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Wanboflon氟碳树脂在防腐涂料中的应用

发布日期:2017/7/23 10:48:09

许君栋 夏范武 王书林

摘  要:介绍了氟碳涂料的原材料及研制过程,讨论了FEVE氟碳涂料的高性能及在防腐方面的应用。

关键词:超耐候;FEVE;氟碳树脂;防腐;涂料

1 前言

我国每年因腐蚀造成的损失高达2800 亿元人民币,如果全面采用防腐技术,每年至少可以挽回 700多亿元的损失。因此,中国化工防腐蚀技术协会、中国石油和化学工业协会等部门已将推广最新防腐蚀技术、工艺及产品作为当前一项重要任务来抓。

氟涂料在耐腐蚀方面有非常优越的性能,在户外防腐蚀方面,可用于栈桥、散装仓库及钢结构、酸碱生产厂房建筑结构、尿素及硝铵系统的造粒塔、燃气柜系统、酸/碱贮罐系统、油罐及管线系统等涂装,防腐年限可达到 8~ 12年。目前,上述领域采用的普通防腐涂料,防腐年限一般为 2~3年。氟树脂加工困难,需 300℃以上才能成膜。因此,常温固化型FEVE 氟树脂在工业防腐领域具有显著的推广价值和较强的市场竞争力。本文对Wanboflon氟碳树脂在防腐涂料中的应用作了些探讨。

2 原理

Wanboflon FEVE 氟树脂是无锡万博涂料化工经多年的潜心研究而成,在国外FEVE 氟树脂技术的基础上融入了中国的元素,达到了价格与性能的完美结合。氟碳涂层作为全功能、超耐久装饰防护涂层、足以抵御褪色、龟裂、粉化、锈蚀和大气污染、环境破坏、化学侵蚀,原因在于其独特的氟化链分子结构:

Wanboflon FEVE 氟树脂是三氟氯乙烯和多种烷基乙烯基醚(酯)的共聚物,F的负电性大,产生独特的极性,氟原子在整个分子外围形成静电保护层,排斥其它极性分子的接近,显示氟碳涂层不沾污性、低磨擦、斥水、斥油、电气绝缘等特殊表面性能。C-F键是已知最强的分子键之一,它是氟碳涂层具有无以伦比的耐紫外线、耐热、耐化学品关键所在。改性基团的引入,极大提高了基材的一次密著性,为各种材料形成天然保屏障,确保10年以上的使用寿命。

极性基团的引入,使得氟碳涂层具有极佳的物理机械性能(高硬度、高柔韧性、高耐磨)和良好的颜料分散性,既可常温固化亦可高温烘烤,极大的拓展了氟树脂涂料的应用领域。

Wanboflon氟碳涂料是以FEVE氟碳树脂为主要成膜物,可常温固化溶剂型氟碳涂料。在保持氟碳涂料优异使用性能基础上,克服了以往氟碳涂料不能常温固化的缺点,基本适应于所有材料表面。具有以下特性:


● 超耐候性 ● 极佳物理机械性能 
● 耐化学药品性 ● 耐温变性(-40-140℃) 
● 防腐防锈性    ● 高装饰性 
● 优异施工性能 

3 实验部分

3.1原材料

氟碳树脂:Wanboflon氟碳树脂,无锡万博涂料化工有限公司;

钛白粉(金红石型):进口;

分散剂:BYK-110,进口;

流平剂:WF-F377氟碳改性丙烯酸酯流平剂,无锡万博涂料化工有限公司

催干剂:二月桂酸二丁基锡,国产;

紫外光吸收剂:汽巴-嘉基公司;

溶剂:二甲苯、醋酸丁酯、环己酮,国产工业一级;

固化剂:HDI三聚体,进口。

3.2涂料的制备

3.2.1浆的制备

将兑稀好的BYK-110投入部分氟碳树脂中搅匀,加入钛白粉,充分搅拌分散至无块状物;进行研磨分散,分散成10μm以下的色浆,测固体份,备用。

3.2.2调漆

于调漆缸中按配料顺序依次加入色浆及剩余的氟碳树脂、WF-F377、有机锡、紫外光吸收剂等助剂,加入二甲苯、醋酸丁酯、环己酮等溶剂,调整至相应的固体份。

涂料基本配方如表1。

表1    涂料基本配方 

原材料名称                                   质量分数

 

氟碳树脂                                       8~15

钛白粉                                        20~25

BYK-110                                      0.2~0.6

 

氟碳树脂                                      40~60

WF-F377                                      0.3~0.5

紫外光吸收剂                                    1

有机锡                                      0.01~0.05

二甲苯                                         2~5

醋酸丁酯                                       1~2

环己酮                                         0.5

 

固化剂                                        5~8

3.3 性能测试及指标

涂膜性能指标见表2。

表2涂膜性能指标

检验种类

指标

干燥条件

表干,h

0.5

实干,h

24

适用期,h ≥

5

光泽

80

耐冲击,cm

50

耐弯曲性,mm

1

耐污染性(记号笔,24h)

通过

耐溶剂擦拭性(MEK),次 ≥

100

附着力,级 ≤

1

重涂性(7d后重喷,23℃水24h测附着力)

1

湿附着力(23℃水24h测附着力)≤

1

耐酸性(5%硫酸浸泡10d)

通过

耐碱性(5%NaOH浸泡10d)

通过

耐油性(200#溶剂油浸泡7d)

通过

耐水性(40℃水浸泡7d)

通过

耐砂浆性(CaO与干沙1:3混合,47±2℃下24h)

通过

耐湿冷热循环性(10次)

