一种新型超耐候防腐粉末涂料的研制分析仪

一种新型超耐候防腐粉末涂料的研制

环氧粉末涂料为20 世纪60 年代开发的热固性粉末涂料，是我国粉末涂料中生产量最多、涂膜外观类型和花色品种也最多、应用范围最广泛的粉末涂料品种。其涂膜具有优良的物理机械性能， 涂膜对底材有较好的附着力，电绝缘性好，且耐化学腐蚀性能优良。现已被广泛应用于化工、电器、仪表、机械及运输管道的内外防腐，在防腐涂料中占据主导地位okmart.com。但是，由于环氧树脂本身的特性， 环氧粉末涂料在实际应用中耐候性较差、涂膜易粉化，不宜用作户外涂装，限制了环氧粉末涂料的应用。氟碳涂料是以含氟树脂为主要成膜物的系列涂料的统称，它是在氟树脂基础上经过改性、加工而成的一种新型涂层材料。氟碳涂料优越的涂层性能来源于F—C 键的结构。氟是电负性最大的元素，原子半径很小，形成的C—F 键极短、键能大、极化率低，氟原子紧密排列在聚合物碳链的周围，起到了良好的保护作用，使涂层具有优异的耐候性、耐腐蚀性、耐化学药品性、耐沾污性、低表面张力以及疏水、疏油性等特殊表面性能，户外使用寿命长达20 a 的数据，目前，氟碳涂料已在建筑、化工、电气电子、机械、航天航空、家庭用品等领域得到应用，尤其在重污染、强腐蚀的环境中更显示了其优越的防护性能。但纯氟碳粉末涂料成本较高，且涂层机械性能和附着力稍差， 其应用受到了很大的限制。目前在耐候性和防腐性要求都较高的领域， 市场上一般采用双层喷涂的方法，即底层防腐涂层，面层耐候涂层， 但是此方法实际生产工序和过程控制都较为复杂， 喷涂条件要求很高， 也容易出现层间附着力不好，还有第二次喷涂上粉问题都有待解决。

本研究将氟碳粉末与环氧粉末邦定混合， 利用氟碳树脂的迁移上浮分层原理， 制备了具有优异耐候性能、卓越的防腐性能、良好机械性能、简单的施工性能和优异附着力的超耐候防腐粉末涂料。

1 实验部分1.1 实验原理环氧粉末（EP-C）与氟碳粉末（FC-C）相容性有一定差异，两者相容性较差时表面易出现缺陷，相容性太好时不利于氟碳粉的上浮，目前氟碳粉末品种较单一，而环氧粉末的可选择性较大， 因而实验时宜选择与氟碳涂料相容性稍差的环氧粉末。干混体系起始反应温度对上浮也有较大影响。起始反应温度较高时，在反应开始前会有充分时间让FCC迁移上浮，FC-C 起始反应温度较高，为170 ℃，因而实验中选择起始反应温度较高的EP-C 即可。本研究选择的是双氰胺固化剂， 双氰胺在150 ℃时开始与环氧反应，且此温度下反应速度很慢，熔融体系有足够的时间让FC-C 迁移上浮。黏度也是一个重要的影响因素， 实验中宜选择黏度较低的环氧粉末。

1.2 主要原材料环氧树脂（E-12）：CYD-014U，中国石化；氟碳树脂：旭硝子LUMIFLON LF-710F（也可选用华通瑞驰的SRF-750P），旭硝子；钛白粉：R960，杜邦；双氰胺（DI鄄CY） 固化剂、IPDI 缩脲二酮（BF1530）、超细硫酸钡（1250 目）、流平剂（TROY-486）、超耐候炭黑FW-200、脱气剂结晶安息香：市售工业品。氟树脂的物化性能如表1 所示。

1.3 主要设备双螺杆挤出机（SLJ-30A）、高速粉碎机、高压静电喷枪、电热恒温鼓风干燥箱等。1.4 实验配方设计实验配方分别如表2、表3 所示。

1.5 制备工艺按2 个配方所列分别称量原材料， 各自预混合后分别经双螺杆挤出机熔融挤出压制成薄片， 设定Ⅰ区温度为：85~105 ℃；Ⅱ区为：100~120 ℃。冷却后用高速粉碎机粉碎，经标准筛过筛，分别制得FC-C 和EP-C粉末。所得粉末以不同预定比例干混均匀后用高压静电喷枪喷涂样板，将样板放入恒温鼓风干燥箱200 ℃×20 min 固化后取出，冷却至室温待测。本实验采用底粉和面粉2 种粉分别熔融挤出，再进行干混或邦定加工，产品过筛，形成成品，喷涂烘烤形成表面均匀的涂膜。粉末涂料干混加工工艺如图1所示。1.6 产品的粒度控制粉末涂料是不同范围粒径的颗粒混合物， 有一定的粒度分布，粒度的分布取决于制造的设备和工艺。粉末涂料的粒度对涂料的施工性能以及涂膜性能影响是非常大的。本文所述的产品环氧粉的粒度一般控制在35~40 μm。氟碳粉的粒度必须要控制到30 μm 以下。

2 结果与讨论2.1 干混体系配比与涂膜表面状态的关系FC-C 与EP-C 干混比及相应涂膜的表面状态情况见表4 和图2。

2.2 涂膜表面和力学性能由图2 和表5 可知，FC-C 上浮明显，图2（2#）混有10%的白色FC-C 的干混面表面大部分是白色；（4#）30%的FC-C 已经能够迁移上浮成连续的面，零星的黑点部位用放大镜也能观察到表面上罩有一层较薄的白色涂层，只是由于白色涂层稍薄，不足以遮盖底层的黑色涂层；（5#）40%的FC-C 含量的表面已看不到黑色点，说明表层已经是连续的FC-C 涂层。本实验是为凸显上浮效果而选择了对比较明显的黑白色， 实际生产中可做简易调整而做到表面颜色一致。

由表5 还能看出干混涂层的附着力和抗冲击强度相比纯氟碳涂层有了极大的提升， 且与纯环氧涂层没有区别， 说明底层是较为连续的EP-C 涂层。综上所述， 可以判定FC-C 和EP-C 干混体系中，FC-C 成功迁移上浮，形成连续的FC-C 涂层，而底层则是连续的EP-C 涂层。2.3 涂层的加速老化性能

本研究还对比测试了涂层5# 和6# 的人工加速老化性能，由图3 可以看出5# 和6# 涂层的QUV-B 人工加速老化结果没有明显区别， 这印证了表5 和图2 的结果， 即固化过程中FC-C 迁移上浮并形成了连续的FC-C 图层。2.4 成品生产利用上面的配方把氟碳粉和环氧粉的颜色做成一致，然后干混制成品粉，喷涂固化制成样板1、样板2，分析涂膜的各种性能见表6。从表6 中的测试数据可以看出， 涂层各项性能指标都达到了防腐、超耐候产品的性能要求，符合美国建筑材料标准AAMA2605 规范要求，满足了客户的需要。

3 结语本研究的试验得出如下结论：(1) 干混配方中氟碳成分成功地迁移上浮，且不到40%的氟碳粉干混量就能形成表层连续的耐候氟碳层，底层防腐环氧层的分层涂层；(2) 干混体系的附着力和抗冲击强度提升很大，与纯环氧相当；(3) 40%的氟碳粉干混涂层与纯氟碳涂层的人工加速老化性能相当。

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