常温固化氟碳涂料的配方和性能研究.docVIP

常温固化氟碳涂料的配方和性能研究 核心提示：摘要：以三氟氯乙烯-乙烯基化合物共聚物(亦称FEVE树脂)为基料，异氰酸酯HDI三聚体为固化剂制成常温固化型双组分氟碳涂料。该涂料摘要：以三氟氯乙烯-乙烯基化合物共聚物(亦称FEVE树脂)为基料，异氰酸酯HDI三聚体为固化剂制成常温固化型双组分氟碳涂料。该涂料具有一般氟树脂涂料的超长耐候性和耐温性、优良的耐化学介质腐蚀性、卓越的防污染、良好的机械性能以及品位典雅的装饰性能，同时具有一般涂料的溶解性、可常温固化性等。分析讨论了树脂的氟含量、主要助剂、固化剂、溶剂的选用对涂料主要性能的影响。 1.引言 目前涂料领域研究开发的重点是高性能(高耐久性、高装饰性和高保护性)和良好的施工应用性(降低VOC、节省资源和能源)，对涂料的装饰、防腐蚀、耐温、耐寒、耐摩擦、绝缘、隔热等性能方面的要求越来越高，涂料除能满足主要性能要求外，综合性能还要良好[1-5]。氟碳树脂由于含有大量的C-F,及电负性很大的氟原子，氟原子的特征结构使其具有小的原子半径、大的电负性和小的极化率，与碳原子组成共价键时，C-F,键长很小、键能很大;再加上氟的电负性大，氟原子上带有较多的负电荷，相邻氟原子之间相斥，使含氟烃链的氟原子沿着锯齿状的碳键作螺线形分布，氟原子紧密地排列在碳主链的周围，中间的一条碳链四周被一系列带负电的氟原子所包围，形成高度屏蔽，起到优良的保护作用;同时由于分布对称，整个分子是非极性的，又由于氟的极化率小，所以氟碳聚合物高度绝缘，在化学性能上表现为突出的热稳定性和化学惰性。因此以氟碳树脂为基料的涂料或经改性的涂料具有非常优异的耐候性、耐久性、拒水拒油性、耐低温性、耐化学药品性、防腐蚀性、绝缘性、非黏附性、耐污染性和极低的摩擦系数等。正是因为这些优良的特性，使其在超耐候性建筑涂料、防腐蚀及重防腐蚀涂料和功能涂料等领域得到使用[6]。 氟涂料的应用从不粘锅开始，其发展走过了“热熔型rarr;溶剂可溶型rarr;可交联型”几个阶段。产品多元化、应用领域广泛化已成为氟涂料发展的趋势。由于最初的氟涂料在溶剂中的不溶性，造成使用上的不方便，施工后均需在高温下烘烤成膜。而溶剂可溶型采用多种含氟单体与乙烯类单体共聚而成，减少了结晶性，增加了溶剂可溶性，但仍属于热塑性涂料。可交联型氟碳涂料(即常温固化氟碳涂料)的分子链上带有官能团(特别是-OH及-COOH)，不仅具有氟碳树脂的优良性能，而且由于官能团的引入，增加了在有机溶剂中的溶解性，提高了与颜料、交联固化剂、助剂的相容性，改善了光泽、柔韧性与施工性能，可在室温至高温范围内固化，大大拓宽了应用范围。 2.试验部分 2.1 试验用原料 试验用主要原材料见表1。 表1 试验用主要原材料 2.2 氟碳涂料的基本配方 金属氟碳涂料的基本配方见表2。 表2 金属氟碳涂料配方 表3 白色氟碳涂料配方 2.3 氟碳涂料的制备工艺 2.3.1 金属氟碳涂料的制备工艺 (1)按配方量称取铝粉、分散剂、铝粉定向剂和溶剂，低速搅拌均匀，浸泡4h后待用。 (2)按配方量称取氟碳树脂、CAB树脂、流平剂、防沉剂和溶剂，高速分散15min。然后加入浸泡好的铝粉，分散10min，调整黏度至合格，检验、过滤、包装。 2.3.2 白色氟碳涂料的制备工艺 将部分氟碳树脂和分散剂、颜料加入备料缸中，经高速分散机分散均匀后进入砂磨机研磨至规定细度，然后加入剩余的氟碳树脂、流平剂、防沉剂、消泡剂，用混合溶剂调整涂料黏度至合格，检验、过滤、包装。 2.4 氟碳涂料的技术性能 将所制备的氟碳涂料与固化剂按10:1的质量比(-NOC/-OH的物质的量比为1.05～1.10)配合后制备试板，其主要技术性能检测结果见表4。 表4 氟碳涂料技术性能检测结果 3.分析与讨论 3.1 氟树脂的氟含量对涂料性能的影响 常温固化交联型氟树脂是通过三氟氯乙烯单元与其它乙烯基醚或乙烯基酯类单元共聚形成的一种非晶态多元共聚物，由氟烯烃单元、乙烯基醚或酯、-OH和-COOH组成。沿着聚合物链，乙烯基单元和氟烯烃单元交替连接，氟乙烯单元提供耐候性和耐久性，乙烯基醚或乙烯基酯类单元提供涂料的常规性能B如溶解度、透明性、光泽、硬度和柔韧性G。氟乙烯单元与乙烯基醚(酯)单元之间呈交替性排列得越好，氟单体才能有效地保护非氟单体，使整体的耐候性和耐久性更佳。对于采用乙烯基醚类单体的氟树脂，由于竞聚率小，更易获得交替性。乙烯基酯类的共聚虽不如醚类单体容易，但若控制反应条件得当，也可以达到HIJ以上的交替性。通过提高反应的转化率，可以有效地提高交替性，虽然不易直接分析测试这种交替排列的程度，但可通过测试树脂的氟含量，以及检测涂膜的性能而得到验证[7]。除了可采用文献[7]中所述的简便快捷的检验耐候性的方法外，还可以采用检测涂膜的耐碱性、耐酸性、耐沸水性的方