Wanboflon氟碳樹脂在防腐涂料中的應用
發布日期：2017/07/23 10:48:09
許君棟 夏范武 王書林
摘 要：介紹了氟碳涂料的原材料及研制過程，討論了FEVE氟碳涂料的高性能及在防腐方面的應用。
關鍵詞：超耐候；FEVE；氟碳樹脂；防腐；涂料
1 前言
我國每年因腐蝕造成的損失高達2800 億元人民幣，如果全面采用防腐技術，每年至少可以挽回 700多億元的損失。因此，中國化工防腐蝕技術協會、中國石油和化學工業協會等部門已將推廣最新防腐蝕技術、工藝及產品作為當前一項重要任務來抓。
氟涂料在耐腐蝕方面有非常優越的性能，在戶外防腐蝕方面，可用于棧橋、散裝倉庫及鋼結構、酸堿生產廠房建筑結構、尿素及硝銨系統的造粒塔、燃氣柜系統、酸／堿貯罐系統、油罐及管線系統等涂裝，防腐年限可達到 8～ 12年。目前，上述領域采用的普通防腐涂料，防腐年限一般為 2～3年。氟樹脂加工困難，需 300℃以上才能成膜。因此，常溫固化型FEVE 氟樹脂在工業防腐領域具有顯著的推廣價值和較強的市場競爭力。本文對Wanboflon氟碳樹脂在防腐涂料中的應用作了些探討。
2 原理
Wanboflon FEVE 氟樹脂是無錫萬博涂料化工經多年的潛心研究而成，在國外FEVE 氟樹脂技術的基礎上融入了中國的元素，達到了價格與性能的完美結合。氟碳涂層作為全功能、超耐久裝飾防護涂層、足以抵御褪色、龜裂、粉化、銹蝕和大氣污染、環境破壞、化學侵蝕，原因在于其獨特的氟化鏈分子結構：
Wanboflon FEVE 氟樹脂是三氟氯乙烯和多種烷基乙烯基醚（酯）的共聚物，F的負電性大，產生獨特的極性，氟原子在整個分子外圍形成靜電保護層，排斥其它極性分子的接近，顯示氟碳涂層不沾污性、低磨擦、斥水、斥油、電氣絕緣等特殊表面性能。C-F鍵是已知最強的分子鍵之一，它是氟碳涂層具有無以倫比的耐紫外線、耐熱、耐化學品關鍵所在。改性基團的引入，極大提高了基材的一次密著性，為各種材料形成天然保屏障，確保10年以上的使用壽命。
極性基團的引入，使得氟碳涂層具有極佳的物理機械性能（高硬度、高柔韌性、高耐磨）和良好的顏料分散性，既可常溫固化亦可高溫烘烤，極大的拓展了氟樹脂涂料的應用領域。
Wanboflon氟碳涂料是以FEVE氟碳樹脂為主要成膜物，可常溫固化溶劑型氟碳涂料。在保持氟碳涂料優異使用性能基礎上，克服了以往氟碳涂料不能常溫固化的缺點，基本適應于所有材料表面。具有以下特性：
● 超耐候性 ● 極佳物理機械性能
● 耐化學藥品性 ● 耐溫變性（-40-140℃）
● 防腐防銹性 ● 高裝飾性
● 優異施工性能
3 實驗部分
3.1原材料
氟碳樹脂：Wanboflon氟碳樹脂，無錫萬博涂料化工有限公司；
鈦白粉（金紅石型）：進口；
分散劑：BYK-110，進口；
流平劑：WF-F377氟碳改性丙烯酸酯流平劑，無錫萬博涂料化工有限公司
催干劑：二月桂酸二丁基錫，國產；
紫外光吸收劑：汽巴-嘉基公司；
溶劑：二甲苯、醋酸丁酯、環己酮，國產工業一級；
固化劑：HDI三聚體，進口。
3.2涂料的制備
3.2.1漿的制備
將兌稀好的BYK-110投入部分氟碳樹脂中攪勻，加入鈦白粉，充分攪拌分散至無塊狀物；進行研磨分散，分散成10μm以下的色漿，測固體份，備用。
3.2.2調漆
于調漆缸中按配料順序依次加入色漿及剩余的氟碳樹脂、WF-F377、有機錫、紫外光吸收劑等助劑，加入二甲苯、醋酸丁酯、環己酮等溶劑，調整至相應的固體份。
涂料基本配方如表1。
表1 涂料基本配方
原材料名稱 質量分數
氟碳樹脂 8～15
鈦白粉 20～25
BYK-110 0.2～0.6
氟碳樹脂 40～60
WF-F377 0.3～0.5
紫外光吸收劑 1
有機錫 0.01～0.05
二甲苯 2～5
醋酸丁酯 1～2
環己酮 0.5
固化劑 5～8
3.3 性能測試及指標
涂膜性能指標見表2。
表2涂膜性能指標
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檢驗種類 |
指標 |
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干燥條件 |
表干,h |
0.5 |
