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      常溫固化FEVE氟碳涂料耐候性研究

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      常溫固化FEVE氟碳涂料耐候性研究

      李運德1 ,左 禹2  
      (1. 北京航材百慕新材料技術工程股份公司,北京100095;2. 北京化工大學材料科學與工程學院,北京100029)

      0 引 言
      常溫固化FEVE氟碳涂料以其優異的耐候性能和防腐性能被廣泛地用作長壽命防腐涂層體系的耐候面漆[ 1 - 3 ]。FEVE氟碳樹脂是由氟單體和乙烯基醚或乙烯基酯單體形成的共聚物。為提高顏料的潤濕分散性,共聚采用了少量的帶—COOH功能團的乙烯基單體;為提供可交聯基團,共聚還用了適量的帶—OH功能基團的乙烯基單體[ 4 - 6 ]。根據共聚單體不同,FEVE氟碳涂料分為不同的類型:按照氟單體的類型,可分為三氟氯乙烯型和四氟乙烯型兩類;按照共聚單體的類型,可分為乙烯基醚和乙烯基酯兩類,而乙烯基醚和乙烯基酯還有不同的細分品種。不同類型單體共聚形成的FEVE樹脂耐候性到底如何,性能差異有多大,需要進行系統地研究和比較,以期對氟碳涂料的耐候性有全面的認識。

      1 實 驗
      1.1 主要原料
      FEVE氟碳樹脂: 1# , CC - 03,常熟三愛富中昊化工新材料有限公司; 2# , GK - 570,大金氟涂料(上海)有限公司; 5# ,LF -200,旭硝子株式會社; 6# , JF - 2X,常熟三愛富中昊化工新材料有限公司; 7# , JF - 3,常熟三愛富中昊化工新材料有限公司;8# , F - 100,大連振邦氟涂料有限公司;固化劑3390:德國拜耳;二氧化鈦R960:美國杜邦公司;助劑: BYK公司。
      1.2 涂料及涂膜制備
      研磨PVC值相近的白色涂料作為耐候性比較基礎。二氧化鈦均選用R960,助劑為與不同FEVE相適應的助劑, PVC值為15%。按照n ( —NCO) ∶n ( —OH) = 111∶1的比例將基料和固化劑混合攪拌均勻,熟化015 h后制備漆膜。鋼板噴砂除銹,處理等級Sa215,噴砂粗糙度Rz40 ~75μm;涂層配套體系環氧富鋅底漆(2 ×40μm) +環氧云鐵中間漆(2 ×60μm) +氟碳面漆(2 ×30μm) 。
      1.3 試驗方法
      1.3.1 耐候性試驗
      大氣自然曝曬試驗按GB /T 9276—1996《涂層自然氣候曝露試驗方法》進行,試板面向正南方,與地面呈45°角。人工加速老化試驗按GB /T 1865—1997《色漆和清漆人工氣候老化和人工輻射曝露(濾過的氙弧輻射) 》進行。
      1.3.2 ESEM觀測漆膜表面形貌
      采用FEI公司生產的QUANTA 600 環境掃描電子顯微鏡,觀察自然曝曬后漆膜老化破壞情況。放大倍數為500倍和2 000倍。

      2 結果與討論
      2.1 自然曝曬結果
      第1組自然曝曬試驗是在北京地區大氣曝曬試驗站進行。表1為自然曝曬后的60°角失光率。0# - 1為對照樣丙烯酸面漆; 0# - 2為對照樣丙烯酸聚氨酯面漆。8# - 1為8#中加入了紫外光吸收劑和抗氧劑。
      自然曝曬后的60°角失光率
       從表1可以看出,單組分丙烯酸面漆曝曬第1年后,輕微失光,第2年曝曬后漆膜出現嚴重失光; 2種丙烯酸聚氨酯面漆曝曬1年后很輕微失光,曝曬2年后明顯失光,曝曬3年后出現嚴重失光;而氟碳涂料曝曬2年后漆膜沒有失光,曝曬5年后,表現最好的5#漆膜未出現失光現象, 6#出現很輕微失光, 8#和7#出現輕微失光, 8#加入紫外光吸收劑和抗氧劑后,漆膜光澤保持性有所提高,但改善程度不明顯。
      圖1為在北京地區自然曝曬5年后漆膜表面與原漆膜表面環境掃描電鏡照片比較,左側的圖片放大500倍,右側圖片放大了2 000倍。
      從圖1可以看出,曝曬后丙烯酸聚氨酯面漆漆膜有明顯的破壞現象,以及顏料粒子的脫落現象。而氟碳涂料放大500倍時,觀察漆膜表面破壞并不明顯,但放大2 000倍時,還是可以清晰的看出漆膜表面的破壞現象。雖然5#涂膜測試曝曬前后光澤沒有變化,但是漆膜自身的老化現象已經發生,只是破壞的程度很小,不影響光澤反射而已。

      第2組自然曝曬試驗在北京、武漢、萬寧、江津、沈陽大氣曝曬站進行。采用6#和2#氟碳樹脂制備的氟碳涂料面漆,對應4 種樣板: 1#樣板———環氧富鋅( 80 μm) + 6#氟碳面漆(70μm) ; 2#樣板———環氧富鋅(80μm) +環氧云鐵(100μm)+ 6#氟碳面漆(70μm) ; 3#樣板———環氧富鋅(80μm) +環氧云鐵(100μm) + 2#氟碳面漆( 70 μm) ; 4#樣板———電弧噴鋁(120 μm ) + 封閉+ 環氧云鐵( 100 μm ) + 2# 氟碳面漆(70μm) 。自然曝曬2年后失光率見表2。
      從表2中可以看出,配套底涂層對氟碳面涂層影響較小,氟碳面涂層的失光率與涂層配套體系關聯度不大;除萬寧外,在其他曝曬場, 2種氟碳涂料的失光率均很小;在萬寧地區2#氟碳漆出現很輕微失光, 6#氟碳漆出現輕微失光。
      在北京自然曝曬5年后漆膜表面與原漆膜表面ESEM照片
      第2組自然曝曬試驗2年后的60°角失光率
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