水性低溫固化含氟密封件涂層的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于水性低溫固化涂層，更具體地，本發(fā)明涉及水性低溫固化含氟密封件 涂層。
【背景技術(shù)】
[0002] 硅橡膠是一種高活性吸附材料，屬非晶態(tài)物質(zhì)，不溶于水和任何溶劑，無毒無味， 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，除強堿、氫氟酸外不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。硅橡膠具有優(yōu)異的耐熱性、耐寒 性、介電性、耐臭氧和耐大氣老化等性能，硅橡膠突出的性能是使用溫度寬廣，能在_60°C (或更低的溫度)至+250Γ(或更高的溫度)下長期使用，故廣泛應(yīng)用于領(lǐng)域，例如：油箱蓋或 者發(fā)動機上的〇型圈等等。但硅橡膠的抗張強度和抗撕裂強度等機械性能較差，且耐油、耐 溶劑性能欠佳，故需要在硅橡膠的表面涂覆一層涂料，提高其耐油、耐磨、耐摩擦的性能。
[0003] 聚四氟乙烯(PTFE)具有潤滑、耐磨、不黏、防腐、耐高溫等性能，故經(jīng)常應(yīng)用于橡膠 涂料領(lǐng)域，但是聚四氟乙烯是具有分子結(jié)構(gòu)的結(jié)晶性高聚物，熔點327°C，熔融 粘度380°C時為10nPa，臨界表面張力18.5 X l(T3N/m，故不易被液體浸潤（即不粘性），聚四 氟乙烯涂料樹脂具有與基材的附著力低，與其他涂料組分不易親和的負(fù)面作用。
[0004] 另外PTFE的高熔點，而使其涂料應(yīng)用被限制在耐400°C高溫的基材上，如金屬類或 陶瓷類?？朔TFE樹脂與基材附著力不高的副作用，需引入耐高溫且氟樹脂有較好的親和 力的粘接樹脂，在提高整個氟涂層與基材的附著力的過程中又不損害氟樹脂本身的非粘附 性、防粘性及其他特性，因此使其應(yīng)用領(lǐng)域受到了一定限制。
[0005] 針對上述問題，現(xiàn)亟需水性低溫固化含氟密封件涂層，來解決低溫固化并且在硅 橡膠上具有很好的附著力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明的一個方面提供水性低溫固化含氟密封件涂層，按重 量份計算，至少包括：
[0007] 聚四氟乙烯 100 改性丙烯酸樹脂 30~60 氨基樹脂 4~15
[0008] 活性溶劑 20~60 表面活性劑 8~20 添加劑 0.5~10
[0009] 其中，所述改性丙烯酸樹脂為有機氟改性丙烯酸樹脂。
[0010] 在一種實施方式中，所述聚四氟乙烯數(shù)均分子量為2 X 104~1 X 107且平均粒徑為 100~500nm。
[0011] 在一種實施方式中，所述聚四氟乙烯數(shù)均分子量為1 x 105~9X 106且平均粒徑為 100~500nm。
[0012] 在一種實施方式中，所述有機氟和丙烯酸單體的重量比為(0.05~0.1): 1。
[0013] 在一種實施方式中，所述有機氟的結(jié)構(gòu)式如下：
[0014]
[0015] 其中，RLRhfc和R4分別獨自選自氟、氫、烷基中的一種或多種，且和R沖至 少有一個是氟。
[0016] 在一種實施方式中，所述有機氟為四氟乙烯、全氟丙烯、全氟丁二烯中的一種或多 種。
[0017] 在一種實施方式中，所述氨基樹脂中伯胺的含量為3~10%。
[0018] 在一種實施方式中，所述氨基樹脂中伯胺的含量為4~8%。
[0019] 在一種實施方式中，所述表面活性劑至少是十二烷基硫酸鈉、十二烷基硫酸鉀、十 二烷基硫酸銨、十二烷基聚乙二醇醚硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、聚乙二醇、月桂醇聚氧乙 烯醚、異構(gòu)十醇聚氧乙烯醚、十七醇聚氧乙烯醚羧酸鹽、二苯基醚、N，N~雙脂肪酰基乙二胺 二丙酸鈉中一種或幾種。