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實干,h |
24 |
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適用期,h ≥ |
5 |
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光澤 |
80 |
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耐沖擊,cm |
50 |
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耐彎曲性,mm |
1 |
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耐污染性(記號筆,24h) |
通過 |
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耐溶劑擦拭性(MEK),次 ≥ |
100 |
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附著力,級 ≤ |
1 |
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重涂性(7d后重噴,23℃水24h測附著力) |
1 |
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濕附著力(23℃水24h測附著力)≤ |
1 |
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耐酸性(5%硫酸浸泡10d) |
通過 |
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耐堿性(5%NaOH浸泡10d) |
通過 |
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耐油性(200#溶劑油浸泡7d) |
通過 |
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耐水性(40℃水浸泡7d) |
通過 |
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耐砂漿性(CaO與干沙1:3混合,47±2℃下24h) |
通過 |
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耐濕冷熱循環性（10次） |
無異常 |
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耐濕熱性，3000h |
不起泡、不生銹、不脫落 |
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耐鹽霧性，2000h |
不起泡、不生銹、不脫落 |
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耐人工氣候老化性，3000h |
不起泡、不生銹、不開裂、不脫落 無粉化；失光、變色≤1級 |
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3.4 涂層性能
FEVE涂層的耐候性與涂料的固化劑有關，一般由于FEVE涂料的外用、高耐候、高裝飾性等特殊要求，因此它的固化交聯劑也只能是脂肪族或脂環族這一類在長期經受日曬夜露、風吹雨打這樣的苛刻條件下都不泛黃，耐候性特別突出的異氰酸酯的化合物。目前比較常用的是HDI縮二脲，HDI三聚體，異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）三聚體等。HDI縮二脲比較有代表性的商品有德國拜爾公司的Desmodur N 75，羅地亞的HDB75等。HDI三聚體與HDI縮二脲相比較具有干燥速度快、涂層硬度高以及耐候性獲得進一步改善等方面的特點，主要原因是應其自聚而形成的六元環具有較高的穩定性。