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0 前言
氟碳涂料是以含氟树脂为主要成膜物的系列涂料的统称，它是在氟树脂基础上经过改性、加工而成的一种新型涂层材料，其主要特点是树脂中含有大量的F—c键，在受热、光(包括紫外线)的作用下，F—C键难以断裂，因此显示出超强的耐候性及耐化学介质腐蚀性能，优干目前市面上流行的聚氯酯、有机硅、丙烯酸树脂涂料⋯，并且户外有长达20 aM应用数据。氟树脂系列涂料有常温固化、低温烘烤等系列品种，同时具有修补再涂性，施工方法与一般涂料基本相同，并已在建筑、化工、电气电子、机械、航空航天、家庭用品等领域得到广泛应用，尤其是在重污染、强腐蚀的环境中，更显示了其优越的防护性能。
金属氟碳外墙涂料是当今建筑行业中高档外墙装饰材料，它是在外墙粉刷找平、基层处理完后，使用配套纤维网层、腻子批刮、打磨、抛光，然后喷涂底、中、面氟碳涂料，涂装出类似于铝板装饰效果的涂膜饰面。这种涂膜具有任意造型、任意选色、性能价格比高、耐刷洗、坚韧耐磨、表面光滑、非常优异的耐候性、耐大气污染性、抗紫外线照射性等特点，并不会在涂膜表面积聚污垢；集合了罩面玻璃、铝塑板、复合板的优点，节约了金属墙中的金属骨架和金属板材的费用，使用寿命可达20 a以上。该涂膜可制成有金属光泽的饰面，也可制成非金属光泽的饰面，均具有特殊的装饰效果。本文通过试验对影响其产品性能的影响因素进行了探讨。
1 试验部分
1．1 主要原材料
氟碳树脂(FEVE)：工业级，大连振邦氟涂料股份有限公司、常熟三爱富中吴化工新材料有限公司；分散剂、铝粉定向剂、流平剂：工业级，埃夫卡助剂公司；铝粉：工业级，爱卡公司；醋酸丁酸纤维素：工业级，伊士曼公司；流变防沉剂：工业级，帝司巴隆；固化剂：工业级，巴斯夫、拜耳公司；混合溶剂：工业级，自配。
1 I2 金属氟碳外墙涂料的基本配方(见表1)
1．3 金属氟碳外墙涂料的制备工艺
(1)按配方称取铝粉、分散剂、铝粉定向剂和溶剂，低速搅拌均匀，浸泡4 h后待用。
(2)按配方称取氟碳树脂、C A B树脂、流平剂、防沉剂和溶剂，高速分散15 Min。然后，加入浸泡好的铝粉，分散10min，调整黏度至合格要求，检验、过滤、包装。
1．4 金属氟碳外墙涂料的技术性能指标
将以上所制得的金属氟碳外墙涂料与氟碳涂料固化剂按10：1(质量配比后，n (-NCO/n(-oH)约为1．05～1．10，制得金属氟碳涂膜。其主要技术性能指标见表2。
2 分析与讨论
2．1 氟树脂的氟含量对涂料性能的影响
固化交联型氟树脂是通过三氟氯乙烯单元与其他乙烯基醚或乙烯基酯类单元共聚形成的一种非晶态多元共聚物，由氟烯烃单元、乙烯基醚或酯、0H和C00H组成。沿着聚合物链，乙烯基单元和氟烯烃单元交替连接，氟乙烯单元提供耐候性和耐久性，乙烯基醚或乙烯基酯类单元提供涂料必需的性能如溶解度、透明性、光泽、硬度和柔韧性。氟乙烯单元与乙烯基醚(酯)单元之间呈交替性排列，氟单体才能有效地保护非氟单体，使整体耐候性提高，耐久性也就越佳。对于采用乙烯基醚类单体的氟树脂，由于竞聚率小，更易获得交替性，但乙烯基酯类的共聚虽然不如醚类单体容易，若控制反应条件得当，也可以达到96％ 以上的交替性。通过提高反应的转化率，可以有效提高交替性，虽然不易分析测试得知这种交替排列程度，但可通过测试树脂的氟含量，以及检测涂膜性能而得到验证 。除了可采用文献[2】中所述的简便快捷检验耐候性的方法外，还可以采用检测涂膜的耐碱性、耐酸性、耐沸水性。夏范武等 通过采用检测涂膜的耐碱性、耐酸性、耐沸水性得出，乙烯基酯类FEVE树脂耐酸性比耐碱性好，只有当转化率高于85％以上，最好在90％以上，耐碱性(5％NaOH，V／V，24 h)、耐酸性(5％H C 1，V／V，24 h)In耐沸水性(2 h)才可以都通过。
