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高档环保涂料 | 水性氟碳涂料研发指导

 周工解涂 2022-02-24




水性含氟聚合物涂料与一般水性涂料的配方及制备工艺基本一致。但由于含氟聚合物的低表面张力等特性,使得其对颜(填)料的润湿性能较差,与分散剂、增稠剂及成膜助剂的相容性也有一定的限制,助剂选择不当,会严重影响涂膜的耐候性、耐化学品性能及涂膜的光泽等性能。

含氟树脂与一般的丙烯酸、醇酸、丁醚化氨基树脂的相容性较差,只有少量的丙烯酸树脂与六甲氧基甲基三聚氰胺树脂等与之相容,这就给树脂的选择带来了困难。此外,能够与其相容的分散剂、流平剂的选择面也很有限。要充分发挥含氟聚合物的各项性能,就必须确保配方中的各种原材料如颜填料、固化剂及助剂等的性能要与含氟聚合物的性能相匹配,这是一件不简单的工作。

含氟聚合物涂料一般要求使用寿命长,这不仅仅是由氟树脂决定,也与其他原料如颜(填)料、助剂等密切相关,尤其是颜料的匹配更是重要。颜料的耐候性、分散性、遮盖力、吸油量等都是必须考虑的因素。

根据不同目的,可在水性含氟聚合物中加入颜填料(如无机颜料、合成颜料和有机颜料)、有机硅酸酯、胶体二氧化硅、水溶性硅酸盐、黏度控制剂、颜料分散剂、消泡剂、防冻剂、成膜助剂、紫外线吸收剂、抗氧剂、水溶性三聚氰胺、水可分散异氰酸酯等材料。各种助剂如消泡剂、增稠剂、防腐剂等的使用是不可缺少的。


成膜助剂能够有效地改善涂料的成膜性能,降低成膜温度;防冻剂如乙二醇、丙二醇等能够提高涂料的冻融稳定性;紫外线吸收剂和抗氧剂可进一步提高它们的耐候性、耐久性,其用量控制在一定范围内不会降低体系的透明度;成膜聚合物对提高涂料的贮存性能、施工性能及所形成的最终涂膜的性能是非常有用的。

根据要求,可将聚氨酯树脂、丙烯酸聚硅氧烷树脂或丙烯酸树脂乳液与含氟聚合物混合使用,以进一步提高涂料的耐候性及对基材的附着力。

当以含氟聚合物乳液为主成膜物质时,添加含有可水解硅烷和适量的表面活性剂,可提高涂膜对基材的附着力。将等量的苯丙乳液和含氟聚合物乳液混合,所得混合乳液的涂膜同样具有含氟聚合物乳胶膜的高耐水特性。交联后的涂膜由于硬度增加和亲水性变化,可使它的耐沾污性和耐溶剂性得以改善。氨基树脂、聚氨酯和环氧树脂等高分子物质,以及胺、双酚、过氧化物、哌嗪衍生物和二酰肼类物质等均可作为含聚合物乳液的外加交联剂。

在成膜初期含氟乳胶漆具有良好的耐沾污性,但6个月过后涂膜耐沾污性下降,若在含氟乳液中加入交联剂环氧-硅烷乳液,则可使耐沾污性大大提高。

只有保证成膜聚合物中有足够高的氟树脂含量,含氟聚合物涂料形成的涂层表面的氟含量才能得以保证,涂层的质量才能会有保证;在含氟树脂成膜物中,氟元素的含量也对涂层的性能有重要的影响,只有氟原子足够多,才能覆盖聚合物主链以抵抗外物的污染和阳光的侵蚀。成膜聚合物中含氟端基对降低表面能起着至为重要的作用,当含氟单体含量增加时一般可提高防水防油性能,但这样也会导致成本增高,理想的选择是使含氟单体占乳液重量的10%~20%。

如何使含氟聚合物中的氟原子在涂膜表面富集并定向分布,这样就会赋予涂膜优良的耐候性和抗污性,就可以在使用较少含氟单体的情况下获得与高氟含量涂料相类似的性能。这是重要的研究课题。

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