本發(fā)明涉及一種聚醚酮酮水性分散液及其制備方法，屬于高分子特種工程塑料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
聚醚酮酮(PEKK)作為一種高性能熱塑性工程塑料，具有出色的耐熱性、剛性、機械性能和耐磨性能，被廣泛應(yīng)用在國防軍工、航空航天、電子信息、汽車制造、石油化工、醫(yī)療衛(wèi)生、家用電器、汽車制造等領(lǐng)域。目前，將聚醚酮酮作為涂料來使用時同樣具有很多優(yōu)異性能，如與基材的粘結(jié)力強、耐磨、耐刮擦、硬度高、耐化學(xué)性優(yōu)、不粘接性好、耐熱性高等，非常適合應(yīng)用于不粘性、耐高溫、防腐及復(fù)合材料等方面。然而，由于聚醚酮酮不溶于除濃硫酸外的水和有機溶劑，不能作為涂料的常規(guī)解決方案來使用，因此，聚醚酮酮必須采用以下方式來涂敷到制品表面：粉末靜電噴涂、添加表面活性劑的有機溶劑分散液或水分散液涂裝，并通過烘烤工藝處理，使之形成適用的涂層膜。在不粘涂層方面，長期以來主要是采用氟碳樹脂涂料，如聚四氟乙烯均聚物(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)、四氟乙烯和六氟丙烯共聚物(FEP或F46)。當(dāng)使用PTFE、FEP、PFA或類似的氟樹脂涂料直接涂裝金屬基板時，會出現(xiàn)粘附缺陷，用氟樹脂直接涂覆金屬基板是非常困難的，因為氟樹脂的不粘附特性使其與基材難以粘接。因此，開發(fā)氟樹脂涂料時，需要開發(fā)出相對應(yīng)的底涂層涂料，用于氟樹脂涂層與基材的粘接層。然而，使用底涂層涂料的氟樹脂覆膜時同樣存在很多問題：當(dāng)多次受到熱量、潮濕、腐蝕或類似的侵蝕時，涂層會逐漸失效，面涂層與底涂層之間、中間層和底涂層之間、底涂層內(nèi)部或底涂層和基材之間都會出現(xiàn)剝離現(xiàn)象。同時，氟碳涂層還在耐磨性不佳、硬度不高、耐高溫性能差等缺點。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種聚醚酮酮水性分散液，解決了傳統(tǒng)氟碳樹脂涂料存在的與基材的附著力差、易剝離、耐磨性不佳、硬度不高、耐高溫性差的問題，具有與基材的粘結(jié)力強、耐磨、耐熱、耐化學(xué)性優(yōu)的特點，本發(fā)明同時提供其制備方法。
本發(fā)明所述的聚醚酮酮水性分散液，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料制成：
優(yōu)選地，由以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的原料制成：
其中：
所述的PEKK細(xì)粉為低結(jié)晶型聚醚酮酮樹脂，粒度為400～1200目，優(yōu)選牌號為Kstone CC5611-6-GE的聚醚酮酮樹脂，生產(chǎn)廠家為山東凱盛新材料股份有限公司，其特性粘度為0.61dL/g，D50值為10μm。
所述的助溶劑為乙醇、乙二醇、乙二醇乙醚中的一種或多種組合。
所述的增粘膠體的的制備過程如下：向攪拌桶內(nèi)依次加入稱量好的水、增粘劑進行攪拌，增粘劑分批次邊攪拌邊加入，攪拌速度以60～200r/min為佳，靜置12h后，膠體均勻透明無泡，得到粘度為100～5000cps的增粘膠體，根據(jù)涂覆制件的形狀，優(yōu)選的粘度為200～1000cps。其中，增粘劑是濃度為2wt％的纖維素醚類水溶液或聚乙烯醇類水溶液，其粘度為4000～15000cps，優(yōu)選羥丙基甲基纖維素水溶液。
