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溶剂型建筑用氟树脂及涂料的研究,溶剂型氟树脂的基本组成大都是以三氟氯乙烯( CTFE) / 醋酸乙烯酯( Vac ) 为主要合成单体,中国建材网,cnprofit.com
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溶剂型建筑用氟树脂及涂料的研究,溶剂型氟树脂的基本组成大都是以三氟氯乙烯( CTFE) / 醋酸乙烯酯( Vac ) 为主要合成单体
2019年09月15日    阅读量:1959    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

美国、日本对聚四氟乙烯树脂, 聚三氟乙烯树脂等进行研究改性, 在聚合物的主链上引入一些官能团使获得的共聚物可以溶于某些溶剂中且加入交联剂或用光、射线等使其固化成膜, 制成溶剂可溶常温固化的含氟涂料。


从20 世纪80 年代开始, 日本旭硝子公司开发了以三氟氯乙烯为主体的一系列溶剂可溶的含氟树脂, 促进了氟涂料的市场化。我国从20世纪90 年代初开发出以三氟氯乙烯与醋酸乙烯基酯等的四元共聚氟树脂, 并开始产业化生产中国建材网cnprofit.com


可广泛应用于建筑、桥梁、汽车、飞机、化工等领域, 是钢材、铝材、塑料、木材、水泥等优异的防护材料。大连振邦氟涂料股份有限公司, 生产的建筑涂料经过几年的应用证实其在耐气候老化、防腐蚀和保光自洁性方面均有优异的表现。但由于氟碳漆的生产成本较高, 限制了产品在市场的推广。


所以研制低价位、高性能的氟碳建筑涂料成为氟涂料发展的必然趋势。建筑外墙用氟树脂和涂料的研制, 通过在原氟树脂结构中引入新的单体, 适量调整氟元素在聚合物中的含量, 赋予了聚合物的相溶性, 并提高了涂膜的耐碱、耐水性以及光泽和丰满度等性能。


选择适用的涂料配制工艺, 保持氟碳漆的优异性能, 同时降低成本, 解决建筑外墙用氟碳漆进入市场的价格障碍问题, 使氟碳漆得到广泛应用。

 

1 实验部分

1. 1 建筑用氟树脂的配方设计

采用三氟氯乙烯( A 组分) 、脂肪酸乙烯酯( B1组分) 和新烷基乙烯酯( B2 组分) 、含OH 基的醚( C组分) 以及烯酸( D 组分) 的五元共聚物来作氟树脂基本成份, 其共聚物的分子结构及各组分作用如图

1 所示。A 部分的CT FE 发挥了作为氟树脂的耐候性及耐腐蚀性能; B1 部分脂肪酸乙烯酯起到与溶剂的可溶性及光泽; B2 组分起到与溶剂的可溶性及提高耐碱性及光泽、柔韧性等; C 组分的OH 基起到与交联剂的交联固化的作用, 另外, 提高了与基材的附着力; D 部分的羧基起到了交联固化和提高涂料中的颜料分散性的作用。

氟树脂的分子结构及作用

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1. 2 工艺试验

在小试中是采用溶液聚合的方法。在2 L 带有搅拌的高压反应釜中定量地加入溶剂和反应单体B1、B2、C、D 及引发剂, 用氮气将釜内置换2 次后, 再加入单体A, 开始搅拌, 升温至反应温度, 反应压力为0. 65 MPa, 经过24 h 反应, 随着A 组分单体的消耗反应终点压力降到0. 42 MPa, 终止反应。将反应物冷却到后, 排气、除掉未反应的单体。出料、过滤备用。

1. 3 叔碳酸酯的引入对氟树脂性能的影响

叔碳酸酯单体的引入对树脂性能的影响

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叔碳酸酯单体加量对漆膜性能的影响

由表1 和表2 可见聚合物中引入新单体使树脂耐水性, 和耐碱性明显提高, 我们认为, 由于新烷基乙烯酯( B2 ) 结构中与叔碳相连的甲基和两个烷基构成空间位阻效应, 对酯基和双键起着保护伞的作用,比用醋酸乙烯酯( B1 ) 更稳定。所以, 改进了四元聚合树脂的疏水性和抗碱、抗水解性能。

