一种防腐衬里用乙烯-四氟乙烯粉末涂料及其制备方法与流程

本发明属于含氟聚合物粉末涂料，具体涉及一种防腐衬里用乙烯-四氟乙烯粉末涂料及其制备方法。

背景技术：

1、乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe)又称f40，为透明结晶料，是最强韧和最轻的氟塑料。etfe具有优良的介电性、绝缘性能和力学性能，耐辐照，耐开裂，耐老化，耐各种化学溶剂，耐高低温。与聚四氟乙烯ptfe涂料、聚全氟乙丙烯共聚物fep涂料等其他防腐衬里材料相比，乙烯-四氟乙烯共聚物韧性好，力学性能优异，加工成型性好，对基材的粘附力好，制备的防腐容器可耐负压使用，乙烯-四氟乙烯共聚物(etfe)涂料因其可以制成无接缝的耐化学品、耐高温、耐候性的涂膜而在防腐领域有着不可取代的地位。etfe粉末涂料可以方便地通过静电喷涂法、旋转成型法、流化床浸渍法制成任意形状的没有接缝的防腐蚀涂膜。etfe粉末涂料防腐在国内外应用领域广泛，如废气处理塔、精馏塔，废液处理塔、化学原料储罐、半导体制造业中的风管等。

2、随着工业技术的进步，防腐场景对衬里材料的耐热性的需求也随之增加，etfe由于其是部分氟化的含氟聚合物，分子链段中具有乙烯结构，相较于其他fep，ptfe，pfa等全氟聚合物，其耐温等级较低，长期使用温度均在150℃以下，然而对于要求更高的特定领域来说，现有的乙烯-四氟乙烯(etfe)共聚物表现出的耐温性较差，容易出现高温开裂、黄变以及熔融滴落等不足限制了其在耐温性要求更高领域的应用。此外，防腐场景对衬里材料的耐磨性也提出了更高的要求，当现有的etfe材料应用于有高耐磨需求的防腐衬里环境中时，耐刮擦及耐磨性较差，容易出现刮擦导致防腐衬层失效。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术的弊端，本发明公开了一种防腐衬里用乙烯-四氟乙烯粉末涂料，采用该乙烯-四氟乙烯粉末涂料制备的防腐衬里耐温性、耐磨性较优。

2、具体技术方案如下:

3、一种防腐衬里用乙烯-四氟乙烯粉末涂料，以质量份数计，包括如下组分：乙烯四氟乙烯共聚物100份、热稳定剂0.01～5份、流动助剂0.1～10份、光引发剂0.5～5份、颜料0～5份、助交联剂0.5～3份。

4、现有技术对乙烯-四氟乙烯共聚物的改性主要通过填料改性改善其耐渗透性，但填料改性对乙烯-四氟乙烯共聚物的耐温性并没有改善，填料的加入也不利于材料的耐磨性。如果采用传统热交联的方式对乙烯-四氟乙烯粉末涂料进行改性，使其应用于防腐衬里时，由于防腐衬里需要在一定的温度下成型，乙烯-四氟乙烯粉末涂料在衬里成型前会发生交联，导致衬里存在流平不均，厚度不一等问题。因此现有技术中制备防腐衬里时，大多直接使用未改性处理的乙烯-四氟乙烯粉末涂料。

5、本发明采用光引发剂和助交联剂对防腐衬里用乙烯-四氟乙烯粉末涂料进行改性，在防腐衬里的成型过程中，乙烯-四氟乙烯粉末不会发生交联，避免了乙烯-四氟乙烯粉末涂料在衬里成型前就发生交联固化，而导致的对成型效果的影响。当防腐衬里成型后，可以采用紫外光照射进行交联固化，提高了防腐衬里的耐温性能和耐磨性能。