所述的顏填料為金剛石微粉、鈦白粉、氧化鋁、二氧化硅、碳納米管中的任意一種，粒度為600～1200目。
所述的表面活性劑為陰離子型高分子量羧酸銨鹽類表面活性劑或脂肪族磺酸鹽類表面活性劑，優(yōu)選牌號為AFCONA-5071的陰離子型高分子量羧酸銨鹽類表面活性劑。
所述的消泡劑為有機硅類消泡劑，優(yōu)選的牌號為AFCONA-2524、BYK-021、BYK-094。
所述的流平劑為水性硅基流平劑，優(yōu)選的牌號為AFCONA3580、AFCONA3585。
所述的水優(yōu)選去離子水或蒸餾水。
本發(fā)明所述的聚醚酮酮水性分散液的制備方法是先向攪拌桶內(nèi)依次加入配比量的水、助溶劑、表面活性劑、流平劑、消泡劑，邊攪拌邊添加，攪拌速度以100-500r/min為佳，然后再緩慢加入PEKK細(xì)粉和顏填料，避免一次性加入，以免產(chǎn)生大的團塊，同樣需要邊攪拌邊添加，攪拌速度以200～500r/min，攪拌均勻后用粘度計初測分散液的粘度，根據(jù)粘度大小來逐漸加入增粘膠體，邊攪拌邊進行添加，攪拌速度以200～500r/min為佳，經(jīng)30～60秒的調(diào)制粘度后進行攪拌脫泡或真空脫泡，待氣泡基本脫出后，即得到聚醚酮酮水性分散液，如有需要，可先過濾或者抽濾除去雜質(zhì)，采用的濾網(wǎng)或濾布規(guī)格為100～200目，然后再真空脫泡。其中，攪拌脫泡時的攪拌轉(zhuǎn)速為100～300r/min，脫泡時間為0.5～2h；真空脫泡時的真空度為0.03～0.08MPa。
本發(fā)明的有益效果如下：
本發(fā)明的聚醚酮酮水性分散液低或無揮發(fā)份(VOC)排放，基本上屬于無公害污染，不會對環(huán)境產(chǎn)生危害，經(jīng)濟環(huán)保，其噴涂涂層與基材粘結(jié)力強，并且具有耐磨、耐刮擦、硬度高、耐化學(xué)性優(yōu)、不粘接性好、耐熱性高等優(yōu)異性能，能夠進行單層或多層噴涂，可廣泛應(yīng)用于烹飪和食品加工器具、辦公設(shè)備、化工防腐等不粘涂層或防腐涂層,也可用于生產(chǎn)玻纖布、碳纖布及浸漬帶等復(fù)合材料；其制備方法簡單，生產(chǎn)成本低。
具體實施方式
以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步描述。
實施例1
(1)將980g去離子水、20g羥丙基甲基纖維素(濃度為2wt％時的水溶液的粘度為4000cps)依次加入攪拌桶，邊攪拌邊加入，轉(zhuǎn)速為150r/min，攪拌1h后靜置12h，膠體均勻透明無泡，得到增粘膠體，裝桶備用；
(2)向攪拌桶內(nèi)依次加入575g去離子水、25g乙醇、25g乙二醇乙醚、20g AFCONA-5071、5g AFCONA-3585、20g BYK-021，邊攪拌邊添加，轉(zhuǎn)速為200r/min，然后向攪拌桶內(nèi)分4批緩慢加入280g PEKK細(xì)粉，以免產(chǎn)生大的團塊，邊攪拌邊添加，轉(zhuǎn)速為240r/min，待攪拌均勻后，用粘度計初測分散液粘度，根據(jù)粘度大小逐漸加入約50g增粘膠體，邊攪拌邊添加，轉(zhuǎn)速為200r/min，調(diào)至涂-4粘度時間約為46秒，然后攪拌脫泡2小時，攪拌轉(zhuǎn)速為120r/min，再用100目濾布進行粗濾，最后真空攪拌脫泡，真空度為0.06MPa，待氣泡基本脫除后，得到聚醚酮酮水性分散液。
