常溫固化氟碳涂料耐候及防腐性能的研究

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1、常溫固化氟碳涂料耐候及防腐性能的研究蕭以德（1）姜興才（2）徐海雄（2）李耀璽（1）鄭鵬華（1）蕭弘燁（1）劉儒平（1）（1）武漢材料保護(hù)研究所（2）寧波東升科技發(fā)展有限公司摘要根據(jù)國(guó)家科技部關(guān)于“實(shí)施科學(xué)數(shù)據(jù)共享工程，實(shí)現(xiàn)科學(xué)數(shù)據(jù)的共享管理與有效使用”的安排，國(guó)家材料環(huán)境腐蝕野外試驗(yàn)站網(wǎng)組織了“國(guó)家材料（制品）大氣腐蝕試驗(yàn)站網(wǎng)及數(shù)據(jù)庫(kù)”專項(xiàng)試驗(yàn)研究，其中包括了氟碳涂料等保護(hù)性涂（鍍）層在我國(guó)典型大氣環(huán)境下的長(zhǎng)期曝露腐蝕數(shù)據(jù)積累及室內(nèi)相關(guān)研究。本文總結(jié)了我國(guó)幾種典型氟碳涂層和聚氨酯等其他幾種常用外涂層在我國(guó)北京、青島、武漢、江津、海南萬(wàn)寧、拉薩、敦煌及

2、新疆庫(kù)爾勒等我國(guó)海洋、工業(yè)、城市、鄉(xiāng)村典型大氣和沙漠、高原等特殊地理氣候環(huán)境下經(jīng)四年大氣曝露腐蝕試驗(yàn)結(jié)果，比較了它們耐候性差異。結(jié)果表明，和其他外涂層相比，氟碳涂層具有無(wú)可比擬的優(yōu)良耐候性。與此同時(shí)，根據(jù)工程需要，也在實(shí)驗(yàn)室條件下開(kāi)展了氟碳涂層的其他性能研究，它包括：含泥砂高速水沖蝕性，抗水、蒸汽及氯離子滲透性。其中特別針對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)采用氟碳涂層對(duì)控制氯離子在混凝土中的擴(kuò)散、改善混凝土抗中性化破壞以及防止鋼筋腐蝕，以提高鋼筋混凝土耐久性作了比較詳細(xì)研究。一、概述以氟烯烴聚合物或氟烯烴與其他單體為主要成膜物，和縮二脲多異氰酸酯或HDI三聚體制成雙組分

3、常溫交聯(lián)固化的涂料產(chǎn)品稱為氟碳涂料。氟碳涂料的有機(jī)氟樹(shù)脂成膜物和聚烯烴一樣，都是以C-C鍵為主鏈的聚合物，不同的只是由氟原子代替了聚烯烴上的氫原子。由于氟原子電負(fù)性極大（4.0），原子半徑（1.35A°）比氫原子（1.1-1.2A°）大，致使未成鍵的原子間作用力（排斥力）大，使C-C主鍵形成一種螺旋結(jié)構(gòu)，碳鏈上的氟原子可相互緊密接觸，將C-C鍵覆蓋形成一個(gè)完整圓柱體，對(duì)C-C鍵起著屏蔽性保護(hù)作用。另外氟原子與碳原子之間形成的F-C鍵鍵能（486KJ/mol）極大，比C-H鍵（410KJ/mol）、C-O鍵（360KJ/mol）、C-C鍵（356KJ/m

4、ol和C-Cl鍵（326KJ/mol）等的鍵能高得多?；谏鲜鎏攸c(diǎn)，氟碳涂層具有極為優(yōu)良的耐熱性、耐候性和耐化學(xué)藥品性，而且含氟樹(shù)脂的摩擦系數(shù)非常低，表面能低，其機(jī)械性能也非常優(yōu)良。自1982年日本旭硝子公司推出商品名為L(zhǎng)umiflon的可溶于芳烴、酯或酮類有機(jī)溶劑，實(shí)現(xiàn)了可在常溫下進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)制得氟烯烴和乙烯基醚共聚樹(shù)脂（FEVE）之后，氟碳涂料在工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)領(lǐng)域中的應(yīng)用也日益廣泛。世紀(jì)交替前后，我國(guó)開(kāi)始研發(fā)生產(chǎn)了氟碳涂料，并在國(guó)家重點(diǎn)設(shè)施建設(shè)工程如青藏鐵路的拉薩河大橋，世界最長(zhǎng)的杭州灣海灣大橋大橋、2008年北京奧運(yùn)會(huì)場(chǎng)館等重大工程建設(shè)中獲得

