提高涂料的硬度、耐候性，耐熱性、自潔性、電絕緣性、耐臭氧以及耐紫外線等，改善水性醇酸樹脂涂料性能的不足。
本發(fā)明的目的旨在提供一種性能全面的水性氟硅改性醇酸樹脂乳液及其一種性能突出、環(huán)境友好的具有自潔、高硬度、耐老化、防污防腐及耐熱性好的特種涂料。
為解決所述的上述問題，本發(fā)明利用氟硅改性醇酸樹脂中側(cè)鏈的氟段和硅段能有效降低涂層的表面張力并提高其硬度，同時改善涂層的抗污和防水性，防止液體類物質(zhì)滲入涂層破壞涂層的結(jié)構(gòu)，使涂層具有良好的耐化學性、耐腐蝕性、耐久性及力學性能。
為了解決上面所述的技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：本發(fā)明涉及一種抗污、防水和防腐蝕的水性涂料，按重量百分比計，其組成為：氟硅改性水性醇酸樹脂55.0～78.0份、丙二醇單丁醚3.0～8.0份、聚氨酯增稠流平劑0.5～1.5份、去離子水12.0～35.0份、分散劑0.5～1.0份、成膜助劑0～10份、消泡劑0.5～1.0份、潤濕劑0.2～0.6份。
本發(fā)明所述的氟硅改性水性醇酸樹脂，主要由植物油類脂肪酸、有機酸酐、多元醇、多元酸、含氟單體、二羥甲基丙酸、多異氰酸酯、羥基封端有機硅、丙烯類單體和去離子水組成。
所述的氟硅改性水性醇酸樹脂，其特征在于：按重量百分比計，其組成為：植物油脂肪酸4.0～10.0份、苯酐2.0～6.0份、三羥甲基丙烷4.0～10.0份、二甲苯2.0～6.0份、間苯二甲酸2.0～8.0份、二羥甲基丙酸1.5～4.5份、氟烯類單體4.0～10.0份、有機硅單體3.0～8.0份、多異氰酸酯4.0～10.0份、丙烯酸類單體6.0～12.0份、中和劑1.5～4.0份、二月桂酸二丁基錫0.02～0.08份、偶氮二異丁腈0.04～0.1份、去離子水40.0～60.0份。
所述的的丙烯類單體為丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸羥丙酯、丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙基庚基丙烯酸酯、甲基丙烯酸月桂醇酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸十八酯、丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸縮水甘油酯、環(huán)三羥甲基丙烷甲縮醛丙烯酸酯、丙烯酸四氫糠醇酯、甲基丙烯酸四氫糠醇酯中的一種或幾種的組合；根據(jù)樹脂功能的要求可以采用軟硬不同比例的單體進行搭配使用。
所述的氟烯類單體為丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸六氟異丙酯、甲基丙烯酸六氟異丙酯、丙烯酸八氟戊酯、甲基丙烯酸八氟戊酯、全氟己基乙基丙烯酸酯、全氟己基乙基甲基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、全氟烷基乙基丙烯酸酯、全氟烷基乙基甲基丙烯酸酯中的一種或幾種的組合。
所述的植物油脂肪酸為精制亞麻油、大豆油、蓖麻油、妥爾油、椰子油、菜籽油中的一種或幾種的組合。
所述的有機硅單體為羥基封端的聚二甲基硅氧烷、羥烴基封端的聚二甲基硅氧烷、羥基聚醚封端的聚二甲基硅氧烷中的一種或幾種的組合。
所述的中和劑為三乙胺、氨水、二甲基乙醇胺中的一種或幾種的組合。
所述的多異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯TDI、異佛爾酮二異氰酸酯IPDI、六亞甲基二異氰酸酯HDI、苯二亞甲基二異氰酸酯XDI、環(huán)己烷二亞甲基二異氰酸酯H6XDI、四甲基苯二亞甲基二異氰酸酯TMXDI中的一種或幾種的組合。
本發(fā)明制得的一種氟硅改性水性醇酸樹脂涂料，特點是硬度高，防水性能好、交聯(lián)密度高、耐腐蝕性能好、耐高溫、耐溫耐化學性能好，無污染，當被污染物污染或被溶液類物質(zhì)污染時，能有效達到防水、防污的優(yōu)良效果。
具體實施方式
本發(fā)明結(jié)合以下實例對硬度高、耐腐蝕、抗污、防水的氟硅改性醇酸樹脂涂料的制備做進一步的描述。
實施例1
一種氟硅改性水性醇酸樹脂，其制備工藝如下：
a、將羥基封端的有機硅4.0份裝入帶有溫度計、冷凝管、攪拌器的四口反應(yīng)器中升溫至82～85℃，然后勻速滴加甲苯二異氰酸酯6.0份，在1h內(nèi)滴完，繼續(xù)反應(yīng)2h，得到活性中間體Ⅰ，待用；
b、在帶有攪拌、滴液裝置的反應(yīng)器，按配方要求加入丙烯酸類單體8.0份、氟烯類單體6.0份和催化劑偶氮二異丁腈0.07份，攪拌均勻得一單體混合物Ⅱ，待用；
