摘要：本文報(bào)道了國(guó)內(nèi)首次氟涂料天然曝曬階段性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．用常熟三愛(ài)富中昊化工新材料有限公司開(kāi)發(fā)的交聯(lián)型涂料用氟樹(shù)脂制成的氟涂料樣板，在海南汽車試驗(yàn)研究所曝曬場(chǎng)進(jìn)行大氣暴露耐候性試驗(yàn)，取得了首批30個(gè)月的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)．實(shí)驗(yàn)所得氟涂料樣板的失光、變色和其它外觀變化等實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明其具有優(yōu)良耐老化性．
分析了顏料和殘留引發(fā)劑對(duì)氟涂料耐老化性能的影響。結(jié)果表明使用無(wú)機(jī)顏料的氟涂料耐老化性能比使用有機(jī)顏料的氟涂料耐老化性能好。金紅石型二氧化鈦由于其對(duì)紫外線的吸收轉(zhuǎn)化，用其作顏料的氟涂料有很好的耐老化性能。推測(cè)能吸收紫外線的炭黑顏料的用于氟涂料也有優(yōu)異的耐老化性能，推薦使用無(wú)機(jī)顏料和耐侯性能好的有機(jī)顏料。殘留引發(fā)劑對(duì)氟涂料早期耐老化性能有不利影響，因此減少涂料用氟樹(shù)脂中殘留引發(fā)劑可以改善氟涂料早期耐老化性能?！?/FONT>
前言
氟涂料具有遠(yuǎn)比一般涂料更優(yōu)異的耐酸、耐堿、抗腐蝕、耐候性和摩擦系數(shù)小、憎水、憎油、抗粘、抗污染等性能，這些性能使氟涂料在建筑戶外飾面中的應(yīng)用日益受到人們的關(guān)注。
高溫固化氟涂料在國(guó)外已經(jīng)有三十年使用歷史，常溫固化氟涂料也有超過(guò)二十年歷史，發(fā)達(dá)國(guó)家氟涂料界有豐富實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用數(shù)據(jù)[1]。在高速發(fā)展的市場(chǎng)需求推動(dòng)下，近幾年國(guó)內(nèi)氟涂料行業(yè)從無(wú)到有，獲得了初步發(fā)展，并正在制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。剛剛起步的國(guó)內(nèi)民用氟涂料企業(yè)的大多產(chǎn)品雖經(jīng)人工老化試驗(yàn)，但拿不出需耗時(shí)積累的、可以真實(shí)反映涂料性能的天然曝曬[2]數(shù)據(jù)與案例，在市場(chǎng)上，很難拿出令人信服的天然曝曬數(shù)據(jù)和國(guó)外公司競(jìng)爭(zhēng)。
常熟三愛(ài)富中昊化工新材料有限公司開(kāi)發(fā)的佳氟涂料用氟樹(shù)脂，通過(guò)在氟樹(shù)脂主鏈上引入部分帶官能團(tuán)的單體，使得到的共聚物能溶于溶劑中，能夠室溫固化，具有較好的耐老化性能和鹽霧性能。其涂料用氟樹(shù)脂產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)常溫固化交聯(lián)型氟涂料市場(chǎng)上一直處于領(lǐng)先地位，獲得了用戶廣泛好評(píng)。為了更好的為用戶提供準(zhǔn)確、客觀的基礎(chǔ)技術(shù)數(shù)據(jù)，佳氟涂料用氟樹(shù)脂在完成5000小時(shí)人工老化實(shí)驗(yàn)的同時(shí)，于2001年8月5日在海南汽車試驗(yàn)研究所曝曬場(chǎng)開(kāi)始進(jìn)行計(jì)劃為期10年的大氣暴露耐候性試驗(yàn)，到2004年2月5日已經(jīng)完成了30個(gè)月的天然曝曬實(shí)驗(yàn)。