主要產品有拜耳公司的Desmodur N3300,N3390, 羅地亞的HDT90、韓國的AK-90SB等。異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）三聚體與以上兩種異氰酸酯相比，具有下述特點：①與各種樹脂，溶劑的混容性都非常好，為配方設計帶來極大的方便；②對空氣中潮濕的敏感性相對偏低，這樣可以避免因濕度大而引起的不少漆膜弊��；③單體或三聚體的毒性偏低。因此異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）三聚體也得到了廣泛的應用。
另外，顏料自身的光澤和顏色等性能對涂層的耐候性和耐化學性也有一定的影響。因此，在選擇顏料時，不僅要考慮其顏色的耐老化性能，而且還要考慮在FEVE中的分散性能。
FEVE涂層對氧氣和二氧化碳氣體的透過率見表3，結果顯示FEVE涂層的透氣率低，耐候性好，使用壽命達20年以上，因此Wanbonflon氟碳樹脂可以作為防腐涂料的面漆樹脂來使用。
表3 FEVE涂層的滲透率
氣體 暴曬時間，h 滲透率
O2 0 4.2×10-11
5000 3.5×10-11
CO2 0 1.5×10-11
5000 1.2×10-11
4 在防腐涂料中的應用
由于目前防腐涂料的面漆大多采用含氯的乙烯類涂料、聚氨酯涂料，耐候和耐化學性遠遠達不到要求，Wanbonflon氟碳樹脂的超耐候性及耐化學性使它日益成為各種防腐領域的最佳選擇。
4.1 在鋼結構上的應用
氟碳防腐面漆必須要有恰當、合理的前處理和工藝，必須通過多層次涂裝利用各涂層的裝飾作用、屏蔽作用、緩蝕作用和陰極保護作用，才能達到對底層鋼材長達數十年以上的防腐裝飾目的。具體涂裝工藝如下：
碳鋼表面---噴沙或打磨等前處理---涂環氧富鋅底漆---晾干---涂環氧云鐵底漆--- 晾干 ---涂氟碳面漆---晾干 ---涂氟碳罩光漆---涂層維護
涂裝工藝作用說明：
噴沙或打磨等前處理---除去底材面的鐵銹、油污、灰塵
涂環氧富鋅底漆------提供涂層與底材面的附著力和對底材的陰極保護作用，提高涂層耐蝕性
涂環氧云鐵底漆-------提供涂層對底材的屏蔽作用，提高涂層耐蝕性，提高面漆涂層與底材面的附著力
涂氟碳面漆----------主要的防護、裝飾保護層，提供涂層對底材的屏蔽作用，提供涂層強耐蝕性、耐候性 。
涂氟碳罩光漆-------提高涂層裝飾保護性，提供涂層強耐蝕性、耐候性。
涂層維護-----------涂裝完成后的涂層需經7天的成熟反應才能達到使用要求。
涂裝工藝過程及要求
1．前處理（一般在車間內進行）
1）有氧化皮鋼材噴砂處理至Sa2.5級
2） 無氧化皮鋼材噴砂處理至Sa2.5級或彈性砂輪片打磨除銹至St3級
3） 涂有車間底漆的鋼材采用清掃噴砂或彈性砂輪片打磨除銹至St3級
4） 焊接、火焰切割或火工校正燒損部位除去焊渣、飛濺物，打磨至整平后，彈性砂輪片打磨除銹至St3級
5） 施工溫度10-40℃
2． 現場涂裝
1） 涂環氧富鋅（或水性無機富鋅）底漆二道，總厚度70um，干燥1天
2） 涂環氧云鐵底漆二道，總厚度80um，干燥1天，可稍微打磨（主要提高平整度，有助于面漆的裝飾效果），也可不打磨。
3） 涂氟碳面漆二道，厚度40um
4） 每一道的涂裝間隔不小于1小時
4.2 在船舶涂料及集裝箱上的應用
Wanbonflon氟碳樹脂具有極其優異的耐候性、耐沾污性、耐化學藥品性、耐溶劑性等,是超耐候性建筑涂料及重防腐涂料的優良材料。在海洋這種極其苛刻的腐蝕環境下,以氟碳樹脂及含氟聚氨酯等改性材料作為面漆的基料是極佳的選擇,除用于船殼漆以外,還可用于接觸強腐蝕介質的內艙涂料等。
6 結論
試制樹脂選用Wanbonflon氟碳樹脂，選用合適的顏料、助劑，研制成高性能的雙組份聚氨酯氟碳面漆。
該實色雙組份聚氨酯氟碳面漆具有較好的耐化學性和優異的耐候性，很好地滿足了我國防腐領域的需求，并隨著性能更加優異的新品種不斷的開發和研究的深入，其應用領域也將不斷擴大。
參考文獻
1. 涂料工藝.化學工業出版社，1997
2. 涂料助劑. 化學工業出版社，1990
3. 重防腐涂料，化學工業出版社，1999，李國萊等