環(huán)氧改性氟碳重防腐涂料的研制

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1、環(huán)氧改性氟碳重防腐涂料的研制楊保平1，2陳建敏1，周惠娣1，崔錦峰2，胡麗天1(1.中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，730000；2.蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院，,730050)摘要：含氟聚合物優(yōu)異的性能賦予了氟碳涂料優(yōu)良的耐久性、耐候性和耐化學(xué)藥品等性能，但是氟碳涂料的價(jià)格較高，限制了其應(yīng)用范圍，通過環(huán)氧樹脂對(duì)氟乙烯-乙烯基醚(FEVE)型含氟聚合物進(jìn)行了改性，考察了含氟聚合物、環(huán)氧樹脂、固化劑、助劑等對(duì)改性氟碳涂料性能的影響。關(guān)鍵詞：氟碳涂料；含氟聚合物；環(huán)氧改性氟碳涂料；IR光譜；重防腐涂料0、引言重防腐涂料是指

2、在嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境(酸、堿等)條件下的防腐或在大氣環(huán)境下長(zhǎng)期(10a以上)具有防腐性能的涂料。含氟聚合物中F-C的鍵能大、極化率低，氟原子的半徑小，在其受熱能、光能作用時(shí)難以斷裂，所以顯示出優(yōu)異的耐久性、耐候性和耐化學(xué)藥品性;其分子內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密，顯示出良好的非粘附性、低表面張力和低摩擦性，以及疏水、疏油性等特殊的表面性能和高絕緣性，低電解常數(shù)等電氣特性。氟碳涂料作為一種全新的表面裝飾材料，幾乎涵蓋并超越了傳統(tǒng)涂料的所有優(yōu)良性能，如超耐候性、優(yōu)異的耐化學(xué)藥品性、三防性能、優(yōu)良的環(huán)境適應(yīng)性(耐冷熱交變、耐干濕交替)和裝飾性。比較有代表性的氟樹

3、脂品種見表1。表1幾種有代表性的氟樹脂氟碳涂料優(yōu)異的物理化學(xué)性能使之在防粘、脫模、建筑、彩鋼、重防腐、印刷電路以及航天航空等領(lǐng)域的應(yīng)用日益擴(kuò)大。但是,各類含氟聚合物又往往具有自身的缺點(diǎn)，如聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏二氟烯(PVDF)需要高溫熔融固化，氟乙烯-乙烯基醚(FEVE)和多氟聚醚(PFPE)雖然實(shí)現(xiàn)了常溫固化，但與其他涂料的配伍性較差，加之價(jià)格較高，限制了氟碳涂料的應(yīng)用。為更加充分地發(fā)揮和體現(xiàn)氟碳涂料的性能，在不斷開發(fā)新品種的同時(shí)，許多研究著眼于對(duì)氟樹脂的改性。環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能，其涂膜對(duì)金屬(鋼、鋁等)、陶瓷、玻

4、璃、混凝土和木材等極性底材均具有優(yōu)良的附著力，耐化學(xué)藥品性能和電絕緣性能優(yōu)良，品種多樣，價(jià)廉易得。本文利用環(huán)氧樹脂對(duì)室溫固化或者含羥氟樹脂進(jìn)行改性，得到了綜合性能優(yōu)良、價(jià)位適中的涂料，拓展了氟碳涂料在重防腐、建筑和電絕緣等領(lǐng)域的應(yīng)用。1、實(shí)驗(yàn)部分1.1原材料及規(guī)格氟碳樹脂：日本旭硝子公司Lumiflon，常熟中昊含羥氟碳樹脂，大連振邦公司ZB2000，性能列于表2；環(huán)氧樹脂：E-51，環(huán)氧值0.48～0.51；固化劑：DesmoderN-3390HDI三聚體，N-75縮二脲(拜耳材料科技)；助劑：二月桂酸二丁基錫(1%二甲苯溶液)，BY

5、K-161炭黑潤(rùn)濕分散劑，DMP-30環(huán)氧樹脂固化促進(jìn)劑；溶劑：醋酸丁酯，二甲苯，環(huán)己酮，丁酮，均為工業(yè)品；顏料：二氧化鈦R-930(進(jìn)口)，炭黑(高色素，上海)。表2室溫固化氟碳樹脂的性能1.2分析儀器分析儀器有傅里葉紅外光譜儀、CASSER-IIR-ISO-2F鹽霧機(jī)和QUV/SPRAY人工老化機(jī)。1.3實(shí)驗(yàn)與工藝1.3.1環(huán)氧改性樹脂的制備采用不同的方法制備環(huán)氧改性氟碳樹脂：（1）物理冷拼法：將環(huán)氧樹脂和氟碳樹脂直接按一定的比例混合備用。（2）化學(xué)改性法：將氟樹脂、E-51和適量的醋酸丁酯加入三口燒瓶，加熱至回流溫度，保溫，測(cè)環(huán)氧

6、值至達(dá)到要求，降溫出料備用。1.3.2改性氟碳涂料的制備A組分：將配方量的改性樹脂、混合溶劑、二氧化鈦和BYK-161加入混料搪瓷釜內(nèi)，攪拌均勻，用錐形磨研磨至20μm以下，加入剩余溶劑和二月桂酸二丁基錫助劑，攪勻得A組分。B組分：N-390HDI三聚體或N-75縮二脲溶于二甲苯，備用。1.3.3樣板的制備樣板使用馬口鐵板[(50mm×120mm×(0.2～0.3)mm]，預(yù)先除油脫脂處理，涂膜的制備按GB/T1727―79(93)進(jìn)行。1.3.4漆膜性能的檢測(cè)漆膜性能的檢測(cè)按相應(yīng)的國(guó)標(biāo)進(jìn)行。2、結(jié)果與討論2.1氟碳樹脂的影響選用的3種

7、氟碳樹脂分別為：日本旭硝子公司的Lumiflon(1#)、常熟中昊公司的含羥氟碳樹脂(2#)和大連振邦ZB2000氟碳樹脂(3#)。上述3種氟樹脂與N-3390固化劑配漆并進(jìn)行了性能檢測(cè)，結(jié)果見表3。從表3可以看出，3種氟碳樹脂的物理機(jī)械性能良好。其中2#樹脂施工性能優(yōu)良，溶解性較好，價(jià)格較低，因此選用該樹脂。表33種氟樹脂與N-3390固化劑配漆性能2.2環(huán)氧樹脂的影響選用2#樹脂，通過直接物理冷拼法制備改性樹脂R-1,將E-51和2#氟樹脂加成制得改性樹脂R-2。從表4、5可以看出，R-1清漆透明度較差，在不加DMP-30的情況下，

8、表干時(shí)間和實(shí)干時(shí)間較長(zhǎng)，隨環(huán)氧樹脂的含量的提高，表干時(shí)間增加。通過化學(xué)改性法生產(chǎn)的樹脂R-2的表干和實(shí)干時(shí)間都比較合適，與N-75的相容性提高。表4不同氟樹脂清漆性能比較通過調(diào)整E-51與氟樹脂的比例考察了