常温固化氟碳涂料耐候及防腐性能的研究

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1、常温固化氟碳涂料耐候及防腐性能的研究萧以德（1）姜兴才（2）徐海雄（2）李耀玺（1）郑鹏华（1）萧弘烨（1）刘儒平（1）（1）武汉材料保护研究所（2）宁波东升科技发展有限公司摘要根据国家科技部关于“实施科学数据共享工程，实现科学数据的共享管理与有效使用”的安排，国家材料环境腐蚀野外试验站网组织了“国家材料（制品）大气腐蚀试验站网及数据库”专项试验研究，其中包括了氟碳涂料等保护性涂（镀）层在我国典型大气环境下的长期曝露腐蚀数据积累及室内相关研究。本文总结了我国几种典型氟碳涂层和聚氨酯等其他几种常用外涂层在我国北京、青岛、武汉、江津、海南万宁、拉萨

2、、敦煌及新疆库尔勒等我国海洋、工业、城市、乡村典型大气和沙漠、高原等特殊地理气候环境下经四年大气曝露腐蚀试验结果，比较了它们耐候性差异。结果表明，和其他外涂层相比，氟碳涂层具有无可比拟的优良耐候性。与此同时，根据工程需要，也在实验室条件下开展了氟碳涂层的其他性能研究，它包括：含泥砂高速水冲蚀性，抗水、蒸汽及氯离子渗透性。其中特别针对钢筋混凝土结构采用氟碳涂层对控制氯离子在混凝土中的扩散、改善混凝土抗中性化破坏以及防止钢筋腐蚀，以提高钢筋混凝土耐久性作了比较详细研究。一、概述以氟烯烃聚合物或氟烯烃与其他单体为主要成膜物，和缩二脲多异氰酸酯或HDI

3、三聚体制成双组分常温交联固化的涂料产品称为氟碳涂料。氟碳涂料的有机氟树脂成膜物和聚烯烃一样，都是以C-C键为主链的聚合物，不同的只是由氟原子代替了聚烯烃上的氢原子。由于氟原子电负性极大（4.0），原子半径（1.35A°）比氢原子（1.1-1.2A°）大，致使未成键的原子间作用力（排斥力）大，使C-C主键形成一种螺旋结构，碳链上的氟原子可相互紧密接触，将C-C键覆盖形成一个完整圆柱体，对C-C键起着屏蔽性保护作用。另外氟原子与碳原子之间形成的F-C键键能（486KJ/mol）极大，比C-H键（410KJ/mol）、C-O键（360KJ/mol）、

4、C-C键（356KJ/mol和C-Cl键（326KJ/mol）等的键能高得多。基于上述特点，氟碳涂层具有极为优良的耐热性、耐候性和耐化学药品性，而且含氟树脂的摩擦系数非常低，表面能低，其机械性能也非常优良。自1982年日本旭硝子公司推出商品名为Lumiflon的可溶于芳烃、酯或酮类有机溶剂，实现了可在常温下进行交联反应制得氟烯烃和乙烯基醚共聚树脂（FEVE）之后，氟碳涂料在工业和基础设施建设领域中的应用也日益广泛。世纪交替前后，我国开始研发生产了氟碳涂料，并在国家重点设施建设工程如青藏铁路的拉萨河大桥，世界最长的杭州湾海湾大桥大桥、2008年北

5、京奥运会场馆等重大工程建设中获得应用，取得良好效果。从“建立节约型社会”的国家方针政策考虑，对工程建设设施采用以氟碳涂层作面涂层的长寿命防护体系是十分必要的，它对保证设施耐久性和可靠性具有重要意义。欲进一步加快氟碳涂料在工程界的应用还需要进一步地工作，包括：深入开展氟碳涂料在我国典型环境下的试验与研究，提供可信数据，为防腐设计人员提供更明确、具体的设计指标，规范市售产品质量、价格价格。十五期间，国家科技部为了加强我国在日趋剧烈的国际竞争中的主动性，加快国家创新体系建设，建立健全国家创新资源共享机制和科技基础条件支撑体系，提高国家科技竞争力，提出

6、了以实施科学数据共享工程，实现科学数据共享管理与有效使用作为其核心内容之一的“加强科技基础条件平台建设”的重大举措。根据安排，全国材料环境腐蚀试验网站办公室组织全国大气腐蚀网站单位开展了“国家材料（制品）大气腐蚀试验站网及数据库”（科技部2001年基础性重点专项）专项研究，其中包括保护性涂（镀）层在我国典型环境下腐蚀数据积累及腐蚀行为、规律的研究内容，开展了包括氟碳涂层在内的户外大气曝露腐蚀试验研究，为国家重点工程和基础设施、设备采用高效长寿命防护体系提供依据。本文根据项目研究成果以及一些已建或在建工程防腐蚀技术专项研究成果，进行了总结。二、氟

7、碳涂层在我国主要典型大气环境下耐候行为试验研究1．试验为了积累氟碳涂层在我国大气环境下的数据，选择了全国大气曝露腐蚀试验网站所属的7个代表我国主要典型环境类型的试验站对国内有一定代表性的氟碳涂料产品开展了户外大气曝露腐蚀试验。试验站大气环境特点见表1。大气曝露试验按GB9276-1996《涂层自然气候曝露试验方法》规定进行，试件试验面朝南，与地面呈45°倾斜放置。表1材料大气腐蚀试验网站环境气候特征站名建站时间地理位置海拔(m)气候类型平均温度(℃)相对湿度(%)降雨量(mm)日照时数(h)东径北纬敦煌站200294°21′44°35′278.

8、0干热沙漠环境气候9.44132.93269.5北京站1957116°16′39°59′73.4暖温带亚湿润半乡村气候11.957586.02559.