[0020] 本發(fā)明的另一方面提供一種水性低溫固化含氟密封件涂層的制備方法，所述方法 包括下述步驟：
[0021] 按重量份將改性丙烯酸樹脂、氨基樹脂和引發(fā)劑混合均勻和一定量的溶劑丙二醇 甲醚，在氮氣下，加熱，分批依次加入粒徑為300~500nm的聚四氟乙烯顆粒、粒徑為200~ 300nm的聚四氟乙稀顆粒、粒徑為100~200nm的聚四氟乙稀顆粒，冷卻、干燥、研磨即得。
[0022] 參考以下詳細(xì)說明更易于理解本申請的上述以及其他特征、方面和優(yōu)點。
【具體實施方式】
[0023] 參選以下本發(fā)明的優(yōu)選實施方法的詳述以及包括的實施例可更容易地理解本發(fā) 明的內(nèi)容。除非另有限定，本文使用的所有技術(shù)以及科學(xué)術(shù)語具有與本發(fā)明所屬領(lǐng)域普通 技術(shù)人員通常理解的相同的含義。當(dāng)存在矛盾時，以本說明書中的定義為準(zhǔn)。
[0024] 如本文所用術(shù)語"由…制備"與"包含"同義。本文中所用的術(shù)語"包含"、"包括"、 "具有"、"含有"或其任何其它變形，意在覆蓋非排它性的包括。例如，包含所列要素的組合 物、步驟、方法、制品或裝置不必僅限于那些要素，而是可以包括未明確列出的其它要素或 此種組合物、步驟、方法、制品或裝置所固有的要素。
[0025] 連接詞"由…組成"排除任何未指出的要素、步驟或組分。如果用于權(quán)利要求中，此 短語將使權(quán)利要求為封閉式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但與其相關(guān)的常 規(guī)雜質(zhì)除外。當(dāng)短語"由…組成"出現(xiàn)在權(quán)利要求主體的子句中而不是緊接在主題之后時， 其僅限定在該子句中描述的要素;其它要素并不被排除在作為整體的所述權(quán)利要求之外。
[0026] 當(dāng)量、濃度、或者其它值或參數(shù)以范圍、優(yōu)選范圍、或一系列上限優(yōu)選值和下限優(yōu) 選值限定的范圍表示時，這應(yīng)當(dāng)被理解為具體公開了由任何范圍上限或優(yōu)選值與任何范圍 下限或優(yōu)選值的任一配對所形成的所有范圍，而不論該范圍是否單獨公開了。例如，當(dāng)公開 了范圍"1至5"時，所描述的范圍應(yīng)被解釋為包括范圍"1至4"、"1至3"、"1至2"、"1至2和4至 5"、"1至3和5"等。當(dāng)數(shù)值范圍在本文中被描述時，除非另外說明，否則該范圍意圖包括其端 值和在該范圍內(nèi)的所有整數(shù)和分?jǐn)?shù)。
[0027] 單數(shù)形式包括復(fù)數(shù)討論對象，除非上下文中另外清楚地指明。"任選的"或者"任意 一種"是指其后描述的事項或事件可以發(fā)生或不發(fā)生，而且該描述包括事件發(fā)生的情形和 事件不發(fā)生的情形。
[0028] 說明書和權(quán)利要求書中的近似用語用來修飾數(shù)量，表示本發(fā)明并不限定于該具體 數(shù)量，還包括與該數(shù)量接近的可接受的而不會導(dǎo)致相關(guān)基本功能的改變的修正的部分。相 應(yīng)的，用"大約"、"約"等修飾一個數(shù)值，意為本發(fā)明不限于該精確數(shù)值。在某些例子中，近似 用語可能對應(yīng)于測量數(shù)值的儀器的精度。在本申請說明書和權(quán)利要求書中，范圍限定可以 組合和/或互換，如果沒有另外說明這些范圍包括其間所含有的所有子范圍。
[0029] 此外，本發(fā)明要素或組分前的不定冠詞"一種"和"一個"對要素或組分的數(shù)量要求 (即出現(xiàn)次數(shù))無限制性。因此"一個"或"一種"應(yīng)被解讀為包括一個或至少一個，并且單數(shù) 形式的要素或組分也包括復(fù)數(shù)形式，除非所述數(shù)量明顯旨指單數(shù)形式。
