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常温固化FEVE氟碳涂料耐候性研究

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常温固化FEVE氟碳涂料耐候性研究

李运德1 ,左 禹2  
(1. 北京航材百慕新材料技术工程股份公司,北京100095;2. 北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029)

0 引 言
常温固化FEVE氟碳涂料以其优异的耐候性能和防腐性能被广泛地用作长寿命防腐涂层体系的耐候面漆[ 1 - 3 ]。FEVE氟碳树脂是由氟单体和乙烯基醚或乙烯基酯单体形成的共聚物。为提高颜料的润湿分散性,共聚采用了少量的带—COOH功能团的乙烯基单体;为提供可交联基团,共聚还用了适量的带—OH功能基团的乙烯基单体[ 4 - 6 ]。根据共聚单体不同,FEVE氟碳涂料分为不同的类型:按照氟单体的类型,可分为三氟氯乙烯型和四氟乙烯型两类;按照共聚单体的类型,可分为乙烯基醚和乙烯基酯两类,而乙烯基醚和乙烯基酯还有不同的细分品种。不同类型单体共聚形成的FEVE树脂耐候性到底如何,性能差异有多大,需要进行系统地研究和比较,以期对氟碳涂料的耐候性有全面的认识。

1 实 验
1.1 主要原料
FEVE氟碳树脂: 1# , CC - 03,常熟三爱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,旭硝子株式会社; 6# , JF - 2X,常熟三爱富中昊化工新材料有限公司; 7# , JF - 3,常熟三爱富中昊化工新材料有限公司;8# , F - 100,大连振邦氟涂料有限公司;固化剂3390:德国拜耳;二氧化钛R960:美国杜邦公司;助剂: BYK公司。
1.2 涂料及涂膜制备
研磨PVC值相近的白色涂料作为耐候性比较基础。二氧化钛均选用R960,助剂为与不同FEVE相适应的助剂, PVC值为15%。按照n ( —NCO) ∶n ( —OH) = 111∶1的比例将基料和固化剂混合搅拌均匀,熟化015 h后制备漆膜。钢板喷砂除锈,处理等级Sa215,喷砂粗糙度Rz40 ~75μm;涂层配套体系环氧富锌底漆(2 ×40μm) +环氧云铁中间漆(2 ×60μm) +氟碳面漆(2 ×30μm) 。
1.3 试验方法
1.3.1 耐候性试验
大气自然曝晒试验按GB /T 9276—1996《涂层自然气候曝露试验方法》进行,试板面向正南方,与地面呈45°角。人工加速老化试验按GB /T 1865—1997《色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露(滤过的氙弧辐射) 》进行。
1.3.2 ESEM观测漆膜表面形貌
采用FEI公司生产的QUANTA 600 环境扫描电子显微镜,观察自然曝晒后漆膜老化破坏情况。放大倍数为500倍和2 000倍。

2 结果与讨论
2.1 自然曝晒结果
第1组自然曝晒试验是在北京地区大气曝晒试验站进行。表1为自然曝晒后的60°角失光率。0# - 1为对照样丙烯酸面漆; 0# - 2为对照样丙烯酸聚氨酯面漆。8# - 1为8#中加入了紫外光吸收剂和抗氧剂。
自然曝晒后的60°角失光率
 从表1可以看出,单组分丙烯酸面漆曝晒第1年后,轻微失光,第2年曝晒后漆膜出现严重失光; 2种丙烯酸聚氨酯面漆曝晒1年后很轻微失光,曝晒2年后明显失光,曝晒3年后出现严重失光;而氟碳涂料曝晒2年后漆膜没有失光,曝晒5年后,表现最好的5#漆膜未出现失光现象, 6#出现很轻微失光, 8#和7#出现轻微失光, 8#加入紫外光吸收剂和抗氧剂后,漆膜光泽保持性有所提高,但改善程度不明显。
图1为在北京地区自然曝晒5年后漆膜表面与原漆膜表面环境扫描电镜照片比较,左侧的图片放大500倍,右侧图片放大了2 000倍。
从图1可以看出,曝晒后丙烯酸聚氨酯面漆漆膜有明显的破坏现象,以及颜料粒子的脱落现象。而氟碳涂料放大500倍时,观察漆膜表面破坏并不明显,但放大2 000倍时,还是可以清晰的看出漆膜表面的破坏现象。虽然5#涂膜测试曝晒前后光泽没有变化,但是漆膜自身的老化现象已经发生,只是破坏的程度很小,不影响光泽反射而已。

第2组自然曝晒试验在北京、武汉、万宁、江津、沈阳大气曝晒站进行。采用6#和2#氟碳树脂制备的氟碳涂料面漆,对应4 种样板: 1#样板———环氧富锌( 80 μm) + 6#氟碳面漆(70μm) ; 2#样板———环氧富锌(80μm) +环氧云铁(100μm)+ 6#氟碳面漆(70μm) ; 3#样板———环氧富锌(80μm) +环氧云铁(100μm) + 2#氟碳面漆( 70 μm) ; 4#样板———电弧喷铝(120 μm ) + 封闭+ 环氧云铁( 100 μm ) + 2# 氟碳面漆(70μm) 。自然曝晒2年后失光率见表2。
从表2中可以看出,配套底涂层对氟碳面涂层影响较小,氟碳面涂层的失光率与涂层配套体系关联度不大;除万宁外,在其他曝晒场, 2种氟碳涂料的失光率均很小;在万宁地区2#氟碳漆出现很轻微失光, 6#氟碳漆出现轻微失光。
在北京自然曝晒5年后漆膜表面与原漆膜表面ESEM照片
第2组自然曝晒试验2年后的60°角失光率
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