聚偏氟乙烯(无PFOA)涂料性能比较研究_杨勇.pdf
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1、第 卷 第 期 年 月石河子大学学报(自然科学版)()收稿日期:基金项目:浙江省省属科研院所扶持专项基金()作者简介:杨勇(),男,工程师,从事偏氟乙烯的聚合研究,:。:.文章编号:()聚偏氟乙烯(无)涂料性能比较研究杨勇,王进炜,周坚,张天喻,傅公维,白景玲(浙江省化工研究院有限公司,浙江 杭州)摘要:由于(全氟辛酸)本身的难降解性以及生物累积性等明显缺陷,世界各国对其使用限制明显加强且逐步开始禁用,找到能替代 的乳化剂并聚合出涂料性能合适的树脂也成了目前的研究方向之一。选用 种不含 乳化剂的(聚偏氟乙烯)树脂分别配制成面漆、清漆、底漆 种涂料,并对涂料进行了相关应用性能和流变性能的测试。结
2、果表明:种面漆涂料的应用性能都能达到普通涂料的应用标准且与含有 乳化剂的涂料性能相当;清漆类涂料流变结果中,号样品黏度很大(),施工困难;面漆类涂料流变结果表明,种涂料流变性能比较接近();底漆类涂料流变结果表明,号样品的流变性最好(),施工时不易产生流挂。该研究为 类乳化剂逐步退出市场提供了一种选项,且为不含 的 涂料应用及施工优化提供了理论支持。关键词:聚偏氟乙烯;全氟辛酸;流变性能;涂料中图分类号:.文献标志码:,(,):(),;,();();(),:;(聚偏氟乙烯)作为氟碳类树脂中的一种具有许多独特、优良的性能,是因为 中含有很多 键。氟元素是世界上公认的一种具有独特性的化学元素,由于
3、 键极短,键能非常高(),键、键的键能分别只有、),所以 键很难被一般的高温、光照以及化学方法破坏。由于氟的电负性强,周围带有很多的负电荷,氟原子之间会相互排斥,上的氟原子沿着主链 键形成螺线型分布,同时也对 键形成了屏蔽保护,这样对应的氟树脂涂料有着优异的热稳定性、化学稳定性和长时间(年以上)的耐候性。(全氟和多氟烷基化合物)由于其优良的稳定性,表面活性,疏油疏水性被广泛的应用在生活生产中。由于其在环境中的持久性,全氟和多氟烷基化合物在各种环境中广泛存在,包括大气、石河子大学学报(自然科学版)第 卷水、南极冰盖甚至人体血液中都有被检出的报告。(全氟辛酸)作为 中的一种由于其优越的乳化性能也被
4、广泛的用于 的乳液聚合之中。上海市的 个市内空气灰尘样本中,全氟辛酸的平均含量为.;途径重庆的长江流 域 在 地 表 水 中 全 氟 辛 酸 的 检 出 概 率 为,全国 个省市、自治区、直辖市等土壤中的 的平均含量为.。也有研究表明 对人体的神经、生殖、免疫等系统都具有致癌性和毒性。年,及其部分盐类等化合物正式被列为关于持久性有机污染物()的斯德哥尔摩公约附录。目前世界上很多国家对 的使用已经进行了严格的限制而且限制的范围趋势也在逐步扩大之中,因此研究性能合适且不含 乳化剂的 树脂对于涂料市场有着很强的迫切性。国内外针对 替代物的研究一般分为 类:第一是使用较短碳链结构的全氟烃结构羧酸盐或磺
5、酸盐;第二是使用部分氟代或非含氟烃磺酸盐或羧酸盐;第三是使用含有氧杂原子醚键结构的氟代烃羧酸或者磺酸盐。王汉利等研究了无 乳化剂 制成的 树脂相关涂料性能的测试,探讨了分散剂用量、粉碎机转速、以及相对分子质量大小对产品质量的影响;并且王汉利等还研究了 树脂粉料粒径对涂膜光泽的影响。赵德勇研究了不含 的 树脂在涂料方面的应用问题,发现不含 的 涂料存在光泽度偏高等问题。笔者将 种不同的 树脂(不含)通过一定的配方分别配置成了清漆、面漆、底漆 种不同形式的涂料,考察了 种不同 树脂配成不同类型涂料后的性能,包括涂料的黏度、附着力、铅笔硬度、冲击强度、耐溶剂擦拭、耐水煮以及流变性能等。材料与方法.药