c、在裝有溫度計、冷凝管、分水器、攪拌器的四口反應(yīng)器中，按配方的重量百分比，依次加入植物油脂肪酸6.0份、苯酐3.0份、三羥甲基丙烷6.5份、二甲苯3.0份、間苯二甲酸3.5份和二羥甲基丙酸2.5份，加熱升溫至140℃，開慢速攪拌，1h后升溫至180℃，保溫約2h，當出水變慢或很少時，繼續(xù)升溫至210℃，1h后測定其酸值，當酸值達到理論設(shè)計值時，真空下蒸除溶劑；降溫至80℃，加入催化劑二月桂酸二丁基錫0.04份，在攪拌下，勻速滴加活性中間體Ⅰ，滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)2h，并測定NCO含量，當NCO含量接近理論設(shè)計值時，降溫至50℃以下，加入中和劑2.0份，攪拌0.5h，加入配方量的去離子水49.4份，過濾，得到硅改性的醇酸樹脂Ⅲ，待用；
d、將硅改性的醇酸樹脂Ⅲ加入反應(yīng)器，升溫至82℃，在攪拌下，勻速滴加單體混合物Ⅱ，在4h內(nèi)滴完，繼續(xù)保溫反應(yīng)1h，降溫，過濾，得到一種氟硅改性醇酸樹脂A。
實施例2
一種氟硅改性水性醇酸樹脂，其制備工藝如下：
a、將羥基封端的有機硅4.5份裝入帶有溫度計、冷凝管、攪拌器的四口反應(yīng)器中升溫至83～87℃，然后勻速滴加異佛爾酮二異氰酸酯7.0份，在1h內(nèi)滴完，繼續(xù)反應(yīng)2h，即得到活性中間體Ⅰ，待用；
b、在帶有攪拌、滴液裝置的反應(yīng)器，按配方要求加入丙烯酸類單體6.0份、氟烯類單體6.5份和催化劑偶氮二異丁腈0.07份，攪拌均勻得一單體混合物Ⅱ，待用；
c、在裝有溫度計、冷凝管、分水器、攪拌器的四口反應(yīng)器中，按配方的重量百分比，依次加入植物油脂肪酸6.0份、苯酐3.5份、三羥甲基丙烷6.5份、二甲苯3.5份、間苯二甲酸3.0份和二羥甲基丙酸2.5份，加熱升溫至140℃，開慢速攪拌，1h后升溫至180℃，保溫約2h，當出水變慢或很少時，繼續(xù)升溫至210～220℃，1h后測定其酸值，當酸值達到理論設(shè)計值時，真空下蒸除溶劑；降溫至80℃，加入催化劑二月桂酸二丁基錫0.04份，在攪拌下，勻速滴加活性中間體Ⅰ，滴加完畢繼續(xù)反應(yīng)2h，并測定NCO含量，當NCO含量接近理論設(shè)計值時，降溫至50℃以下，加入中和劑2.2份，攪拌0.5h，加入配方量的去離子水48.68份，過濾，得到硅改性的醇酸樹脂Ⅲ，待用；
d、將硅改性的醇酸樹脂Ⅲ加入反應(yīng)器，升溫至82℃，在攪拌下，勻速滴加單體混合物Ⅱ，在4h內(nèi)滴完，繼續(xù)保溫反應(yīng)1h，降溫，過濾，即得到氟硅改性醇酸樹脂B。
實施例3
一種環(huán)境友好型抗污、防水、耐腐蝕涂料，按重量百分比，其組成為：氟硅改性醇酸樹脂乳液A 65份、去離子水19.2份、聚氨酯增稠流平劑1.2份、分散劑0.5份、消泡劑0.6份、潤濕劑0.5份、丙二醇單丁醚5.0份、成膜助劑8.0份。
實施例4
一種環(huán)境友好型抗污、防水、耐腐蝕涂料，按重量百分比，其組成為：氟硅改性醇酸樹脂乳液B 70份、水性硅氧烷樹脂20份、丙二醇單丁醚3.0份、成膜助劑4份、聚氨酯增稠流平劑1.0份、分散劑0.6份、消泡劑0.8份、潤濕劑0.6份。
按照相關(guān)標準，對本發(fā)明的實施例與硅改性醇酸樹脂水性涂料、水性醇酸樹脂水性涂料進行對比，檢測的性能指標如表1所示。
其中，干燥速度：按照GB1728的規(guī)定進行檢測；
附著力：按照GB/T1720-1988的規(guī)定，使用劃格法進行測試；
硬度：按照GB/T6739-2006色漆和清鉛筆法測定漆膜硬度；
柔韌性：按照GB/T1731-1993的規(guī)定進行檢測；
耐沖擊性：按照GB/T1732-2007的規(guī)定進行檢測；
表面張力：采用吊環(huán)表面張力法測定；
耐水性：按照GB/T1733-93的規(guī)定進行檢測；
耐鹽霧性：按照GB/T1771-1991的規(guī)定進行檢測；
耐候性：按照GB/T1865-2009的規(guī)定進行檢測；
耐沖擊性：按照GB/T1732-93的規(guī)定進行檢測。
表1氟硅改性醇酸樹脂水性涂料性能對比技術(shù)指標
盡管本發(fā)明已作了詳細說明并引證了實施例，但對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，顯然可以按照上述說明而做出的各種方案、修改和改動，都應(yīng)該包括在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。