由于考察涂料性能的趨勢(shì)是天然曝曬，考慮到日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JISK 5658-2002《建筑用氟樹(shù)脂涂料》與JISK 5659-2002《鋼結(jié)構(gòu)用氟樹(shù)脂涂料》天然曝曬耐侯性實(shí)驗(yàn)時(shí)間是2年。作為國(guó)內(nèi)第一家進(jìn)行氟涂料天然曝曬實(shí)驗(yàn)的企業(yè)，為了更好的為客戶服務(wù)，盡早提供有說(shuō)服力的數(shù)據(jù)，現(xiàn)將佳氟涂料用氟樹(shù)脂30個(gè)月的天然曝曬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理出來(lái)供大家參考。
1．樣板的制備
制板依據(jù)中華人民共和國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)《GJB385A-1996 飛機(jī)蒙皮用脂肪族聚氨酯磁漆及配套底漆規(guī)范》進(jìn)行。底材為鋁合金板，沒(méi)有使用底漆，用同樣牌號(hào)但不同顏色磁漆封邊。用于曝曬實(shí)驗(yàn)的樣板試驗(yàn)編號(hào)、顏色等情況詳見(jiàn)表1。
表1 試驗(yàn)樣品清單
|
樹(shù)脂
生產(chǎn)企業(yè) |
試 驗(yàn)
編 號(hào) |
材 料
編 號(hào) |
樣 品
種 類 |
涂層總厚度(µm) |
外 觀顏 色
所用顏料 |
|
常熟三愛(ài)富中昊化工新材料有限公司 |
01164-0＃ |
FB1-8 |
標(biāo)樣 |
75.2 |
白色
金紅石型
二氧化鈦 |
|
01164-1＃ |
FB1-3 |
試樣 |
61.5 |
|
01164-2＃ |
FB1-4 |
試樣 |
55.6 |
|
01164-3＃ |
FB1-7 |
試樣 |
125 |
|
Ｓ公司 |
01165-0＃ |
FB4-22 |
標(biāo)樣 |
795 |
白色
金紅石型
二氧化鈦 |
|
01165-1＃ |
FB4-8 |
試樣 |
164 |
|
01165-2＃ |
FB4-11 |
試樣 |
185 |
|
01165-3＃ |
FB4-12 |
試樣 |
135 |
|
常熟三愛(ài)富中昊化工新材料有限公司 |
01166-0＃ |
FH4-22 |
標(biāo)樣 |
101 |
紅色
有機(jī)紅顏料 |
|
01166-1＃ |
FH4-1 |
試樣 |
115 |
|
01166-2＃ |
FH4-4 |
試樣 |
62.3 |
|
01166-3＃ |
FH4-11 |
試樣 |
108 |
|
01167-0＃ |
FY4-21 |
標(biāo)樣 |
67.6 |
銀灰色
閃光鋁粉 |
|
01167-1＃ |
FY4-3 |
試樣 |
91.9 |
|
01167-2＃ |
FY4-8 |
試樣 |
69 |
|
01167-3＃ |
FY4-10 |
試樣 |
73.4 |
2 曝曬試驗(yàn)
2.1試驗(yàn)自然條件
樣品投試于中國(guó)海南省東部瓊海市加積地區(qū)的海南汽車試驗(yàn)研究所曝曬場(chǎng)內(nèi), 該場(chǎng)位于東經(jīng)110°26ˊ，北緯19°45ˊ，海拔高度23.5m，四周空曠、場(chǎng)地平坦，并保持當(dāng)?shù)氐淖匀恢脖粻顟B(tài)，草高不超過(guò)200mm。當(dāng)?shù)貧庀髼l件較穩(wěn)定，各年間的氣象因素變化很相似，有季節(jié)性的暴風(fēng)雨、高溫、高濕、降雨量充足等氣候特點(diǎn)，是典型的濕熱帶鄉(xiāng)村氣候條件。
2.2試驗(yàn)方式
樣品的試驗(yàn)方式為室外大氣直接暴露試驗(yàn)，暴露面朝正南方，與地平面成90°傾角，試驗(yàn)架的下端離地面高度大于500mm。
2.3檢測(cè)儀器
使用測(cè)試儀器詳見(jiàn)表2。
表 2 主要使用測(cè)試儀器
|
序號(hào) |
設(shè)備號(hào) |
儀器名稱 |
型號(hào) |
受光
方式 |
精度 |
產(chǎn)地 |
檢定有效期 |
