三氟氯乙烯-乙烯基醚为基体热固性氟粉末涂料的研制

 

 

摘要:介绍了以三氟氯乙烯-乙烯基醚为基体的热固性氟粉末涂料的研制过程,讨论了在涂料配方设计中选择 固化剂和固化反应催化剂、耐冲击剂、消泡剂、流平剂等助剂时容易出现的问题与解决方法,检测了制备的热固性氟粉 末涂料的各项理化性能。

 

关键词：三氟氯乙烯；乙烯基醚;热固性;氟粉末涂料;助剂

 

随着科技进步和人们物质生活水平提高,具有卓越耐候 性和装饰性等综合性能的粉末涂料应用领域更加广泛，增长 速度更快。在美国适宜户外的粉末涂料占总量的50%以上， 在我国耐候性粉末涂料也有极大的发展空间。

 

氟涂料的耐化学性、耐热性及耐候性能大大优于其他涂 料品种,有很大的市场应用前景。热固性氟粉末涂料⑴主要 有3家生产供应商，新西兰Orica粉末涂料公司、日本大金公 司和旭硝子公司，已达到千吨级市场规模。日本大金和旭硝 子等公司虽然先后在我国申请热固性氟粉末涂料的多项专 利，但产品还没有在国内市场销售,热固性氟粉末涂料在国内 的应用还处于起步阶段。

 

1实验部分

 

1.1实验原材料

 

热固性氟粉末树脂：自制;多异氰酸酯固化剂:封闭型IP-DI固化剂;解封闭催化剂[二月桂酸二丁基锡（DBTDL)]、流 平剂、润湿分散剂、消泡剂、耐冲击剂、二氧化钛•.均为进口

 

1.2实验设备

 

预混合机、SLJ-30双螺杆挤出机、试验用高速粉碎机、标准 筛网(180~240目）、内置电晕放电式荷电静电喷枪、高温供箱。 1.3制粉工艺

 

首先将热固性氟粉末树脂、固化剂、颜料、填料、助剂、固化 反应催化剂等按一定配方比例称量后预混合,固化反应催化剂

 

DBTDL由于在常温下呈液态，因此先将其与部分无机颜填料预 混合;混合好的物料倒人试验用SU -30双螺杆挤出机，根据树 脂玻璃化转变温度和软化点数值，挤出温度设定在100 ~ 120 t 之间，挤出物料经压片粗破碎,再经实验室用高速粉碎机细粉 碎，根据要求用180~ 240目筛网过筛得到粉末涂料成品;制得 热固性氟粉末涂料经静电喷涂制板（干膜厚度控制在50 ~ 70 jjim) ,180 - 200尤烘烤10 ~20 min交联固化成膜。

 

1.4结果与讨论

 

1.4. 1多异氰酸酯固化剂的选择

 

热固性氟粉末树脂是含羟基树脂，一般选择多异氰酸 酯[2]作为交联固化剂，在交联固化过程中形成网状大分子结 构。粉末涂料用多异氰酸酯固化剂主要为异佛尔酮多异氰酸 酯固化剂（IPDI)，分两大类，一类是使用封闭剂的封闭型异氰 酸酯固化剂，另一类是不加封闭剂的自封闭型异氰酸酯固化 剂,常用的为封闭型异氰酸脂固化剂。

 

在热固性氟粉末涂料固化剂选择过程中，首先要考虑氟粉 末树脂与固化剂的相容性,比较简便的试验方法就是在一块马 口铁板上放少许树脂和固化剂，交界处树脂和固化剂要有部分 混合，然后放人烘箱烘烤固化，固化反应结束后如果交界处出 现颜色黄变或其他与单纯树脂或固化剂熔化后不一致的现象， 则说明固化剂与树脂相容性不好,反之,则说明相容性好。

 

解决了树脂与固化剂相容性问题后，就要考虑固化剂与 氟粉末树脂的反应活性、固化成膜后的流平性、机械性能、耐 化学药品性、耐候性、耐烘烤性能等。一般来说自封闭型异氰 酸酯固化剂流平性好、耐烘烤性能好,但固化剂玻璃化转变温 度较低，固化成膜后涂膜机械性能和耐化学药品性要稍差一 些;封闭型异氰酸酯固化剂玻璃化转变温度较高，固化成膜后 涂膜机械性能和耐化学品性能好,但由于存在封闭剂,涂膜的 耐烘烤性和流平性要差一些。封闭型异氰酸酯固化剂在固化 反应过程中会释放出少量小分子化合物,如果涂膜喷涂过厚， 板面会出现严重的针孔现象,导致涂膜外观和性能变差。试 验发现应用封闭异氰酸酯固化剂，膜厚最好控制在50 ~60 jjLrn 之间。

 

1.4.2 固化反应催化剂的选择

 

粉末涂料用多异氰酸酯固化剂多为IPDI类型，反应活性 要低于HDI类型,另外，粉末涂料形态有别于液体涂料，导致 其固化反应速率要低于液体涂料,因此有必要在粉末涂料配 方中加人固化反应催化剂催化剂为解封闭催化剂,一般 为有机锡化合物，常用的有二月桂酸二丁基锡（DBTDL)。有 机锡化合物有助于封闭产物的解封闭,使封闭产物在更低温 度下释放出交联的异氰酸根，促进树脂交联固化。

 

固化反应催化剂的加人使得涂膜交联密度、硬度、耐化学 药品性和耐候性提高,催化效果和加人量通过在相同条件下 测试涂膜的耐丁酮擦洗性、铅笔硬度和涂膜的耐冲击性来验 证,如果催化剂加人过量，涂膜的耐冲击性能显著降低。表2 给出固化反应催化剂加人量对涂膜性能的影响。

 

1.4.3 耐冲击剂的选择与粉末涂料常用环氧树脂和聚酯树脂相对分子质量相比 较,热固性氟粉末树脂相对分子质量相对较大，制得氟粉末涂 料流平性要稍差一些。

 

粉末涂料常用的流平剂为丙烯酸酯均聚物和共聚物。试 验发现,热固性氟粉末树脂由于自身特殊结构，与通用流平剂 如PV88等相容性较差，与分子结构中含有微量羟基的丙烯酸 酯类流平剂相容性较好。

 

在实际应用过程中，要根据粉末涂料的贮存稳定性和涂 膜外观选择最佳的流平剂加人量，流平剂用量过多时，制得粉 末涂料C存稳定性差，涂膜鲜映性差,用手摸时容易留下指 印,喷厚时容易出现流挂等现象。

 

1.4.6其他助剂、填料的选择

 

除了上述几类助剂外，通常在热固性氟粉末涂料配方中， 根据不同颜色所选颜料不同，要选择添加相应的润湿分散剂； 为了降低涂料综合成本，要加人沉淀疏酸锁等无机填料；为了 提高粉末涂料C存稳定性，要加人粉末疏松剂•，为了提高涂膜 某些性能如抗划伤性、抗菌性等，要加人特殊功能助剂；为了 获得特殊表面效果,要加人纹理助剂如锤纹剂、点花扩散剂、 浮花剂等。

 

1.5白高光漆配方

 

表6给出了热固性氟粉末涂料白高光漆配方。

 

1.6涂膜性能

 

对制备的热固性氟粉末涂料制板进行各项理化性能检 测，检测结果见表7。