2．2 铝银浆的选用
铝银浆因生产工艺的不同有漂浮型和非浮两种金属颜料。非浮型颜料能完全被润湿，同所有颜料一样能在整个涂膜中均匀分布，耐擦洗，可上面漆，可与颜料拼用调色。为获得最佳涂敷效果，本试验中选择粒径分布很窄的圆柱形铝颜料作新型金属氟碳涂料的颜料，如：爱卡公司的sTAPAMOBILUX、STAPA METLLUX400，阿尔佩斯特的9305327130N、7640NS等都有较高的致密度、白度及色调鲜映度，在合理的配料和工艺操作条件下涂层会显示出高度的金属感。
目前市场上铝银浆的使用一直比较7FANL。国产铝银浆在稳定性方面，特别是在制漆后贮存性以及在修补漆的时候，表现不太尽人意，在罩清漆后表现更差。特别是进口铝粉颜料本身的包膜处理，对保色性及耐久性有非常大的影响。理想的涂料是每个颜料粒子都被树脂所包覆，但实际上存在很多二聚体、三聚体及多聚体，这就要求颜料本身包膜处理比较好，我们比较过国产未经包膜处理的铝粉和进口包膜处理的铝粉，在潮湿状态和酸性状态(6％硫酸的溶液)下有非常大的区别，经包膜处理的铝粉稳定性和分散性好，金属光泽保持好；而未处理的铝粉会发灰和发黑失去金属光泽。综合考虑本涂料是一种高性能、高品位涂料等各方面因素，选用了爱卡公司的铝银浆。
2．3 分散剂对铝粉分散效果的影响
制备金属氟碳外墙涂料时，若将铝粉直接加入树脂基料中，铝粉不易分散，易成团起粒。而采用解絮凝型润湿分散剂后，铝粉颜料就能均匀地分散在树脂基料中。保持金属氟碳涂料的其他组分配比不变，比较不同润湿分散剂对铝粉颜料的分散性影响，试验结果见表3。
从表3可见，添加润湿分散NA时，铝粉颜料有较好的分散性能，铝粉白度也好。其原因主要是润湿分散剂含有亲颜料基团的高分子共聚体，这些高分子共聚体通过空间位阻使铝粉颜料解絮凝。实际上，许多无机颜料粒子表面是相当不均匀的，其上既有正电荷位置，又有负电荷位置 ，润湿分散剂A针对不同的颜料避免可能的絮凝，从而提高了铝粉颜料的分散性能。同时分散剂B和C的溶液酸值都在150 mgKOH／g左右，远远高于分散剂A的溶液酸值(53 mgKOH／g)，而铝粉颜料是一类两性金属，能和酸、碱发生反应而使铝粉白度下降。因此，采用润湿分散剂A能获得较好的铝粉白度。
2 4 醋酸丁酸纤维素CAB树脂的选用
金属氟碳涂料涂膜的白度、明亮度、色饱和度、遮盖率、随角度异色、闪光性和鲜映度等不仅和粒径分布有关，更重要的是和片状铝颜料在涂膜中的定向有关。要使铝粉这样的金属片颜料与基材平行定向，就是在溶剂挥发时尽可能地促使涂层收缩。而醋丁纤维素能够极大地有助于涂膜的收缩和铝粉片的定向，在涂装含有醋丁纤维素涂料的过程中，其黏度随着雾化会急速上升，同时在溶剂挥发过程中增加湿膜在紊流和对流时对铝粉颜料运动的阻力，有利于铝粉的定向排列 。这样就可以使厚膜在失去溶剂时必然导致涂膜收缩，使原来无规分布的铝粉大致采取了平行于基材的定向排列。另外，CAB树脂本身为热塑性成膜物质，相对分子质量较大，有良好的抗回溶性。所以CAB树脂可以有效地防止铝粉罩光清漆下渗及对底色漆的回溶 。各种丁酰基含量不同的醋丁纤维素对溶剂的抵抗是不同的。C AB551树脂属高丁酰基含量醋酸丁酸纤维素，由于丁酰基极性低，其含量增大时，可使纤维素链得以相间散布，减少彼此之间的吸引力，而涂膜之间的内应力也相应减少，从而提高了涂膜和底材的附着力。随着丁酰基含量增加，C A B树脂在有机溶剂中溶解度也增大，与其他树脂的相容性变好。所以随着CAB树脂中丁酰基含量提高，其与底材的附着力以及和基材树脂的相容性都会提高，但抗清漆回溶性和对铝粉定向排列效应变差。而CAB381树脂属中等丁酰基含量的醋酸丁酸纤维素，综合性能较好，可使金属氟碳涂料具有较佳的综合性能。
