三氟氯乙烯-乙烯基醚為基體熱固性氟粉末涂料的研制
摘要:介紹了以三氟氯乙烯-乙烯基醚為基體的熱固性氟粉末涂料的研制過(guò)程,討論了在涂料配方設(shè)計(jì)中選擇 固化劑和固化反應(yīng)催化劑、耐沖擊劑、消泡劑、流平劑等助劑時(shí)容易出現(xiàn)的問(wèn)題與解決方法,檢測(cè)了制備的熱固性氟粉 末涂料的各項(xiàng)理化性能。
關(guān)鍵詞：三氟氯乙烯；乙烯基醚;熱固性;氟粉末涂料;助劑
隨著科技進(jìn)步和人們物質(zhì)生活水平提高,具有卓越耐候 性和裝飾性等綜合性能的粉末涂料應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛，增長(zhǎng) 速度更快。在美國(guó)適宜戶外的粉末涂料占總量的50%以上， 在我國(guó)耐候性粉末涂料也有極大的發(fā)展空間。
氟涂料的耐化學(xué)性、耐熱性及耐候性能大大優(yōu)于其他涂 料品種,有很大的市場(chǎng)應(yīng)用前景。熱固性氟粉末涂料⑴主要 有3家生產(chǎn)供應(yīng)商，新西蘭Orica粉末涂料公司、日本大金公 司和旭硝子公司，已達(dá)到千噸級(jí)市場(chǎng)規(guī)模。日本大金和旭硝 子等公司雖然先后在我國(guó)申請(qǐng)熱固性氟粉末涂料的多項(xiàng)專 利，但產(chǎn)品還沒(méi)有在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)銷售,熱固性氟粉末涂料在國(guó)內(nèi) 的應(yīng)用還處于起步階段。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1實(shí)驗(yàn)原材料
熱固性氟粉末樹(shù)脂：自制;多異氰酸酯固化劑:封閉型IP-DI固化劑;解封閉催化劑[二月桂酸二丁基錫（DBTDL)]、流 平劑、潤(rùn)濕分散劑、消泡劑、耐沖擊劑、二氧化鈦•.均為進(jìn)口
1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備
預(yù)混合機(jī)、SLJ-30雙螺桿擠出機(jī)、試驗(yàn)用高速粉碎機(jī)、標(biāo)準(zhǔn) 篩網(wǎng)(180~240目）、內(nèi)置電暈放電式荷電靜電噴槍、高溫供箱。 1.3制粉工藝
首先將熱固性氟粉末樹(shù)脂、固化劑、顏料、填料、助劑、固化 反應(yīng)催化劑等按一定配方比例稱量后預(yù)混合,固化反應(yīng)催化劑
DBTDL由于在常溫下呈液態(tài)，因此先將其與部分無(wú)機(jī)顏填料預(yù) 混合;混合好的物料倒人試驗(yàn)用SU -30雙螺桿擠出機(jī)，根據(jù)樹(shù) 脂玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和軟化點(diǎn)數(shù)值，擠出溫度設(shè)定在100 ~ 120 t 之間，擠出物料經(jīng)壓片粗破碎,再經(jīng)實(shí)驗(yàn)室用高速粉碎機(jī)細(xì)粉 碎，根據(jù)要求用180~ 240目篩網(wǎng)過(guò)篩得到粉末涂料成品;制得 熱固性氟粉末涂料經(jīng)靜電噴涂制板（干膜厚度控制在50 ~ 70 jjim) ,180 - 200尤烘烤10 ~20 min交聯(lián)固化成膜。
1.4結(jié)果與討論
1.4. 1多異氰酸酯固化劑的選擇
熱固性氟粉末樹(shù)脂是含羥基樹(shù)脂，一般選擇多異氰酸 酯[2]作為交聯(lián)固化劑，在交聯(lián)固化過(guò)程中形成網(wǎng)狀大分子結(jié) 構(gòu)。粉末涂料用多異氰酸酯固化劑主要為異佛爾酮多異氰酸 酯固化劑（IPDI)，分兩大類，一類是使用封閉劑的封閉型異氰 酸酯固化劑，另一類是不加封閉劑的自封閉型異氰酸酯固化 劑,常用的為封閉型異氰酸脂固化劑。
在熱固性氟粉末涂料固化劑選擇過(guò)程中，首先要考慮氟粉 末樹(shù)脂與固化劑的相容性,比較簡(jiǎn)便的試驗(yàn)方法就是在一塊馬 口鐵板上放少許樹(shù)脂和固化劑，交界處樹(shù)脂和固化劑要有部分 混合，然后放人烘箱烘烤固化，固化反應(yīng)結(jié)束后如果交界處出 現(xiàn)顏色黃變或其他與單純樹(shù)脂或固化劑熔化后不一致的現(xiàn)象， 則說(shuō)明固化劑與樹(shù)脂相容性不好,反之,則說(shuō)明相容性好。