5、應(yīng)用，取得良好效果。從“建立節(jié)約型社會(huì)”的國(guó)家方針政策考慮，對(duì)工程建設(shè)設(shè)施采用以氟碳涂層作面涂層的長(zhǎng)壽命防護(hù)體系是十分必要的，它對(duì)保證設(shè)施耐久性和可靠性具有重要意義。欲進(jìn)一步加快氟碳涂料在工程界的應(yīng)用還需要進(jìn)一步地工作，包括：深入開(kāi)展氟碳涂料在我國(guó)典型環(huán)境下的試驗(yàn)與研究，提供可信數(shù)據(jù)，為防腐設(shè)計(jì)人員提供更明確、具體的設(shè)計(jì)指標(biāo)，規(guī)范市售產(chǎn)品質(zhì)量、價(jià)格價(jià)格。十五期間，國(guó)家科技部為了加強(qiáng)我國(guó)在日趨劇烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中的主動(dòng)性，加快國(guó)家創(chuàng)新體系建設(shè)，建立健全國(guó)家創(chuàng)新資源共享機(jī)制和科技基礎(chǔ)條件支撐體系，提高國(guó)家科技競(jìng)爭(zhēng)力，提出了以實(shí)施科學(xué)數(shù)據(jù)共享工程，實(shí)現(xiàn)科學(xué)數(shù)據(jù)共

6、享管理與有效使用作為其核心內(nèi)容之一的“加強(qiáng)科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)建設(shè)”的重大舉措。根據(jù)安排，全國(guó)材料環(huán)境腐蝕試驗(yàn)網(wǎng)站辦公室組織全國(guó)大氣腐蝕網(wǎng)站單位開(kāi)展了“國(guó)家材料（制品）大氣腐蝕試驗(yàn)站網(wǎng)及數(shù)據(jù)庫(kù)”（科技部2001年基礎(chǔ)性重點(diǎn)專項(xiàng)）專項(xiàng)研究，其中包括保護(hù)性涂（鍍）層在我國(guó)典型環(huán)境下腐蝕數(shù)據(jù)積累及腐蝕行為、規(guī)律的研究?jī)?nèi)容，開(kāi)展了包括氟碳涂層在內(nèi)的戶外大氣曝露腐蝕試驗(yàn)研究，為國(guó)家重點(diǎn)工程和基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備采用高效長(zhǎng)壽命防護(hù)體系提供依據(jù)。本文根據(jù)項(xiàng)目研究成果以及一些已建或在建工程防腐蝕技術(shù)專項(xiàng)研究成果，進(jìn)行了總結(jié)。二、氟碳涂層在我國(guó)主要典型大氣環(huán)境下耐候行為試驗(yàn)研究1

7、．試驗(yàn)為了積累氟碳涂層在我國(guó)大氣環(huán)境下的數(shù)據(jù)，選擇了全國(guó)大氣曝露腐蝕試驗(yàn)網(wǎng)站所屬的7個(gè)代表我國(guó)主要典型環(huán)境類型的試驗(yàn)站對(duì)國(guó)內(nèi)有一定代表性的氟碳涂料產(chǎn)品開(kāi)展了戶外大氣曝露腐蝕試驗(yàn)。試驗(yàn)站大氣環(huán)境特點(diǎn)見(jiàn)表1。大氣曝露試驗(yàn)按GB9276-1996《涂層自然氣候曝露試驗(yàn)方法》規(guī)定進(jìn)行，試件試驗(yàn)面朝南，與地面呈45°傾斜放置。表1材料大氣腐蝕試驗(yàn)網(wǎng)站環(huán)境氣候特征站名建站時(shí)間地理位置海拔(m)氣候類型平均溫度(℃)相對(duì)濕度(%)降雨量(mm)日照時(shí)數(shù)(h)東徑北緯敦煌站200294°21′44°35′278.0干熱沙漠環(huán)境氣候9.44132.93269.5北京站1

8、957116°16′39°59′73.4暖溫帶亞濕潤(rùn)半鄉(xiāng)村氣候11.957586.02559.