一种新型超耐候防腐粉末涂料的研制
2015-12-29 14:20:10
作者：本网整理来源：
本文根据氟碳树脂的迁移上浮分层原理，用于混法制备了一种新型超耐候防腐粉末涂料，探讨了超耐候氟碳“面粉”和环氧“底粉”的不同比例干混所得涂层的表现情况、机械性能、人工加速老化等性能。
1 引言
环氧粉末涂料为上世纪60年代开发的热固性粉末涂料。其成膜物质环氧树脂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。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应用。目前在要求耐候的防腐领域，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，也容易出现层间附着力不好，表面发花等情况。
氟碳树脂中含有较强键能的C-F键，极化率低，且氟原子半径小，因此氟碳粉末（FC-C）涂层具有优异的耐候性、耐腐蚀性、耐化学药品性、耐玷污性、低表面张力以及疏水、疏油性等特殊表面性能。但纯氟碳粉末涂料成本较高，且涂料机械性能和附着力稍差，其应用受到了很大的限制。
本文将氟碳粉末与环氧粉末干混，利用氟碳树脂的迁移上浮分层原理，制备了既耐候又防腐，且机械性能和附着力较好的氟碳环氧粉末涂料。
2 实验部分
2.1实验原理
环氧粉末与氟碳粉末形容性有一定差异，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粉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FC-C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。本文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。
2.2实验原料
环氧树脂（E-12）：中国石化，CYD-014U
氟碳树脂：旭哨子LUMIFLONLF-701F（也可选用华通瑞驰的SRF-750P）
钛白粉：杜邦R960
双氰胺（固化剂）、超细硫酸钡、流平剂（TROY-486）、超耐候炭黑FW-200、结晶安息香
2.3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。
2.4实验配方体系设计
2.5制粉及涂膜制备
按两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℃/20min固化后取出，冷却至室温待测。
3 结果与讨论
3.1干混体系配比选择和相应涂膜表面照片
3.2涂膜表面和力学性能
由图1和表5可知，FC-C上浮明显，图1（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粉面，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。
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，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。
3.3涂层的加速老化性能
我们还对比测试了涂层5#和6#的人工加速老化性能，由图2中可以看出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1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。
4 结论
（1）干混配方中氟碳成分成功的迁移上浮，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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