【中國(guó)涂料采購(gòu)網(wǎng)】常溫固化氟碳涂料耐老化性能研究

　　于雪艷，陳正濤，李旭朝，肖玲，桂泰江

　　(海洋化工研究院海洋涂料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東青島266071)

　　摘要:選擇了4種氟碳樹(shù)脂制備常溫固化氟碳涂料，進(jìn)行了物理機(jī)械性能測(cè)試，通過(guò)紫外光-冷凝法對(duì)涂層進(jìn)行了加速老化試驗(yàn)。采用掃描電子顯微鏡(SEM)、原子力顯微掃描電鏡(AFM)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)、X-射線能譜儀(EDX)等現(xiàn)代分析手段，結(jié)合涂層光澤的測(cè)定，對(duì)經(jīng)過(guò)不同老化時(shí)間的涂層表面微觀變化與涂層光澤保持率變化進(jìn)行了對(duì)應(yīng)性研究。比較了4種氟碳樹(shù)脂涂料的耐老化性能，并對(duì)氟碳樹(shù)脂耐老化性能進(jìn)行了理論分析，結(jié)果表明:FEVE氟碳涂料具有優(yōu)異的耐老化性;以更大交替性的醚類單體和位阻型大單體合成的FEVE氟碳樹(shù)脂具有更優(yōu)異的耐老化性能。

　　關(guān)鍵詞:常溫固化氟碳涂料;加速老化;耐老化性能;涂層表面分析;涂層光澤

　　中圖分類號(hào):TQ630.7+2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0253-4312(2014)02-0021-07

　　目前，雙組分常溫固化聚氨酯涂料是大型戶外鋼結(jié)構(gòu)、橋梁、航空航天、船舶等領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛、最重要的面漆。1982年日本旭硝子公司推出了商品名為“Lumiflon”的氟烯烴和乙烯基醚的共聚樹(shù)脂，提供了在芳烴、酯類或酮類溶劑中可溶的含氟樹(shù)脂，其可以與多異氰酸酯制成雙組分產(chǎn)品，從而得到可常溫交聯(lián)固化的含氟聚氨酯涂料[1-2]。氟碳樹(shù)脂中含有大量的C—F鍵，氟原子具有原子半徑小、電負(fù)性大、極化率小的特征，C—F鍵中電子被緊緊束縛在原子核周圍，使得氟化合物具有低表面能。以氟碳樹(shù)脂為基礎(chǔ)的涂料或經(jīng)改性的涂料逐漸成為超長(zhǎng)效防腐面漆研究的熱點(diǎn)和最重要的品種之一[3-5]。

　　由于涂層長(zhǎng)期暴露在大氣環(huán)境中，涂層的耐老化性能和使用壽命預(yù)測(cè)一直是研究的重點(diǎn)。涂層的耐老化試驗(yàn)分天然老化試驗(yàn)和人工氣候老化試驗(yàn)兩種，天然老化試驗(yàn)需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間才能得到有意義的結(jié)果。在過(guò)去40多年中，發(fā)展了各種涂層加速老化技術(shù)。這些加速實(shí)驗(yàn)方法模擬自然環(huán)境，如用高強(qiáng)度紫外光照射、鹽霧等對(duì)樣板進(jìn)行加速老化，并盡量不改變涂層老化的機(jī)理，這些方法可在較短的實(shí)驗(yàn)時(shí)間內(nèi)評(píng)價(jià)涂料體系的性能[6-10]。本研究通過(guò)紫外光-冷凝人工加速老化方法對(duì)涂層進(jìn)行加速老化試驗(yàn)。

　　通過(guò)應(yīng)用SEM、AFM、FT-IR、X-射線能譜儀等，初步研究了在涂層老化過(guò)程中，涂層表面形貌、化學(xué)基團(tuán)等的變化，討論涂層在老化降解過(guò)程中一些物理和化學(xué)變化，比較了4種氟碳涂料的耐老化性能。

　　1·試驗(yàn)

　　1.1 原材料

　　氟碳樹(shù)脂:A樹(shù)脂、B樹(shù)脂、C樹(shù)脂和D樹(shù)脂，市售。固化劑:Desmodur N3390，Bayer公司。助劑:潤(rùn)濕分散劑、流平劑、消泡劑等，市售。顏料:二氧化鈦等，市售。溶劑:甲基異丁基酮、醋酸丁酯、二甲苯等，市售。

　　1.2 涂料制備、分析測(cè)試儀器

　　(1)砂磨分散多用機(jī):JSF-400上海現(xiàn)代環(huán)境工程技術(shù)有限公司。

　　(2)老化試驗(yàn)箱:Q-UV/SPRAY，UV-B熒光紫外燈，波長(zhǎng)313nm，Q-PANAL公司。老化條件:紫外光照射60℃，8h，冷凝水50℃，4h循環(huán)。

　　(3)掃描電子顯微鏡(SEM):JEOL JSM-6700F，加速電壓5kV，工作距離8mm，檢測(cè)器為低位二次電子探頭。

　　(4)傅里葉變換紅外光譜(FT-IR):NicoletMagna-IR 750 SeriesII，采用其顯微紅外附件測(cè)試。

　　(5)原子力顯微掃描電鏡(AFM):NanoScope IIIMultiMode AFM(Digital Instruments)，掃描范圍:10μm×10μm。

　　(6)X射線能譜儀:HitachiS-4300 with EDAXGENESISX射線能譜儀，加速電壓15kV，掃描范圍25μm×25μm。

　　1.3 樣板制備

　　樣板基材為馬口鐵板和冷軋鋼板，手工除銹至St3級(jí)。馬口鐵板直接刷涂面漆，室溫固化后測(cè)物理機(jī)械性能。

　　冷軋鋼板上采用的涂層體系為:環(huán)氧聚酰胺底漆2道，干膜厚度約120μm;面漆為氟碳面漆2道，干膜厚度約為80μm，進(jìn)行加速老化試驗(yàn)。

　　1.4 性能測(cè)試與儀器分析

　　按相關(guān)國(guó)標(biāo)進(jìn)行常規(guī)物理機(jī)械性能測(cè)試。加速老化試驗(yàn)按GB/T14522—2008《機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品用塑料、涂料、橡膠材料人工氣候加速試驗(yàn)方法》紫外光-冷凝試驗(yàn)方法進(jìn)行。在試驗(yàn)進(jìn)行到不同時(shí)間進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。

　　2·結(jié)果與討論

　　2.1 涂層物理機(jī)械性能測(cè)試結(jié)果

　　涂膜物理機(jī)械性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 4種氟碳涂料物理機(jī)械性能測(cè)試結(jié)果

　　由測(cè)試結(jié)果看出，4種涂料的物理機(jī)械性能差別不大。

　　2.2 氟碳涂料耐老化性能分析比較

　　(1)氟碳涂料保光率

　　圖1為加速老化過(guò)程中4種氟碳涂料光澤保持率的變化曲線。

　　

　圖1 4種氟碳涂料老化過(guò)程中的光澤保持率變化曲線

　　由圖1可以看出，在4種氟碳涂料中耐老化性能最好的是D樹(shù)脂，A、B、C3種樹(shù)脂2000h老化后的結(jié)果差別不明顯，2000h以后A樹(shù)脂優(yōu)于B樹(shù)脂、C樹(shù)脂。