[0030] "聚合物"意指通過聚合相同或不同類型的單體所制備的聚合化合物。通用術(shù)語 "聚合物"包含術(shù)語"均聚物"、"共聚物"、"三元共聚物"與"共聚體"。
[0031] "共聚體"意指通過聚合至少兩種不同單體制備的聚合物。通用術(shù)語"共聚體"包括 術(shù)語"共聚物"（其一般用以指由兩種不同單體制備的聚合物)與術(shù)語"三元共聚物"（其一般 用以指由三種不同單體制備的聚合物）。其亦包含通過聚合更多種單體而制造的聚合物。 "共混物"意指兩種或兩種以上聚合物通過物理的或化學(xué)的方法共同混合而形成的聚合物。
[0032] 本發(fā)明的一個方面提供水性低溫固化含氟密封件涂層，按重量份計算，至少包括： 聚四氟乙烯 1補 改性:丙烯酸樹脂 30 氨基樹脂 4M5:
[0033] 活性溶劑 20~60 表面活性劑 8~20 添加劑 0.5~10
[0034] 優(yōu)選地，所述水性低溫固化含氟密封件涂層按重量份計算，至少包括： 聚四氟乙烯 100 改性丙烯酸樹脂 36~50 氨基樹脂 5~1.0:
[0035] 活性溶劑 22~53 表面活性劑 ~16 添加劑 1~_8:
[0036] 聚四氟乙烯:
[0037] 本申請使用的術(shù)語"聚四氟乙稀"是指包含四氟乙烯單體單元的聚合物。
[0038]本申請使用的術(shù)語"四氟乙烯單體"包括具有化學(xué)式CF2 = CF2的四氟乙烯。
[0039]所述聚四氟乙烯的聚合方法沒有特別限定，可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何 方法來制備，包括乳液合成法和懸浮聚合等。
[0040] 可以用于本申請的聚四氟乙烯是市售的。
[0041] 聚四氟乙烯是完全對稱而且無支鏈的線型高分子，聚四氟乙烯中碳、氟兩種元素 以共價鍵相結(jié)合，而聚乙烯則是由碳?xì)鋬煞N元素相結(jié)合。聚四氟乙烯中，氟原子取代了聚乙 烯中的氫原子，由于氟原子半徑明顯大于氫原子半徑，使得聚四氟乙烯中未成鍵原子間的 范德華力大于聚乙烯，有較大的排斥力，這就引起碳-碳鏈由聚乙烯的平面、充分伸展的曲 折構(gòu)象漸漸扭轉(zhuǎn)到聚四度乙烯的螺旋現(xiàn)象。該螺旋現(xiàn)象正好包圍在聚四氟乙烯受化學(xué)侵襲 的碳鏈骨架外形成了一個緊密的完全氟代的保護層，這是的聚合物主鏈不受外界任何試劑 的侵襲。同時，碳-氟鍵極牢固，其鍵能達460.2kJ/mo 1，遠比碳-氫鍵(41 OkJ/mo 1)和碳-碳鍵 (372kJ/mol)高的多，由于分子的化學(xué)鍵能越高，其分子越穩(wěn)定。當(dāng)氟稀經(jīng)單體均聚或共聚 時，C-C主碳鏈呈鋸齒形，這是由C的SP 3雜化，四價空間結(jié)構(gòu)決定的，相鄰氟原子由于斥力而 錯開，沿碳鏈作螺旋分布，氟原子密集地包圍且保護著碳一碳主鏈，使聚合物的價鍵不易被 光、熱、化學(xué)試劑打開，因而性質(zhì)穩(wěn)定，提供了卓越的耐候性、耐化學(xué)介質(zhì)性、阻燃性、耐腐蝕 性和良好的機械性能；同時分子的極化性質(zhì)低，長鏈聚合物更因原子對稱分布而具極低的 極化率和表面能，顯示了非粘結(jié)性、抗污染性、低磨擦性和高絕緣性，這些性質(zhì)使得氟樹脂 滿足了許多領(lǐng)域的特殊要求而得到廣泛應(yīng)用，用聚合物制備的氟樹脂涂料亦表現(xiàn)出優(yōu)良的 裝飾性、防腐蝕性、耐候性、耐磨擦性、絕緣隔熱性、耐沾污性。
[0042] 在一種實施方式中，所述聚四氟乙烯數(shù)均分子量為2 X 104~1 X 107;優(yōu)選地，所述 聚四氟乙烯數(shù)均分子量為1 X 105~9 X 106;優(yōu)選地，所述聚四氟乙烯數(shù)均分子量為為2