6、本发明的助交联剂的加入量为0.5～3份，加入量过低时无法形成有效的交联结构，对防腐衬里的耐温性和耐磨性没有贡献；加入量过高时由于助交联剂本身不够稳定，会引入小分子物质，交联反应后剩余的助交联剂起到了促进分解的作用，对于涂料的颜色和热稳定性都会有影响，而且过度交联还会影响涂料的成型性能。

7、进一步的，所述光引发剂为苯偶姻及其衍生物、苯偶酰类、烷基苯酮类、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、酰基膦氧化物和二苯甲酮类中的一种或组合。优选的，所述光引发剂为酰基膦氧化物和二苯甲酮类中的一种或组合，更优选的，所述光引发剂为三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦。

8、采用乙烯-四氟乙烯粉末涂料制备防腐衬里时，加工温度较高，像喷涂、滚涂等工艺都需要长时间高温，酰基膦氧化物和二苯甲酮类光引发剂的耐高温性能较优，不会在防腐衬里成型时引入杂质或其他缺陷。

9、进一步的，所述助交联剂为烯丙基酰类、烯丙基酰亚胺类、烯丙基三嗪类或烯丙基异氰酸酯类中的一种或组合。优选的，所述助交联剂为烯丙基酰亚胺类和烯丙基异氰酸酯类中的一种或组合，更优选的，所述助交联剂为三烯丙基异氰酸酯、三甲代烯丙基异氰酸酯、三烯丙基氰酸酯、三甲代烯丙基氰酸酯中的一种或组合。

10、烯丙基酰亚胺类和烯丙基异氰酸酯类助交联剂的反应活性高且热稳定性较好，在防腐衬里高温成型过程中，可以稳定的存在于涂料体系中，不会对防腐衬里的成型造成影响。

11、进一步的，所述乙烯四氟乙烯共聚物包括30-55摩尔％的乙烯重复单元、40-65摩尔％的四氟乙烯重复单元和0.1-10摩尔％的功能单体重复单元。所述乙烯四氟乙烯共聚物的熔指为5～40g/10min，优选为10-30g/10min。

12、其中，所述功能单体为全氟烯醚单体、全氟烷基乙烯单体、氟代烯酸乙烯基酯单体中的一种或组合。全氟烯醚单体优选全氟甲基乙烯基醚、全氟正丙基乙烯基醚和全氟丁基乙烯基醚。全氟烷基乙烯单体优选全氟丙基乙烯、全氟丁基乙烯和全氟己基乙烯。氟代烯酸乙烯基酯单体优选氟代丁烯酸乙烯基酯、氟代己烯酸乙烯酸酯和氟代丙烯酸乙烯基酯。

13、进一步的，所述热稳定剂为铜化合物、锡化合物、铁化合物、钛化合物和镁化合物中的一种或组合，例如可以为氧化铜、氧化锡、碘化铜、碘化亚铜、硫酸锡、焦磷酸锡、硫酸钡。优选的，热稳定剂为硫酸钡、焦磷酸锡、亚硫酸锡、碘化铜。更优选的，热稳定剂为碘化铜、焦磷酸锡。

14、进一步的，所述热稳定剂的粉末平均粒径为0.3～5μm，吸油值为60～200ml/100g。

15、进一步的，所述流动助剂为聚硅氧烷、氟硅改性的丙烯酸酯、二氧化硅中的一种或组合。优选的，流动助剂为氟硅改性的丙烯酸酯与二氧化硅的组合物。

16、氟硅改性的丙烯酸酯优选甲基丙烯酸三氟乙酯(tfema)、乙烯基三乙氧基硅烷(a-151)、甲基丙烯酸甲酯(mma)和丙烯酸丁酯(bma)的共聚物。

17、二氧化硅优选气相法二氧化硅，更优选为美国卡博特(cabot)的m-5、eh-5；德国德固萨(degussa)的aerosil200、aerosil972；德国瓦克(wacker)的h-15、n-20中的一种或组合。

