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[据ecialChem12月24日报道] 环氧改性氟碳重防腐涂料的研制（一）作者：杨保平1，2 陈建敏1，周惠娣1，崔锦峰2， 胡丽天1(1.中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室；2.兰州理工大学石油化工学院，) 摘要：含氟聚合物优异的性能赋予了氟碳涂料优良的耐久性、耐候性和耐化学药品等性能，但是氟碳涂料的价格较高，限制了其应用范围，通过环氧树脂对氟乙烯-乙烯基醚 (FEVE) 型含氟聚合物进行了改性，考察了含氟聚合物、环氧树脂、固化剂、助剂等对改性氟碳涂料性能的影响。 0、引言 重防腐涂料是指在严酷的腐蚀环境(酸、碱等)条件下的防腐或在大气环境下长期(10a以上)具有防腐性能的涂料。含氟聚合物中F-C的键能大、极化率低，氟原子的半径小，在其受热能、光能作用时难以断裂，所以显示出优异的耐久性、耐候性和耐化学药品性 ; 其分子内部结构致密，显示出良好的非粘附性、低表面张力和低摩擦性，以及疏水、疏油性等特殊的表面性能和高绝缘性，低电解常数等电气特性。 氟碳涂料作为一种全新的表面装饰材料，几乎涵盖并超越了传统涂料的所有优良性能，如超耐候性、优异的耐化学药品性、三防性能、优良的环境适应性(耐冷热交变、耐干湿交替)和装饰性。比较有代表性的氟树脂品种见表1。 表1 几种有代表性的氟树脂 氟碳涂料优异的物理化学性能使之在防粘、脱模、建筑、彩钢、重防腐、印刷电路以及航天航空等领域的应用日益扩大。但是 , 各类含氟聚合物又往往具有自身的缺点，如聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏二氟烯(PVDF)需要高温熔融固化，氟乙烯-乙烯基醚(FEVE)和多氟聚醚(PFPE)虽然实现了常温固化，但与其他涂料的配伍性较差，加之价格较高，限制了氟碳涂料的应用。为更加充分地发挥和体现氟碳涂料的性能，在不断开发新品种的同时，许多研究着眼于对氟树脂的改性。 环氧树脂具有优良的物理机械性能，其涂膜对金属(钢、铝等)、陶瓷、玻璃、混凝土和木材等极性底材均具有优良的附着力，耐化学药品性能和电绝缘性能优良，品种多样，价廉易得。本文利用环氧树脂对室温固化或者含羟氟树脂进行改性，得到了综合性能优良、价位适中的涂料，拓展了氟碳涂料在重防腐、建筑和电绝缘等领域的应用。 1、实验部分 1.1原材料及规格 氟碳树脂：日本旭硝子公司Lumiflon，常熟中昊含羟氟碳树脂，大连振邦公司ZB2000，性能列于表2； 环氧树脂：E-51，环氧值0.48～0.51；固化剂：Desmoder N-3390 HDI三聚体，N-75缩二脲(拜耳材料科技)； 助剂：二月桂酸二丁基锡(1%二甲苯溶液)，BYK-161炭黑润湿分散剂，DMP-30环氧树脂固化促进剂； 溶剂：醋酸丁酯，二甲苯，环己酮，丁酮，均为工业品； 颜料：二氧化钛R-930(进口)，炭黑(高色素，上海)。 表2 室温固化氟碳树脂的性能 1.2 分析仪器 分析仪器有傅里叶红外光谱仪、CAER-II R-ISO-2F盐雾机和QUV/RAY人工老化机。 1.3 实验与工艺 1.3.1 环氧改性树脂的制备采用不同的方法制备环氧改性氟碳树脂： （1）物理冷拼法：将环氧树脂和氟碳树脂直接按一定的比例混合备用。 （2）化学改性法：将氟树脂、E-51和适量的醋酸丁酯加入三口烧瓶，加热至回流温度，保温，测环氧值至达到要求，降温出料备用。 1.3.2 改性氟碳涂料的制备 A 组分：将配方量的改性树脂、混合溶剂、二氧化钛和BYK-161加入混料搪瓷釜内，搅拌均匀，用锥形磨研磨至20μm以下，加入剩余溶剂和二月桂酸二丁基锡助剂，搅匀得A组分。 B组分：N-390 HDI三聚体或N-75 缩二脲溶于二甲苯，备用。 1.3.3 样板的制备 样板使用马口铁板[(50mm×120mm×(0.2～0.3)mm]，预先除油脱脂处理，涂膜的制备按GB/T 1727―79(93)进行。 1.3.4 漆膜性能的检测 漆膜性能的检测按相应的国标进行。 2、结果与讨论 2.1 氟碳树脂的影响 选用的3种氟碳树脂分别为：日本旭硝子公司的Lumiflon(1#)、常熟中昊公司的含羟氟碳树脂(2#)和大连振邦 ZB2000氟碳树脂(3#)。上述3种氟树脂与N-3390固化剂配漆并进行了性能检测，结果见表3。从表3可以看出，3种氟碳树脂的物理机械性能良好。其中2#树脂施工性能优良，溶解性较好，价格较低，因此选用该树脂。 表3 3种氟树脂与N-3390固化剂配漆性能 2.2 环氧树脂的影响 选用2#树脂，通过直接物理冷拼法制备改性树脂R-1,将E-51和2#氟树脂加成制得改性树脂R-2。从表4、5可以看出，R-1清漆透明度较差，在不加DMP-30的情况下，表干时间和实干时间较长，随环氧树脂的含量的提高，表干时间增加。通过化学改性法生产的树脂R-2的表干和实干时间都比较合适，与N-75的相容性提高。 表4 不同氟树脂清漆性能比较 通过调整E-51与氟树脂的比例考察了改性产物的性能，2种树脂中随着氟树脂用量的增加，漆膜的表干时间缩短，凝胶时间缩短，交联程度提高，但改性树脂的成本会加大。通过综合性能和成本的权衡，氟树脂与E-51的比例定为1∶1。