解決了樹(shù)脂與固化劑相容性問(wèn)題后，就要考慮固化劑與 氟粉末樹(shù)脂的反應(yīng)活性、固化成膜后的流平性、機(jī)械性能、耐 化學(xué)藥品性、耐候性、耐烘烤性能等。一般來(lái)說(shuō)自封閉型異氰 酸酯固化劑流平性好、耐烘烤性能好,但固化劑玻璃化轉(zhuǎn)變溫 度較低，固化成膜后涂膜機(jī)械性能和耐化學(xué)藥品性要稍差一 些;封閉型異氰酸酯固化劑玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高，固化成膜后 涂膜機(jī)械性能和耐化學(xué)品性能好,但由于存在封閉劑,涂膜的 耐烘烤性和流平性要差一些。封閉型異氰酸酯固化劑在固化 反應(yīng)過(guò)程中會(huì)釋放出少量小分子化合物,如果涂膜噴涂過(guò)厚， 板面會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的針孔現(xiàn)象,導(dǎo)致涂膜外觀和性能變差。試 驗(yàn)發(fā)現(xiàn)應(yīng)用封閉異氰酸酯固化劑，膜厚最好控制在50 ~60 jjLrn 之間。
1.4.2 固化反應(yīng)催化劑的選擇
粉末涂料用多異氰酸酯固化劑多為IPDI類型，反應(yīng)活性 要低于HDI類型,另外，粉末涂料形態(tài)有別于液體涂料，導(dǎo)致 其固化反應(yīng)速率要低于液體涂料,因此有必要在粉末涂料配 方中加人固化反應(yīng)催化劑催化劑為解封閉催化劑,一般 為有機(jī)錫化合物，常用的有二月桂酸二丁基錫（DBTDL)。有 機(jī)錫化合物有助于封閉產(chǎn)物的解封閉,使封閉產(chǎn)物在更低溫 度下釋放出交聯(lián)的異氰酸根，促進(jìn)樹(shù)脂交聯(lián)固化。
固化反應(yīng)催化劑的加人使得涂膜交聯(lián)密度、硬度、耐化學(xué) 藥品性和耐候性提高,催化效果和加人量通過(guò)在相同條件下 測(cè)試涂膜的耐丁酮擦洗性、鉛筆硬度和涂膜的耐沖擊性來(lái)驗(yàn) 證,如果催化劑加人過(guò)量，涂膜的耐沖擊性能顯著降低。表2 給出固化反應(yīng)催化劑加人量對(duì)涂膜性能的影響。
1.4.3 耐沖擊劑的選擇與粉末涂料常用環(huán)氧樹(shù)脂和聚酯樹(shù)脂相對(duì)分子質(zhì)量相比 較,熱固性氟粉末樹(shù)脂相對(duì)分子質(zhì)量相對(duì)較大，制得氟粉末涂 料流平性要稍差一些。
粉末涂料常用的流平劑為丙烯酸酯均聚物和共聚物。試 驗(yàn)發(fā)現(xiàn),熱固性氟粉末樹(shù)脂由于自身特殊結(jié)構(gòu)，與通用流平劑 如PV88等相容性較差，與分子結(jié)構(gòu)中含有微量羥基的丙烯酸 酯類流平劑相容性較好。
在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，要根據(jù)粉末涂料的貯存穩(wěn)定性和涂 膜外觀選擇最佳的流平劑加人量，流平劑用量過(guò)多時(shí)，制得粉 末涂料C存穩(wěn)定性差，涂膜鮮映性差,用手摸時(shí)容易留下指 印,噴厚時(shí)容易出現(xiàn)流掛等現(xiàn)象。
1.4.6其他助劑、填料的選擇
除了上述幾類助劑外，通常在熱固性氟粉末涂料配方中， 根據(jù)不同顏色所選顏料不同，要選擇添加相應(yīng)的潤(rùn)濕分散劑； 為了降低涂料綜合成本，要加人沉淀疏酸鎖等無(wú)機(jī)填料；為了 提高粉末涂料C存穩(wěn)定性，要加人粉末疏松劑•，為了提高涂膜 某些性能如抗劃傷性、抗菌性等，要加人特殊功能助劑；為了 獲得特殊表面效果,要加人紋理助劑如錘紋劑、點(diǎn)花擴(kuò)散劑、 浮花劑等。
1.5白高光漆配方
表6給出了熱固性氟粉末涂料白高光漆配方。
1.6涂膜性能
對(duì)制備的熱固性氟粉末涂料制板進(jìn)行各項(xiàng)理化性能檢 測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表7。