18、进一步的，所述颜料为铜铬黑、炭黑、有机黄、铬绿、铬黑和二氧化钛中的任一种。上述颜料均具有耐高温的性质，本领域技术人员可以根据应用需要来选择具体颜料种类及添加剂量。

19、本发明还公开了一种防腐衬里用乙烯-四氟乙烯粉末涂料的制备方法，包括如下步骤：

20、将乙烯四氟乙烯共聚物、热稳定剂、流动助剂、光引发剂、颜料、助交联剂按上述质量份数加入混合设备中，高速旋转，混合均匀得到生料；

21、其中，混合时间为5～10min，混合设备的搅拌转速20-500r/min。混合设备可以选用v型混料机、双锥形混料机、斗式混合机、筒式混合机、螺条式混合机、水平圆筒式混合机、桨式混合机、螺杆式混合机等。

22、将所述生料匀速放入双螺杆挤出机中熔融挤出，经过冷却辊冷却得到料片；其中，熔融挤出温度为150～300℃。

23、将所述料片粉碎、研磨、过筛得到目标粒径的乙烯-四氟乙烯粉末涂料；其中粉碎机可以选用锤磨机、涡轮磨机、喷射磨机等。

24、乙烯-四氟乙烯粉末涂料的粒径根据防腐衬里的成型方式选取，例如静电喷涂时乙烯-四氟乙烯粉末涂料的平均粒径为0.5～300μm，优选为5～200μm；滚涂成型时乙烯-四氟乙烯粉末涂料的平均粒径为2～700μm，优选为50～400μm；流化床浸涂时乙烯-四氟乙烯粉末涂料的平均粒径为0.5～500μm，优选为20～300μm。

25、本发明还公开了一种防腐衬里的制备方法，采用上述任一所述的乙烯-四氟乙烯粉末涂料制备。

26、进一步的，所述防腐衬里的制备方法包括如下步骤：

27、将乙烯-四氟乙烯粉末涂料采用静电喷涂、流化床浸渍和滚涂成型中的任一方式加工成型；对所述加工成型的工件采用紫外光照射进行交联固化，紫外光照时间为2～60min，温度为50～200℃、强度为5～100mw/cm2。

28、其中，静电喷涂具体步骤为：

29、(1)向基材上涂布一层粉末底漆或液体底漆并在260-330℃下烘干，熔融流平成膜；

30、(2)将乙烯-四氟乙烯粉末涂料涂布于烘烤后的高温基材上；

31、(3)将涂布了底漆和粉末涂料的基材加热至260-330℃，熔融流平；

32、(4)重复步骤(2)和(3)直至得到目标涂层，涂层厚度为300～1000μm。

33、流化床浸渍的具体步骤为：

34、(1)将基材加热到300～360℃的高温；

35、(2)使其接触流化床中悬浮的乙烯-四氟乙烯粉末涂料，乙烯-四氟乙烯粉末熔融的同时粘在基材表面形成一层涂膜。

36、其中，静电喷涂和流化床浸渍的基材指的是化学品容器、反应器或需要防腐蚀的零部件。

37、滚涂成型的具体步骤为：

38、将乙烯-四氟乙烯粉末涂料投入容器内部，边旋转边加热250-330℃，使乙烯-四氟乙烯粉末熔融在容器内壁上成为防腐衬里。

39、通过采用上述技术方案，本发明的有益效果为：

40、本发明通过在乙烯四氟乙烯共聚物中添加光引发剂及助交联剂，制备的防腐衬里用乙烯-四氟乙烯粉末涂料在不影响传统粉末涂料成型的同时还可通过紫外固化交联来提高防腐衬里的耐温性及耐磨性，扩展了etfe粉末涂料的应用前景。

41、由于本发明的etfe粉末涂料在高温下不会发生交联，因此本发明制备的etfe粉末涂料可适用于静电喷涂、流化床浸渍、滚涂成型等多种成型加工方式。

42、本发明制备方法简单，成本低，操作方便，便于大规模生产，且制备过程中不使用有机溶剂，绿色环保。