實施例2
(1)將980g去離子水、20g羥丙基甲基纖維素(濃度為2wt％的水溶液的粘度為4000cps)依次加入攪拌桶，邊攪拌邊加入，轉(zhuǎn)速為150r/min，攪拌1h后靜置12h，膠體均勻透明無泡，得到增粘膠體，裝桶備用；
(2)向攪拌桶內(nèi)依次加入565g去離子水、30g乙醇、30g乙二醇乙醚、20g AFCONA-5071、20g BYK-021、10g AFCONA-3580，邊攪拌邊添加，轉(zhuǎn)速為200r/min，然后向攪拌桶內(nèi)分4批緩慢加入250g PEKK細(xì)粉和5g碳納米管，以免產(chǎn)生大的團塊，邊攪拌邊添加，轉(zhuǎn)速為240r/min，待攪拌均勻后，用粘度計初測分散液粘度，根據(jù)粘度大小逐漸加入70g增粘膠體，邊攪拌邊添加，轉(zhuǎn)速為180r/min，調(diào)至涂-4粘度時間約為35秒，再過100目濾網(wǎng)進行粗濾，然后攪拌脫泡2小時，攪拌轉(zhuǎn)速為150r/min，待氣泡基本脫除后，得到聚醚酮酮水性分散液。
實施例3
(1)將980g去離子水、20g羥丙基甲基纖維素(濃度為2wt％的水溶液的粘度為4000cps)依次加入攪拌桶，邊攪拌邊加入，轉(zhuǎn)速為150r/min，攪拌1h后靜置12h，膠體均勻透明無泡，得到增粘膠體，裝桶備用；
(2)向攪拌桶內(nèi)依次加入525g去離子水、30g乙醇、25g BYK-348、30g AFCONA-2524、5g AFCONA-3580，邊攪拌邊添加，轉(zhuǎn)速為200r/min，然后向攪拌桶內(nèi)分4批緩慢加入350g PEKK細(xì)粉，避免產(chǎn)生大的團塊，邊攪拌邊添加，轉(zhuǎn)速為240r/min，待攪拌均勻后，用粘度計初測分散液粘度，根據(jù)粘度大小逐漸加入約30g增粘膠體，邊攪拌邊添加，轉(zhuǎn)速為180r/min，調(diào)至涂-4粘度時間約為45秒，再過100目濾網(wǎng)進行粗濾，然后攪拌脫泡2小時，攪拌轉(zhuǎn)速為200r/min，待氣泡基本脫除后，得到聚醚酮酮水性分散液。
實施例4
(1)將980g去離子水、20g羥丙基甲基纖維素(濃度為2wt％的水溶液的粘度為4000cps)依次加入攪拌桶，邊攪拌邊加入，轉(zhuǎn)速為150r/min，攪拌1h后靜置12h，膠體均勻透明無泡，得到增粘膠體，裝桶備用；
(2)向攪拌桶內(nèi)依次加入600g去離子水、20g AFCONA-5071、10g AFCONA-3585、10g BYK-021、10g BYK-094，邊攪拌邊添加，轉(zhuǎn)速為200r/min，然后向攪拌桶內(nèi)分4批緩慢加入300g PEKK細(xì)粉，避免產(chǎn)生大的團塊，邊攪拌邊添加，轉(zhuǎn)速為240r/min，待攪拌均勻后，用粘度計初測分散液粘度，根據(jù)粘度大小逐漸加入50g增粘膠體，邊攪拌邊添加，轉(zhuǎn)速為180r/min，調(diào)至涂-4粘度時間約為60秒，攪拌脫泡2小時，攪拌轉(zhuǎn)速為150r/min，經(jīng)100目濾布粗濾后，即得聚醚酮酮水性分散液。