6、品及仪器 药品:涂料级树脂(、中化蓝天氟材料有限公司,不含;东岳集团有限公司,不含;中化蓝天氟材料有限公司,含有);面漆、底漆、清漆涂料配方(中化蓝天氟材料有限公司提供)。仪器:实验室分散机(上海沐轩实业有限公司,);转矩流变仪();涂四杯(沧州奥科仪器,);斯托默黏度计(上海现代环境工程技术有限公司,);数字式黏度计(上海精密仪器仪表有限公司,)。.树脂涂料的制备 分别称取相同质量的、树脂依据清漆、面漆、底漆的配方分散均匀后配制成 清漆、面漆、底漆涂料。号树脂为含有 乳化剂制成的面漆涂料。.树脂涂料的稀释 样品稀释按 中提供的方法操作,用稀释剂将样品的黏度调至 ,并用滤网过滤,过滤后滤网须浸
7、在稀释剂中进行清洗。.树脂涂料涂膜的喷涂与烘烤 将喷枪工作压力调至(.),将稀释过的样品均匀地喷到悬挂的底材(经过处理后)上,喷枪与底材的垂直距离保持()喷枪使用后用稀释剂清洗。将喷上样品的金属底材保持垂直悬挂并静置 ,使湿的涂膜流干、表干;最后将涂膜表干的底板垂直悬挂放入()电热鼓风箱中烘烤 后取出待测。.树脂涂料涂膜性能的测试.涂料外观打开容器,用搅拌棒搅拌,允许底部有沉淀,如果经搅拌后易于混合均匀,则评价为“搅拌混合均匀无硬块”。.涂膜外观将试板在散射阳光下目视观察,如涂膜均匀,无流挂、发花、真孔、开裂和脱落等涂膜病态,则评为“外观正常”。.铅笔硬度测试按 规定进行测试。.冲击强度的测试
8、按 规定进行测试。.附着力的测试按 中.规 定 进 行 测试。.耐溶剂擦拭按 中附录 规定进行测试。.树脂涂料的流变性能的测试使用 型转矩流变仪对 种 树脂制备的 种(清漆、面漆、底漆)涂料进行流变性能的测试。设定间隙为 ,测试温度为。第 期杨勇,等:聚偏氟乙烯(无)涂料性能比较研究 .控制剪切速率模式操作步骤、设置 个剪切速率为 的预剪切,维持,恒温 。、然后静置 ,恒温 。保证样品在正式测试之前经过了相同的剪切历史,优化不同样品的可比性。、在 内将剪切速率由 升到最大 ,恒温 。、得到不同剪切速率下黏度变化曲线。.三段式剪切模式操作步骤、设置 个剪切速率为 的预剪切,维持,恒温 。、然后静
9、置 ,恒温 。保证样品在正式测试之前经过了相同的剪切历史,优化不同样品的可比性。、重置时间。、控制剪切速率为.,维持 ,恒温 。、控制剪切速率为,维持 ,恒温。、控制剪切速率为.,维持 ,恒温 。、计算黏度的触变指数以及 内恢复的比例。结果与讨论.涂料和涂膜的性能表征.面漆涂料黏度测试结果由表 结果可知,中化蓝天氟材料生产的 和 这 种面漆涂料树脂的黏度和涂四杯黏度比较接近,且和含有 的 号涂料样品相比黏度也很相近,而东岳的 面漆涂料的 种黏度明显偏大,所对应的面漆涂料流动性也较差。表 种面漆涂料黏度样品编号涂料外观黏度()涂四杯黏度()搅拌混合后均匀无硬块。.左右之后滴流,剩余约一半。搅拌混
10、合后均匀无硬块。.左右之后滴流,剩余约一半。搅拌混合后均匀无硬块。.左右之后滴流,剩余约。搅拌混合后均匀无硬块。.左右之后滴流,剩余约一半。.面漆涂料漆膜性能测试结果由表 结果可知,种面漆涂料漆膜在外观、附着力、耐丁酮擦拭、沸水煮之后的漆膜状态等性能上都比较相似且符合相关行业标准并且能达到含有 乳化剂涂料()的性能,表明由 种 替代物生产的树脂在涂料面漆应用性能上能替代,其中 号样品在铅笔硬度上比、这 种样品略高。表 种面漆涂料漆膜性能检测项目涂膜外观外观正常外观正常外观正常外观正常铅笔硬度(最低)冲击强度()附着力(划格实验)级耐丁酮擦拭 次附着力(沸水煮 后)级冲击强度(沸水煮 后)()漆
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