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采用溶液沉淀聚合工艺，制备以三氟氯乙烯为主要共聚单体热固性氟粉末树脂，分析探讨树脂结构设计及各组分影响，介绍了热固性氟粉末涂料耐酸碱、盐雾、老化等性能试验结果，最后针对应用于不同金属基材的表面处理工艺做了探索性研究。

1引言

在粉末涂料中，与热固性环氧、丙烯酸及聚酯粉末涂料相比，热固性氟粉末涂料颜料分散性优异，烘烤温度和涂装工艺与普通粉末涂料相似，具有优异的耐化学性、耐候性及高装饰性，在国内应该具有很好的市场发展潜力。

考虑到热固性氟粉末涂料的优异综合性能，我们进行了热固性氟粉末树脂及涂料的合成制备研究，应用溶液沉淀聚合体系[1]，合成出具有优良储存稳定性的热固性氟粉末涂料树脂，用其制备氟粉末涂料具有优异的耐候性、耐酸碱性、耐盐雾性等。

2实验部分

2.1原料

溶剂：含氟卤代烷烃（纯度≥99.0%）；去离子水。

单体：A：三氟氯乙烯；B：链烷酸乙烯酯；C：羟烷基乙烯基醚；D：功能性改性单体；E：烷基烯酸，以上五种单体纯度≥99.0%。引发剂：过氧化二异丁酰。

2.2溶液沉淀聚合工艺过程采用2L带有电磁搅拌的高压反应釜，釜内设有夹套加热和冷却装置，釜外壁附有电加热装置。实验前高压反应釜抽真空脱氧，釜内氧气浓度小于45×10-6，接着加入混合溶剂、单体B、C、D、E，釜内用高纯氮气置换两次，通入单体A，一边搅拌，一边缓慢加热升温，当温度升到35℃时，用高压计量泵加入引发剂，维持反应温度在33～37℃之间，4h后用水冷却高压釜停止反应，排出反应釜中残留的未反应单体。在高压釜上连接减压蒸馏装置，向釜中分两次加入一定量去离子水，一边慢慢加热，一边缓慢搅拌，维持釜内温度在30℃，釜内真空度保持在-0.1MPa，减压蒸馏脱除回收溶剂，之后，冷却至室温，过滤，干燥，得到颗粒状聚合物。

2.3热固性氟粉末涂料的制备及涂膜性能检测

合成热固性氟粉末涂料树脂，根据计算加入需要量封闭异氰酸酯固化剂BF1540（Degussa公司生产）、钛白粉（杜邦公司生产）、流平剂、安息香等，在预混罐中进行预混合，然后放入双螺杆挤出机（烟台东辉公司生产）熔融挤出，挤出温度110℃-120℃，粉碎后，用200目筛网过筛，得到氟粉末涂料。

配制好的氟粉末涂料采用静电喷涂施工工艺，烘烤固化成膜，烘烤温度：190℃×20min，按相应国标检测各项物理化学性能。

3结果与讨论

3.1聚合工艺设计选择[2]

一般来讲，在自由基引发剂存在条件下，30－100℃之间，通过溶液聚合，乳液聚合或悬浮聚合进行共聚反应均可制备得到热固性氟粉末树脂。采用溶液聚合工艺时，制得共聚物树脂溶解在溶液中，通过沉淀剂进行沉淀，树脂从溶液中分离、干燥。采用乳液聚合或悬浮聚合时，制得共聚物树脂从乳液或悬浮液中分离、水洗、干燥。

通过大量试验我们发现，采用溶液沉淀聚合的方法，聚合工艺简单、稳定，反应转化率、相对分子质量大小及其分布容易控制，用此方法制备热固性氟粉末树脂较适用于粉末涂料。

3.2聚合反应引发剂选择

合成热固性粉末氟树脂聚合体系为溶液沉淀体系，一般选用油溶性引发剂，如偶氮化合物和有机过氧化物等。经验证明，用有机过氧化物引发剂制得氟粉末树脂热稳定性较高。

3.3聚合反应溶剂选择

氟粉末树脂合成过程中，在保证树脂聚合过程顺利实施的同时，尽量选择沸点较低和挥发性较强的溶剂，减少后期在固体树脂中的溶剂残留量。

应用溶液沉淀聚合制备氟粉末树脂时，可以选用氟氯烷烃、水、甲醇、乙醇、正丁醇、叔丁醇、异丁醇等氟树脂的劣溶剂，也可以两种或两种以上溶剂混合使用，以便获得更好的沉淀效果。

3.4树脂结构设计、单体选择及各组分作用

粉末涂料用氟树脂[3]，除了具备氟树脂的通用性能外，必须要有良好的储存稳定性、流动性、高温耐黄变性和易加工应用性能等，因此热固性氟粉末树脂相比于溶剂型FEVE氟树脂，在工艺配方组成研究和选择上是具有相当难度的。

根据粉末涂料对基料树脂性能指标要求，设计树脂共聚链段是由单体A：三氟氯乙烯；B：链烷酸乙烯基酯；C：羟烷基乙烯基醚；D：功能性改性单体组成；E：烷基烯酸，共计5种反应单体共聚而成。

树脂中来自三氟氯乙烯链段的含量占47.0～55.0摩尔％，如果来自三氟氯乙烯的链段的含量小于47.0摩尔％，共聚物的耐候性将降低，如果来自三氟氯乙烯的链段的含量大于55.0摩尔％，则共聚物的光泽下降，对颜料、助剂、固化剂等的润湿分散性，相溶性下降，导致涂膜性能下降。

树脂中链烷酸乙烯基酯链段的含量占10.0～30.0摩尔％，主要作用降低树脂结晶度和增加树脂熔融流动性。

树脂中功能性改性单体链段含量占10.0～25.0摩尔%。在试验中发现，在共聚体系中加入功能性改性单体，一方面可以提高树脂的玻璃化温度，进而提高树脂储存稳定性。另一方面，该功能性单体与三氟氯乙烯和其他单体有很好的共聚性，使整个共聚链段的交替性提高，提高了氟粉末涂料树脂的耐候性，耐化学腐蚀性。

树脂中羟烷基乙烯基醚链段的含量占10.0～15.0摩尔％。含量低于10.0摩尔％，树脂与固化剂交联度不够，涂膜耐溶剂性，柔韧性等性能较差；含量高于15.0摩尔％，树脂生产成本提高，涂膜耐候性下降。

树脂中烷基烯酸链段的含量为0.5～2.5摩尔％，含量小于0.5摩尔％，树脂与助剂、固化剂的相溶性较差，对颜料的润湿分散性较差；含量大于2.5摩尔％时，树脂的酸值过高，引起涂膜外观和物理机械性能的下降。

3.5制备热固性氟粉末树脂物性数据

合成五元共聚物氟粉末树脂，经过进一步后处理，得到粉末状粒料，共聚物物性见表1。