无异常

耐湿热性,3000h

不起泡、不生锈、不脱落

耐盐雾性,2000h

不起泡、不生锈、不脱落

耐人工气候老化性,3000h

不起泡、不生锈、不开裂、不脱落

无粉化;失光、变色≤1级

3.4 涂层性能

FEVE涂层的耐候性与涂料的固化剂有关,一般由于FEVE涂料的外用、高耐候、高装饰性等特殊要求,因此它的固化交联剂也只能是脂肪族或脂环族这一类在长期经受日晒夜露、风吹雨打这样的苛刻条件下都不泛黄,耐候性特别突出的异氰酸酯的化合物。目前比较常用的是HDI缩二脲,HDI三聚体,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体等。HDI缩二脲比较有代表性的商品有德国拜尔公司的Desmodur N 75,罗地亚的HDB75等。HDI三聚体与HDI缩二脲相比较具有干燥速度快、涂层硬度高以及耐候性获得进一步改善等方面的特点,主要原因是应其自聚而形成的六元环具有较高的稳定性。主要产品有拜耳公司的Desmodur N3300,N3390, 罗地亚的HDT90、韩国的AK-90SB等。异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体与以上两种异氰酸酯相比,具有下述特点:①与各种树脂,溶剂的混容性都非常好,为配方设计带来极大的方便;②对空气中潮湿的敏感性相对偏低,这样可以避免因湿度大而引起的不少漆膜弊病;③单体或三聚体的毒性偏低。因此异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)三聚体也得到了广泛的应用。

另外,颜料自身的光泽和颜色等性能对涂层的耐候性和耐化学性也有一定的影响。因此,在选择颜料时,不仅要考虑其颜色的耐老化性能,而且还要考虑在FEVE中的分散性能。

FEVE涂层对氧气和二氧化碳气体的透过率见表3,结果显示FEVE涂层的透气率低,耐候性好,使用寿命达20年以上,因此Wanbonflon氟碳树脂可以作为防腐涂料的面漆树脂来使用。

表3  FEVE涂层的渗透率

气体                 暴晒时间,h                     渗透率

O2                       0                           4.2×10-11

                  5000                          3.5×10-11

 

CO2                      0                           1.5×10-11

                  5000                          1.2×10-11

 

4 在防腐涂料中的应用

由于目前防腐涂料的面漆大多采用含氯的乙烯类涂料、聚氨酯涂料,耐候和耐化学性远远达不到要求,Wanbonflon氟碳树脂的超耐候性及耐化学性使它日益成为各种防腐领域的最佳选择。

4.1  在钢结构上的应用

    氟碳防腐面漆必须要有恰当、合理的前处理和工艺,必须通过多层次涂装利用各涂层的装饰作用、屏蔽作用、缓蚀作用和阴极保护作用,才能达到对底层钢材长达数十年以上的防腐装饰目的。具体涂装工艺如下:
碳钢表面---喷沙或打磨等前处理---涂环氧富锌底漆---晾干---涂环氧云铁底漆--- 晾干 ---涂氟碳面漆---晾干 ---涂氟碳罩光漆---涂层维护
涂装工艺作用说明:
喷沙或打磨等前处理---除去底材面的铁锈、油污、灰尘
涂环氧富锌底漆------提供涂层与底材面的附着力和对底材的阴极保护作用,提高涂层耐蚀性 
涂环氧云铁底漆-------提供涂层对底材的屏蔽作用,提高涂层耐蚀性,提高面漆涂层与底材面的附着力
涂氟碳面漆----------主要的防护、装饰保护层,提供涂层对底材的屏蔽作用,提供涂层强耐蚀性、耐候性 。
涂氟碳罩光漆-------提高涂层装饰保护性,提供涂层强耐蚀性、耐候性。
涂层维护-----------涂装完成后的涂层需经7天的成熟反应才能达到使用要求。

 涂装工艺过程及要求
1.前处理(一般在车间内进行)
 1)有氧化皮钢材喷砂处理至Sa2.5级
 2) 无氧化皮钢材喷砂处理至Sa2.5级或弹性砂轮片打磨除锈至St3级
 3) 涂有车间底漆的钢材采用清扫喷砂或弹性砂轮片打磨除锈至St3级
 4) 焊接、火焰切割或火工校正烧损部位除去焊渣、飞溅物,打磨至整平后,弹性砂轮片打磨除锈至St3级
 5) 施工温度10-40℃
2. 现场涂装
 1) 涂环氧富锌(或水性无机富锌)底漆二道,总厚度70um,干燥1天
 2) 涂环氧云铁底漆二道,总厚度80um,干燥1天,可稍微打磨(主要提高平整度,有助于面漆的装饰效果),也可不打磨。
 3) 涂氟碳面漆二道,厚度40um
 4) 每一道的涂装间隔不小于1小时
4.2 在船舶涂料及集装箱上的应用

 Wanbonflon氟碳树脂具有极其优异的耐候性、耐沾污性、耐化学药品性、耐溶剂性等,是超耐候性建筑涂料及重防腐涂料的优良材料。在海洋这种极其苛刻的腐蚀环境下,以氟碳树脂及含氟聚氨酯等改性材料作为面漆的基料是极佳的选择,除用于船壳漆以外,还可用于接触强腐蚀介质的内舱涂料等。

6 结论

试制树脂选用Wanbonflon氟碳树脂,选用合适的颜料、助剂,研制成高性能的双组份聚氨酯氟碳面漆。

该实色双组份聚氨酯氟碳面漆具有较好的耐化学性和优异的耐候性,很好地满足了我国防腐领域的需求,并随着性能更加优异的新品种不断的开发和研究的深入,其应用领域也将不断扩大。

参考文献

1. 涂料工艺.化学工业出版社,1997

2. 涂料助剂. 化学工业出版社,1990

3. 重防腐涂料,化学工业出版社,1999,李国莱等

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