水性聚偏二氟乙烯涂料组合物的制作方法

本公开涉及涂料组合物，并且更具体地涉及包含聚偏二氟乙烯的涂料组合物。引言聚偏二氟乙烯(“pvdf”)以及其他含氟聚合物诸如聚四氟乙烯(“ptfe”)通常在多步骤过程中形成。例如，美国专利申请公开号2021/0032381解释了经常使用的用于生产ptfe的方法涉及氟化单体的水性乳液聚合。水性乳液聚合通常使用氟化表面活性剂，并且可以包括非离子表面活性剂，诸如聚氧乙烯烷基醚表面活性剂。氟化表面活性剂对于保持乳液至关重要。一旦乳液聚合完成，就进行浓缩固体并除去氟化表面活性剂的步骤。然后可以收集并使用固体含氟聚合物。pvdf是一种用于制造高性能涂料的含氟聚合物，这些高性能涂料提供良好的耐溶剂性、耐化学品性、耐候性和耐热性。与ptfe和其他含氟聚合物不同，pvdf不是完全氟化的聚合物，并且具有ch2cf2重复化学结构。这种独特的化学结构使pvdf具有低表面能和1.8克每立方厘米(“g/cc”)至1.9g/cc的相对高密度。当用于水性分散体时，pvdf的低表面能和高密度通常会导致pvdf颗粒的附聚和分离，并且因此通常使用氟化表面活性剂。在涂料应用中使用此类水性分散体具有挑战性，因为附聚和分离导致基材上的颗粒涂层不均匀。另外，在形成水性分散体后不到7天内，附聚物往往会变得紧密堆积。紧密堆积的附聚物不再能够再分散，从而限制水性分散体的使用寿命。因此，获得能够保持其均匀性或至少在7天的时段后可再分散的稳定分散体将是有利的。通常需要氟化表面活性剂来产生稳定的水性分散体，但是包含氟化表面活性剂会带来废弃处理的环境问题。人们已经采用了多种尝试来制备不含氟化表面活性剂的稳定的pvdf水性分散体。例如，美国专利申请公开号2015/0030906规定了使用非氟化表面活性剂来形成pvdf的水性分散体，但是由于pvdf倾向于快速地附聚和分离，因此此类分散体被立即使用。鉴于上述教导，令人惊讶的是发现了一种pvdf的水性分散体，该水性分散体最初是均匀的并且在7天的时段后可再分散。

背景技术：

技术实现思路

1、本公开提供了一种pvdf的水性分散体，该水性分散体最初是均匀的并且在7天的时段后可再分散。本发明是以下发现的结果：高度支化表面活性剂不仅能够产生最初均匀的pvdf水性分散体，而且该高度支化表面活性剂在延长的储存时间之后能够保持pvdf的再分散性。不受理论的束缚，据信疏水物支化度为5或更大的表面活性剂能够至少部分地通过空间位阻来防止pvdf颗粒的紧密附聚。通过防止pvdf颗粒的紧密附聚，水性分散体可以随时间保持均匀的分散体或者可以快速再分散。

2、本公开对于涂料组合物的形成特别有用。

3、根据本公开的第一特征，涂料组合物包含：水；多个聚偏二氟乙烯颗粒；以及疏水物支化度为5或更大的表面活性剂，其中该组合物不含氟化表面活性剂。

4、根据本公开的第二特征，表面活性剂是非离子表面活性剂。

5、根据本公开的第三特征，表面活性剂与聚偏二氟乙烯颗粒的重量比为2.0％至15.0％。

6、根据本公开的第四特征，涂料组合物包含基于涂料组合物的总重量计20重量％至70重量％的聚偏二氟乙烯颗粒。

7、根据本公开的第五特征，涂料组合物还包含0.1重量％至10.0重量％的分散剂，其中该分散剂是二异丁烯与马来酸酐的无规共聚物。

8、根据本公开的第六特征，涂料组合物还包含0.1重量％至10.0重量％的分散剂，其中该分散剂具有结构(ii)，其中每个ao能够独立地为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷以及它们的无规或嵌段顺序的组合，此外，其中结构(ii)的每个n能够独立地为5至40。

9、根据本公开的第七特征，表面活性剂具有结构(i)，其中结构(i)的n为3至11，并且对于每个n，r1独立地选自由h或具有1或2个碳的烷基组成的组。

10、根据本公开的第八特征，结构(i)的n为8至11并且r1为h。

11、根据本公开的第九特征，该方法包括将多个聚偏二氟乙烯颗粒分散在水和疏水物支化度为5或更大的表面活性剂的混合物中的步骤，其中组合物不含氟化表面活性剂。

12、根据本公开的第十特征，一种涂覆基材的方法，包括将权利要求9的涂料组合物施涂到基材的步骤。

技术特征：

1.一种涂料组合物，包含：

2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述表面活性剂是非离子表面活性剂。

3.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述表面活性剂与所述聚偏二氟乙烯颗粒的重量比为2.0％至15.0％。

4.根据权利要求1所述的涂料组合物，其中所述涂料组合物包含基于所述涂料组合物的总重量计20重量％至70重量％的所述聚偏二氟乙烯颗粒。

5.根据权利要求1所述的涂料组合物，还包含：

6.根据权利要求1-5中任一项所述的涂料组合物，还包含：

7.根据权利要求1-6中任一项所述的涂料组合物，其中所述表面活性剂具有结构(i)：

8.根据权利要求7所述的涂料组合物，其中结构(i)的n为8至11并且r1为h。

9.一种形成涂料组合物的方法，包括以下步骤：

10.一种涂覆基材的方法，包括以下步骤：

技术总结本发明公开了一种涂料组合物，该涂料组合物包含：水；多个聚偏二氟乙烯颗粒；以及疏水物支化度为5或更大的表面活性剂，其中该组合物不含氟化表面活性剂。技术研发人员：高鹏,沈澄,何美佳,沈陈波受保护的技术使用者：陶氏环球技术有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/13