1. 4 色漆的配制

对单色漆的配制实验是为考察树脂的造漆性能及施工性能, 制漆用砂磨机为上海产2L 多用途砂磨高速分散机, 共聚物固体含量稀释至53% 。选择助剂润湿分散剂, 流平剂, 消泡剂。颜料选用金红石型二氧化钛、铁红、铁黄、酞箐蓝、酞箐绿、碳黑等颜料。

配制方法为: 先将树脂加入罐内, 再加入一定量的助剂, 最后加入颜料。然后开动电机, 慢慢将分散盘的转速调至4 000 r/ min 左右。研磨分散至一定时间后, 检查其色漆细度, 待达到细度要求后, 过滤、装瓶。然后, 做淋涂实验检查其透明性。在考察树脂的制漆性能及施工性方面, 主要对所用助剂做了空白及使用量的选择, 考察使用不同量的分散剂后, 对色漆的分散效果, 考察分散时间,分散细度及制成漆后淋涂在聚酯膜上, 检查色漆的透明性及色板的光泽, 以此选择适当配方。

( 1) 氟树脂色漆的组成( 见表3, 表4)

色浆的小试配方

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氟树脂色漆配方



( 2) 色漆的储存稳定性实验( 见表5)

色漆的储存稳定性试验情况

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( 3) 哑光漆的制备

按配方将色漆在料缸内配好, 称量好哑光粉, 稀释剂。将哑光粉缓慢加入搅拌中( 转速2 000 r/ min左右) 的色漆中, 待哑粉全部润湿后, 将搅拌速度加快( 至4 000 r / min) , 同时将润湿分散助剂缓慢加入漆料中, 高速搅拌30 min 后, 测哑光漆的黏度和细度, 应满足产品的企业标准。

白色哑光漆配方为: 白色高光漆: 100. 0; 助剂:0. 2; 哑光剂: 7. 0; 稀释剂: 10. 0; N-75: 10. 0。

1. 5 交联固化

交联剂为含有—NCO 基团的二异氰酸酯, 它能与树脂中羟基反应进行交联固化。交联剂的用量是依据氟树脂羟值与实验来确定的。一般取—NCO/ —OH= 1. 05∶1( 当量比) 。漆膜的性能随着—NCO/ —OH 当量的变化而变化。过高或过低都会对漆膜性能造成影响。具体见表6。

表6 氟树脂与N-75 配料比对漆膜性能的影响

氟树脂与N-75 配料比对漆膜性能的影响

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1. 6 氟树脂技术指标及氟涂料的性能

( 1) 建筑用氟树脂的技术指标

将五元共聚物过滤后, 便得到浅黄色透明的氟树脂。其技术指标见表7。

建筑用氟树脂的技术指标

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( 2) 氟涂料的性能

由建筑外墙用氟树脂试制的白色高光氟涂料,产品名称为ZB-04 振邦氟碳面漆送国家涂料质量监督检验中心进行检测。漆膜的耐候性和耐沾污性2 项指标, 远远超过国标关于溶剂型外墙涂料的优等品指标。检测结果见表8。

氟碳漆的物化性能

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2 结 论

( 1) 所研制的建筑用氟树脂及涂料, 通过引入新功能性单体, 提高了氟树脂涂膜的耐水性, 耐碱性以及光泽和丰满度等性能。所有性能达到日本的《建筑用氟树脂涂料JIS K5658: 2002》技术标准, 产品性能优异。适用于建筑物的外表面的装饰和防护。

( 2) 选择适当的涂料配制工艺, 使保持氟碳漆的优异性能, 生产原材料成本降低, 使氟碳漆价格更接近目前高档丙烯酸的价格水平, 性能却远高于高档丙烯酸涂料。将使氟树脂涂料在建筑业得到广泛应用, 具有广阔的应用前景。

( 3) 根据涂层人工加速老化3 000 h 试验结果进行涂层使用寿命的估计, 本产品预计使用寿命15年以上, 并具有保光保色性, 能有效地防止建筑外墙盐雾、酸雨和环境污染引起的破坏, 提高墙体的自洁性和抗污染性。

( 4) 产品还具有良好的外观装饰性, 在装饰效果上和使用年限上可替代瓷砖、铝塑板、理石及幕墙,并有较大的性价比优势。

( 5) 改变目前我国高档涂料用树脂技术和原材料基本依赖进口的状况, 为实现我国高档外墙建筑涂料占有率达到50% 提供了优势产品。


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