氟碳涂料分散性能的研究

0 前 言
氟碳树脂涂料具有优异的耐候性能,在国外经过验证,耐候性能达到20 a之久[1]。由于氟碳树脂中的氟原子的原子半径小,电负性大,分子具有较强的化学惰性,这些因素决定了氟碳树脂对涂料中的颜填料的湿润性能差[2],颜填料在氟碳树脂涂料中分散性能差,易产生絮凝现象,从而引起涂料的浮色、发花及返粗等缺陷。本文通过对氟碳涂料的分散性能进行研究,有效解决了氟碳涂料分散性能差的问题,制得了性能优异的氟碳树脂涂料。

1 试验部分
1.1 主要原材料
氟碳树脂,工业级,大金;N3390固化剂,工业级,拜耳;钛白粉颜料:工业级,杜邦;紫外光吸收剂:工业级,汽巴;分散剂、流平剂,化学纯,毕克;混合溶剂,工业级,自配。

1.2 氟碳涂料的基本配方(见表1)

1.3 氟碳涂料的制备及工艺
按配方量称取氟碳树脂、颜填料、助剂和混合溶剂,用高速分散机分散均匀,然后在砂磨机中研磨至细度≤15 μm,调整黏度40~60 s(ISO-6#杯),过滤出料。所制得的漆料组分与固化剂组分按4∶1的比例(质量比)配制成氟碳涂料。

1.4 主要测试仪器及方法
1.4.1 主要测试仪器
扫描电镜:KYKY-2800;分子量分布测定仪:EuroOsmo 7000型;傅里叶变换红外光谱仪:WOF-410型,分辨率=4,扫描次数=20。

1.4.2 常规性能测试
按相关国标进行。
2 结果与讨论
2.1 不同分散剂对氟碳涂料分散性能的影响由于氟碳树脂中的氟原子的原子半径小,电负性大,分子具有较强的化学惰性,这些因素决定了氟碳树脂对涂料中的颜填料的湿润分散性能差[2],颜填
料在氟碳树脂涂料中分散性能差,易产生絮凝现象,从而引起涂料的浮色、发花及返粗等缺陷。在此情况下,可通过选用高性能的分散剂来解决氟碳树脂的湿润分散性差的缺陷。
试验比较了4种不同分散剂对氟碳面漆分散性能,结果如表2所示。

从表2可知,3#分散剂具有较好的抗浮色发花性能,且分散效率也最高,贮存稳定性能也最好。主要是因为3#分散剂为聚氨酯类型的高分子分散剂,它与颜料粒子的作用示意图如图1所示。

圆弧中间部分代表颜料粒子,四周为高分子分散剂上的锚定基团。分散剂通过其结构上的锚定基团将颜料粒子牢牢抓住,所有颜料都处于解絮凝状态,并赋予颜料为相同电荷,使每个颜料粒子间都产生空间位阻效应,使不同颜料有了相近的运动速度,减少了不同颜料间的密度和粒径差异,这样氟碳面漆的分散稳定性能更好,有效防止了因颜料絮凝而产生的浮色、发花缺陷。

2.2 湿润剂对氟碳涂料分散性能影响
在选择3#分散剂的条件下,考察了颜料湿润助剂A对涂料分散性能的影响,并通过扫描电镜在5 000倍的条件下对添加湿润剂前后制得氟碳涂料的外观形貌进行观察,结果如图2所示。

由图2可见,未湿润处理的氟碳涂料中的颜料有团聚现象,分散不均匀,颜料粒子和氟碳树脂的相界面明显,颜料粒子表面不能被基体树脂很好地湿润。而经过湿润剂处理的颜料在氟碳涂料中分散比较均匀,虽然颗粒仍有团聚现象,但和未湿润处理前相比,已有了很大的改观,颗粒以小团聚状态分散于氟碳涂料中。
主要是因为湿润剂A对颜料具有比水更强的吸附能力,可以除去颜料表面牢固吸附着的单分子层水膜,从而达到润湿颜料的效果。湿润剂对颜料作用的基本原理是去除颜料表面的单分子水膜,吸附到颜料表面,加剪切力后使颜料粒子容易由聚集体、附聚体解聚成原始粒子,用分散剂使粒子表面形成一定厚度吸附层。使颜料粒子稳定悬浮分散在氟碳树脂涂料中。

2.3 分散剂性能表征
2.3.1 3#分散剂IR谱图分析(见图3)
由图3可知:1 651 cm-1处为氨酯键(NHC==O)的伸缩振动吸收峰,1 734 cm-1处为—COOH中的—C==O的伸缩振动吸收峰。依据以上所含官能团判断该分散剂为聚氨酯类型的分散剂,其分子结构中含有的羧基为颜填料提供了很好的湿润性能。

2.3.2 分子量分布分析
分析1#~4#分散剂的分子量及其分布,如图4所示,分布参数及结果见表3。



通过图4和表3比较几种分散剂的分子量,可知3#和4#分散剂数均分子量达到7 000以上,属高分子分散剂,分子量分布指数大小顺序为3#<4#<1#<2#,其中3#分散剂的分布指数最小,仅为1.34,分子量分布比较窄,高分子分散剂分子量分布越窄,说明该分散剂中起分散作用的高分子链段比较均一,和颜料颗粒作用时能赋予相同的电荷,通过空间位阻和同电荷效应使颜料颗粒分散稳定,防止颜料絮凝[3-4]。

2.4 研制的氟碳涂料主要性能指标(见表4)

3 结 论
当选用3#聚氨酯高分子分散剂和湿润剂A时,氟碳面漆有较好的分散稳定性能,涂膜表面无浮色发花现象,常温贮存12个月后仍具有良好抗浮色发花性能。

下载:http://www.ctdisk.com/file/4361793

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