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      橋梁低溫抗沖擊氟碳涂料的設計

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      0 前言
      涂料組成主要包含成膜物質、顏料、溶劑和助劑,其中成膜物質是涂料的基礎,它具有黏結涂料中其他組分形成涂膜的功能,對涂料和涂膜的性質起決定性的作用,F代涂料,多以樹脂作為成膜物質。樹脂,通指未經過加工的高分子聚合物,具有高分子聚合物的一般特性。在低溫環境下,樹脂分子的活動能力被降低,分子鏈段運動變得困難,樹脂失去黏彈性,屈服應力變高,在外力作用下,更容易發生斷裂情況[2]。這個特性對于涂料而言,就意味著,隨著溫度的降低,涂膜的抗彎曲、抗沖擊性能也隨之變差。
      中國北方地區,冬季溫度可降至-30~-20 ℃,在這種氣候條件下,普通的橋梁涂料,物理性能變得很差,在受到如車輛激起的碎石等外力沖擊下,涂膜很容易發生開裂、脫落現象,而在這些破裂點,鋼鐵底材因失去涂層的保護,將直接受到雨水、氧等腐蝕介質的影響,產生銹蝕并逐漸擴散。針對這一問題,設計開發出了具有柔性特征的氟碳涂料,其涂膜不但具有出色的耐候性和耐沾污性,更具有優異的柔韌性,即使在低溫環境下,抗沖擊能力也非常好,作為橋梁用高端防腐面漆有很好的應用前景。

      1 試驗部分
      1.1 基礎配方
      1.1.1 主劑(見表1)
      抗沖擊氟碳涂料主劑配方
      1.1.2 固化劑(見表2)
      抗沖擊氟碳涂料固化劑配方
      1.2 生產工藝
      前煉投料→高速分散→砂磨→調和→調色→調整→檢驗→包裝
       
      2 結果與討論
      2.1 配方討論
      2.1.1 氟碳樹脂的選擇
      目前常規防腐領域,氟碳涂料的主成膜樹脂多選用FEVE類型,蓋因其具有常溫可溶解、高光澤、耐候性、耐化性突出、抗沾污性強的特點。按照含氟單元的種類來區分,FEVE氟碳樹脂主要有四氟FEVE和三氟FEVE2種[3]。在配方設計時,經過對比選擇,最終選擇三氟FEVE作為主成膜樹脂。它具有以下幾個優點:
      (1)具有更高的光澤,涂料成品表面效果更佳。
      (2)與助劑的相容性更好,所以在配方設計時,原料選擇面更大,設計性能可以更加理想。
      對抗沖擊氟碳涂料進行QUV-B加速老化試驗,從測試結果可見,在3 000 h加速老化后,涂膜的保光性仍然保持在95%以上,與常規氟碳涂料相當,耐候性非常優越,見表3、圖1。
      耐候性對比表
      耐候性對比圖
      2.1.2 固化劑的選擇
      在抗沖擊氟碳涂料中,主劑中的FEVE氟碳樹脂提供了優異的耐候、耐化學、抗沾污性能,而涂料良好的柔韌性,則是由主劑與特殊結構的異氰酸酯固化劑相互交聯后而產生的。在測試對比后,最終選擇了德國拜耳公司的HDI型彈性異氰酸酯作為固化劑,通過黏彈性測試可見,抗沖擊氟碳涂料涂膜既柔且韌,50 μm膜厚單膜延伸率達到70%以上,遠超普通氟碳涂料和聚氨酯涂料(見圖2、表4)。
      黏彈性對比圖
      延伸率對比
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