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      涂料工藝

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      水性氟碳涂料的合成方法

      文章發(fā)布于:2021-08-19 作者:昂威涂料 瀏覽次數(shù):

      氟碳高分子中含有的 C-F 鍵,具有高鍵能(486 KJ/ mol),且氟原子半徑小、電負(fù)度(4.0)大與極化率很低,因此賦予氟碳樹脂許多優(yōu)異的性能。得益于此,氟碳涂料作為高性能涂料具有超耐氣候老化性、耐化學(xué)腐蝕性、極強(qiáng)的穩(wěn)定性等特征,比市面上流行的聚氨酯、有機(jī)硅、丙烯酸樹脂涂料性能更優(yōu)越,被廣泛應(yīng)用于建筑領(lǐng)域、大型構(gòu)筑物、交通運(yùn)輸領(lǐng)域和戶外標(biāo)志等。

      近年來,基于環(huán)境保護(hù)法規(guī),世界各地對(duì)VOC(volatile organic compounds,揮發(fā)性有機(jī)化合物)的排放開始嚴(yán)格控制,氟碳涂料的水性化成為發(fā)展的趨勢。

      合成單體

      水性氟碳樹脂的制備中,所使用的單體可分為含氟與非含氟單體,常用的含氟單體有四氟乙烯、三氟氯乙烯、偏二氟乙烯、氟乙烯、六氟丙烯、含氟烷基乙烯基(丙烯基)酯或醚等。這些氟烯烴單體的均聚物或共聚物雖然具有耐高溫、耐候性、耐化學(xué)藥品穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)具有加工不易,必須在高溫下才能成膜的缺點(diǎn)。 因此需要和非含氟單體共聚,以降低其結(jié)晶性,才能獲得在常溫或中溫下可以固化的氟碳樹脂。

      水性氟碳樹脂常導(dǎo)入的非含氟單體則有乙烯基醚、羧酸乙烯酯和丙烯酸酯等。 乙烯基醚有環(huán)己基乙烯基醚、羥丁基乙烯基醚、乙基乙烯基醚等;羧酸乙烯酯包括乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯等;丙烯酸酯有丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸環(huán)己酯和甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯。

      合成方法

      氟碳乳液的制備與一般乳液的制備相似,常見的方法有以下 4 種:

      1、溶液聚合

      溶液聚合是將氟烯烴和其他共聚單體溶于溶劑中,在油性引發(fā)劑存在下進(jìn)行溶液聚合,然后在乳化劑保護(hù)下靠機(jī)械力高速攪拌使樹脂分散在水中形成水性氟碳樹脂,屬于油轉(zhuǎn)水型的樹脂。這類產(chǎn)品通常都會(huì)含有少量的溶劑,技術(shù)門坎較低,通常為了符合 VOC 法規(guī)還需要將溶劑抽除。


      2、乳液聚合

      乳液聚合是將氟烯烴單體和其他共聚單體與乳化劑、調(diào)節(jié)劑等混合后,在引發(fā)劑的存在下,于水中直接進(jìn)行乳液聚合的方法,目前主流的FEVE乳液所使用的就是這種方法制備,即以三氟氯乙烯基單體與不含氟的乙烯基醚單體進(jìn)行自由基乳液聚合。


      3、核殼型乳液聚合

      核殼乳液聚合是為了達(dá)到某些特殊需求所使用的工藝,藉由選擇不同性能的單體,調(diào)節(jié)所需的配比來達(dá)到乳液粒子的特殊性能要求?梢越鉀Q乳液用于涂料時(shí)發(fā)軟、發(fā)黏和耐污性差等缺點(diǎn),也可解決氟碳聚合物的高結(jié)晶性與高玻璃轉(zhuǎn)移溫度使涂料化后難以加工的問題,也可以制備低溫能成膜的氟碳樹脂,使其應(yīng)用性更加廣泛。


      4、無皂聚合

      無皂聚合是可以減少使用或不用一般乳化聚合所用的乳化劑而實(shí)現(xiàn)乳液聚合的一種合成方法,此方法可提高樹脂的耐水性、耐沾污性等。在制備水性氟碳樹脂中使用可以提升其物化性,尤其是大幅提升耐候性及耐水性。無皂聚合的產(chǎn)品一般以分散體的型式為主,先在溶劑中聚合樹脂,藉由高分子主鏈上的修飾,使其帶有酸基能夠分散于水中,亦屬于油轉(zhuǎn)水型的樹脂,仍需要將溶劑抽除。

      近年來建筑市場快速發(fā)展,建筑外墻對(duì)高標(biāo)準(zhǔn)涂料的需要也在猛增。例如,北京對(duì)建筑外墻涂料明確規(guī)定:耐老化性能必須在15年以上,材料要求低毒性,這就給水性氟碳涂料的開發(fā)帶來了巨大的商機(jī)。水性氟碳涂料中氟乳液的合成、配套助劑的研發(fā)、配套體系的優(yōu)化、施工工藝的改進(jìn)都將是研發(fā)熱點(diǎn)。

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