2l5 不同蜡浆对铝粉定向排列效果的影响
在金属氟碳涂料中，蜡浆不仅有防沉作用，还有助于铝粉定向排列效果。铝粉定向排列效果可通过可见光反射率来评价。排列效果越好，铝粉颜料则显得越亮、越白，而可见光的反射率就会越高 。不同类型蜡浆对铝粉定向排列效果的影响如表4所示。
从表4可见，在金属氟碳涂料中添加某EVA蜡浆，其铝粉定向排列效果优于添加聚酰胺蜡浆。主要是由于EVA蜡浆含有极性铆定基团，能够咬住铝粉颜料，从而防止铝粉颜料斑点现象的产生。同时，其分子间的氢键作用，能够在整个体系中形成带有微触变性的氢键网络结构，从而稳定住铝粉颜料。这样，在底漆干燥过程中，由于铝粉颜料被EVA蜡浆所固定而不会紊流运动，最终获得了一个铝粉定向排列效果好、明亮、白度高的金属涂膜。
2．6 其他助剂的选择
为了改善涂料的施工性能，利于形成完美的涂膜，施工表面控制助剂的选择也很重要。由于氟碳树脂的特殊结构使得它的相容性比其他树脂要差，同样氟碳树脂和大多数分散剂、流平剂、消泡剂的混溶性也较差。所以在进行相容性试验时，涂料配方中分散剂、流平剂、消泡剂的选择非常重要。在制漆配方中所选分散、流平助剂不只是要求其使用效果要好，而且还要与整套体系有良好的相容性。因此，流平剂、消泡剂、促进剂等应根据不同的施工环境、施工器具、施工技术要求及时予以调整，以适应施工的需要。在情况允许的情况下，助剂加量越少越好。
EFKA3239、EFKA3777具有很低的表面张力，能减弱涂膜内不均衡推动力和铝粉的移动性，流平性极佳，有较强的消泡效果和防缩孔效果，不影响重涂性，在金属氟碳涂料中加入0．3％ ～1．0％(质量分数)的助剂，即可取得理想的效果。
2。7 固化剂的选择
在常规脂肪族异氰酸酯固化涂料中，H D I缩二脲(N75)是应用最为广泛的脂肪族多异氰酸酯交联剂。对于氟碳涂料这类高品位的涂料，需要选择更好的交联剂。所以选用拜耳公司生产的耐候性和机械强度比N75更好的N3390固化剂。由于H D I三聚体分子结构中N原子上没有H，所以分子间不会产生氢键。而HDI缩二脲分子结构中N原子上有1个H原子，较容易在分子间形成氢键，互相吸引使黏度增高。另外，HDI三聚体比HDI缩二脲的相对分子质量小，因此，HDI三聚体较HDI缩二脲黏度低很多，有利于施工少用溶剂，制得高固体分涂料，使涂料施工固体含量较高，一次成膜性好，光泽、丰满度更好。而且降低了涂料中的VOC含量，有利于环境保护。氟碳涂料的耐候性与其固化剂有很大关系，这是因为已固化涂膜中的氨酯键经过光老化会发生如下反应：
所以氦酯键受紫外光线照射后会分解生成胺及其他小分子产物，致使高分子断链，导致涂膜失光、粉化。分解物越多，则涂膜受紫外光线照射后的保光性及保色性越差。H D I三聚体和H D I缩二脲涂膜光老化后发生分解，示意图如下：
从以上示意图可以看出，在三聚体N3390中，I 处为叔胺，N原子上没有H，并且被三聚的异氰酸酯环所稳定，所以不会在I 处裂解，只能在1I处发生裂解。同样，在缩二脲N75分子结构中，I 处为
叔胺，不会发生裂解，但在II 和Ⅲ 均可发生裂解反应。生成较HD T三聚体涂膜更多的小分子产物，从而导致H D I缩二脲固化的涂膜的而寸老化性较H D I二聚体差。
3 结语
金属氟碳外墙涂料是近年来为了满足对建筑涂料超耐久的需要，运用氟化学技术研究开发生产的以氟氯乙烯及乙烯基化合物为基料的常温固化型金属氟碳涂料。其化学稳定性及耐热、耐污等性能超群，涂抹后长期不会老化，其突出优点在于具有逼真的金属光泽和高耐候性能(达15 a以上)。因其材料特性，金属氟碳涂料的使用范围十分广泛，尤其是在建筑外墙施工、仿制铝板幕墙施工中越来越受到人们的欢迎并加以运用。