|
1 |
HN084 |
光澤儀 |
4528 |
60° |
0.1% |
德國(guó) |
2004.9 |
|
2 |
HN087 |
(color-guide)
色彩精靈TM45/0 |
6805 |
45/0 |
0.02ΔE*ab |
德國(guó) |
2005.3 |
2.4試驗(yàn)項(xiàng)目、檢驗(yàn)周期與依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)
樣品主要考核的項(xiàng)目、檢驗(yàn)周期、依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)表3。
表3 試驗(yàn)項(xiàng)目、檢驗(yàn)周期與依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)明細(xì)表
|
試驗(yàn)項(xiàng)目 |
檢驗(yàn)周期 |
試驗(yàn)依據(jù)標(biāo)準(zhǔn) |
|
光澤度測(cè)量 |
投試前一次，三個(gè)月內(nèi)每月一次，三個(gè)月后，每三個(gè)月一次 |
GB 9754-88 色漆和清漆 不含金屬顏料的色漆漆膜之20°、60°和85°鏡面光澤的測(cè)定 |
|
色差值測(cè)量 |
GB/T 11186 1~3-89 涂膜顏色的測(cè)量方法 |
|
外觀老化評(píng)價(jià) |
GB/T 1766-95 色漆和清漆 涂層老化的評(píng)級(jí)
方法 |
|
暴露試驗(yàn)方法 |
-- |
GB/T 9276-96 涂層自然氣候暴露試驗(yàn)方法 |
3試驗(yàn)結(jié)果
3.1光澤度變化情況
01164試樣的光澤變化率在10.6%～13.4%之間，如圖１，圖２：
01165試樣的光澤變化率在13.8%～20.3%之間，如圖３，圖４：
01166試樣的光澤變化率在22.5%～29.8%之間，如圖５：
01167試樣的光澤變化率在4.8%～6.5%之間，如圖7，圖8：
3.2顏色變化情況
01164、01165試樣，試驗(yàn)前與后其色差變化值（ΔE*ab）均小于1.5個(gè)單位即無(wú)可見(jiàn)顏色變化，如圖9，圖10：
01166試樣，試驗(yàn)前與后其色差變化值（ΔE*ab）在3.1～6.0個(gè)單位之間即表面有輕微顏色變化，如圖11.
01167試樣，試驗(yàn)前與后其色差變化值（ΔE*ab）在1.6～3.0個(gè)單位之間即表面有輕微顏色變化，如圖12.
3.3 外觀目測(cè)情況
01164試樣，試驗(yàn)21個(gè)月后涂層表面除有很輕微失光與FB1-7號(hào)試樣很輕微變色外，表面無(wú)其它可見(jiàn)的老化現(xiàn)象，如圖13。
效果
01165試樣，試驗(yàn)30個(gè)月后樣板1#、2#涂層輕微失光 (即2級(jí))，表面無(wú)其它可見(jiàn)的老化現(xiàn)象，如圖14。
效果
01166試樣，試驗(yàn)9個(gè)月后出現(xiàn)很輕微變色；12個(gè)月后出現(xiàn)很輕微失光；15個(gè)月后出現(xiàn)輕微變色（即2級(jí)），輕微失光（即2級(jí)）；24個(gè)月后樣板2#、3#出現(xiàn)輕微失光(即2級(jí))，樣板表面輕微變色(即2級(jí))；27個(gè)月后樣板1#出現(xiàn)輕微失光(即2級(jí)) ，如圖15。
效果
01167試樣，18個(gè)月時(shí)FY4-10樣板出現(xiàn)很輕微變色外，27個(gè)月后樣板2#、3#試樣變色1級(jí)；30個(gè)月后樣板出現(xiàn)很輕微失光，如圖16。
效果
3.4 耐老化性能評(píng)級(jí)
這批外墻涂料涂層樣品在海南室外大氣暴露試驗(yàn)30個(gè)月后，按GB/T 1766-95規(guī)定的有關(guān)裝飾性涂層耐老化性能的綜合評(píng)定方法進(jìn)行評(píng)價(jià)其結(jié)果為：
