交联型氟树脂与涂料性能关系的研究

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1、交联型氟树脂与涂料性能关系的研究夏范武王书林许君栋(无锡万博氟碳树脂有限公司，214112)摘要交联型FEVE氟树脂涂料具有超长的耐久性，但如果交替性不好，性能会大大下降。本文描述了氟含量、转化率、交替性与涂膜耐久性的关系，并对两种不同类型氟树脂TFE型FEVE和CTFE型FEVE氟树脂即“3F型”和“4F型”树脂进行了比较，认为树脂的性能高低不能单凭“3F”还是“4F”来判断，若树脂交替性好、颜料分散性好，则两者均可以获得很优异的性能。本文也讨论了常温固化氟树脂的其它因素如OHV、NCO/OH和催化剂对涂膜性能的影响。关键词：氟树脂、氟涂料、交替共聚、交联型、性能0引言高耐久氟聚合物涂料已证

2、明可使其涂装的构件保持长达20年以上的长期美观[1]，第一代氟聚合物实际上是聚氟乙烯（PVF），由DuPont开发，它可以作为溶剂分散体中的液体涂料，但是分解温度太接近实际用于涂装线上的PVF有机溶胶的“熔合温度”，实用性不强。DuPont于1948年拥有了PVDF（聚偏氟乙烯）的第一个合成专利，并于20世纪60年代中期开发了首先广泛商业性应用的PVDF液体热塑分散型涂料，这种涂料具有优异的耐候性特别是保光保色性非常突出，但这种体系要求加入丙烯酸聚合物（典型配比PVDF:丙烯酸聚合物=70:30）。丙烯酸树脂通过加热进行物理熔合形成高分子合金。这种典型固化是其它热塑分散体如塑溶胶的典型固化方式

3、，这种类型涂料也存在一定的局限性，只能获得25~40的光泽，色调暗淡，而只能工厂涂装，应用范围受到限制。由日本旭硝子公司于1982年开发的三氟氯乙烯（CTFE）与多种特定的烷基乙烯基醚（VE）形成的一种无定形的交替氟共聚物，单体间的极佳的交替共聚会使最终的漆膜具有高性能，这种类型树脂属于热固性氟碳树脂（FEVE），溶剂可溶且可制成常温干涂料，可获得高光泽和明快色彩，因而大大拓展了应用范围，已有15年以上的应用历史。FEVE树脂的合成可选择的氟单体有四氟乙烯（TFE）、偏氟乙烯（VDF）和三氟氯乙烯（CTFE），由这些单体与其他C-H系的乙烯基单体进行自由基聚合，因而形成了三种技术路线。前两种单

4、体由于配方的某些限制或涂膜性能的某些缺陷，虽已应用于某些领域，便仍不如CTFE型FEVE应用广泛。本文采用CTFE作为共聚单体通过与其他乙烯基单体共聚合成了可常温干FEVE树脂，并探讨了解氟聚合物化学结构的交替性、氟含量、转化率与涂料涂膜性能的关系，指出FEVE氟涂料的性能根本在于交替程度，同时也受羟值、所配套颜料、固化剂、助剂等因素的影响。1实验1.1原材料试验采用的原材料如表1所示：表1原材料原料名称规格牌号三氟氯乙烯≥99.8%醋酸乙烯≥98%羟乙基乙烯基醚≥97%十一烯酸≥95%HDI三聚体75%N3390IPDI三聚体70%Z4470缩二脲75%N-75氨基树脂Cymel303铝粉6

5、5%21281.2FEVE的合成高压釜中投入二甲苯、醋酸乙烯酯、羟乙基乙烯基醚、十一烯酸、引发剂A，经N2置换，抽真空后加入CTFE，于65℃共聚，反应约16h后，聚合物溶液过滤，调整浓度到50%，用于涂料配制。1.3涂料配制1.3.1色漆配方甲组分:氟树脂50%19.50钛白金红石型22.75二甲苯工业1.05砂磨机或振荡机研磨至细度≤15µm，然后添加：氟树脂50%53.00DBTDL1%二甲苯溶液1.30流平剂50%醋酸丁酯溶液0.20二甲苯工业2.20总计100.00乙组分:固化剂75%6.60醋酸丁酯工业3.40总计10.00配方参数：NCO:OH=1.1:1甲组分:乙组分=10:1

6、固体分:59%1.3.2涂料施工涂料施工采用喷涂方法施工，施工前将甲、乙组分混合，并用稀释剂稀释到合适粘度，参数如下：稀释比例:甲组分:乙组分：稀释剂=10:1:2~4施工粘度（23±2℃，涂-4杯），18~20s喷涂压力0.2~0.4MPa1.3.3测试（1）氟含量：电位测量法试样经离心分离，取清液部分将溶剂挥发完全后，粉碎成粉末；称取一定量的粉末，在氧瓶中燃烧分解，分解物用NaOH溶液吸收；以氟离子选择电极为指示电极，饱和甘汞电极为参比电极，用标准加入法测定吸收液中氟离子浓度，计算出样品中溶剂可溶物氟含量。对于氟树脂的氟含量的测定，获得固体树脂的简便方法：可取少量氟树脂，加入一些乙醇使树脂

7、析出，除去溶剂，于一聚四氟乙烯板上在90℃烘焙成固体。（2）人工加速老化:QUV：采用萤光UV灯，这种灯封闭于一箱中而试板置于另一边，UV-A灯模仿非常类似于天然太阳光典型峰波长340nm；UV-B灯则模仿短波峰约310nm。最普遍的循环是60℃4hUV暴露接着于50℃4h冷凝。冷凝循环代表晚上冷凝于底材上的露水。SWM：阳光老化机——碳弧光源，测试条件为黑色板温：63±3℃；淋水：每60min淋