耐老化性能最好的樣品有：01164一種，為“0”級(jí)，即“優(yōu)”級(jí)；
耐老化性能較好的試樣有： 01165、01167二種，為“1”級(jí)，即“良”級(jí)；
耐老化性能一般的試樣有: 01166一種, 為“2”級(jí)，即“中”級(jí)。
4討論
目前國(guó)內(nèi)尚未完成氟涂料標(biāo)準(zhǔn)制定工作，根據(jù)日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，天然曝曬耐侯性實(shí)驗(yàn)時(shí)間2年后，JISK 5658-2002《建筑用氟樹(shù)脂涂料》規(guī)定漆膜無(wú)裂痕、脫落、氣泡、顏色和光澤的變化程度與標(biāo)準(zhǔn)板比較差異不大，粉化等級(jí)在二級(jí)以下為合格；JISK 5659-2002《鋼結(jié)構(gòu)用氟樹(shù)脂涂料》規(guī)定漆膜無(wú)起泡、剝落、開(kāi)裂，光澤保持率60%以上，顏色的變化程度與標(biāo)準(zhǔn)板比較差異不大，粉化等級(jí)在二級(jí)以下為合格，所實(shí)驗(yàn)樣品，除01166外，全部合格。
FB4（01164）、FH4（01166）、FY4（01167）為一類氟樹(shù)脂，F(xiàn)B1（01165）為種類不同的另一類氟樹(shù)脂，由于大氣暴露試驗(yàn)樣品有限，未能做更多種不同顏料的大氣暴露試驗(yàn)。但從現(xiàn)有數(shù)據(jù)可以做如下分析：
（一）．顏料對(duì)老化性能的影響
01164、01166、01167三種樣品所用樹(shù)脂相同，僅顏料不同，耐老化性能從好到差依次為：金紅石型二氧化鈦>閃光鋁粉>有機(jī)紅顏料。原因?yàn)椋?/FONT>
①有機(jī)顏料耐老化性能不如無(wú)機(jī)顏料，因此使用有機(jī)紅顏料的氟涂料耐老化性能比使用無(wú)機(jī)顏料的差。
②金紅石型二氧化鈦能吸收陽(yáng)光紫外線將其轉(zhuǎn)化為其它能量，紫外線反射的最小，因此使用金紅石型二氧化鈦為顏料的氟涂料耐老化性能比鋁粉好。
（二）．不同樹(shù)脂的耐老化性能比較
01164樣品和01165樣品使用樹(shù)脂不同，顏料相同，從各項(xiàng)指標(biāo)看01164樣品耐老化性能比01165樣品好，可以推測(cè)01164樣品所用樹(shù)脂性能比01165樣品所用樹(shù)脂性能好。
（三）．殘留引發(fā)劑的對(duì)樹(shù)脂性能的影響
從光澤度變化和顏色變化來(lái)看，開(kāi)使三個(gè)月的變化比較幅度比較大。初步推測(cè)為是受到殘留在樹(shù)脂中未反應(yīng)的引發(fā)劑的影響。
根據(jù)天然曝曬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果，可以得出如下結(jié)論：常熟三愛(ài)富中昊化工新材料有限公司生產(chǎn)的佳氟涂料用氟樹(shù)脂經(jīng)過(guò)天然曝曬實(shí)驗(yàn)，證明了其優(yōu)異的耐老化性能。由于樹(shù)脂制成涂料后其性能受顏料影響，因此選擇顏料要慎重。由于一般有機(jī)顏料耐老化性能無(wú)法和氟樹(shù)脂相比，為了使涂層有15年左右的耐老化性能，建議氟涂料中要使用無(wú)機(jī)顏料和耐侯性能好的有機(jī)顏料。由于炭黑顏料和金紅石型二氧化鈦一樣能吸收紫外線，可以推測(cè)使用炭黑顏料的氟涂料也有優(yōu)異的耐老化性能。對(duì)于氟樹(shù)脂生產(chǎn)商，減少其樹(shù)脂中引發(fā)劑的殘留可以改善涂層的早期耐老化性能。
參考文獻(xiàn)
[1] 程啟朝、王國(guó)煒、席發(fā)臣．我國(guó)氟涂料的現(xiàn)狀與思考[J]．現(xiàn)代涂料與涂裝, 2001,05:22-23
[2] Matt McGreer. 自然氣候老化測(cè)試及應(yīng)用[J]．環(huán)境技術(shù)，2001,04:27-35
