聚偏氟乙烯PVDF氟碳树脂涂料的应用和制备施工

聚偏氟乙烯PVDF氟碳树脂涂料的应用和制备施工

    PVDF 氟碳树脂是一种粉末状的聚偏氟乙烯产品，可以与丙烯酸树脂、添加剂等混配形成性能优越的烘烤型 PVDF 氟碳涂料。其各种理化性能和制漆性能接近国外产品，同国内其他牌号的PVDF相比，在批次稳定性、分散研磨性能和耐黄变性能等方面，更适合于制备烘烤型 PVDF氟碳涂料中的罩面涂料、浅色涂料。

产品特性

PVDF 氟碳涂料应用制备与施工

    PVDF 氟碳涂料广泛应用于户外有超耐侯要求的铝极幕墙，涂层铝极、钢板和铝型材的高档面漆。 

    采用 PVDF 氟碳树脂 为涂料通过适当的混配（其中树脂中 PVDF 含量 ≥70 ％）可制成分散型涂料和粉末涂料。亦可制成有机溶剂型 PVDF 氟碳涂料。

    PVDF 氟碳涂料的涂膜方法主要有辊涂、刷涂、浸涂、喷涂和粉末静电喷涂等。经高温烘烤冷却结晶制成涂膜。 

    目前应用最广泛的为分散型和粉末 PVDF 涂料，应用最广泛的涂敷方法为喷涂和辊涂。

    以 PVDF 为主要成膜物质的涂层有着优异的性能，主要体现为以下特点：

    超耐侯性。户外使用可达 20 年以上。耐腐浊性和耐化学品优异，抗渗透性能好。物理力学性能优异，后加工性能好。耐污染性能好。 
良好的耐温性，涂层可在 -60 ℃ － 150 ℃ 范围内长期使用。 

PVDF（聚偏氟乙烯）氟碳树脂在高耐侯涂料中的应用

PVDF涂料以其优异的耐候性、耐化学品性、耐污染性、易维护性等，在户外建筑领域有着广泛的应用市场和前景。 
    但PVDF氟碳树脂的主要供应厂家所采取的认证制度，国内厂家无法获得原料，而无法对涂料制造、施工应用方面从事进一步的研究，因此国内PVDF氟碳技术的发展相对要落后和缓慢，但近几年来，氟碳涂料在国内取得了很大的进展，并成为涂料行业近年来的一大热点，这加速了树脂生产、涂料制造和施工应用方面的进步，引导和推动了市场的发展。随着近年来国民经济的迅速发展和氟材料生产行业的技术进步，PVDF氟碳树脂、涂料用PVDF氟碳树脂取得了很大的进展。
    本实验是以PVDF 氟碳树脂为主要原料，结合国内外行业标准，同国外PVDF树脂的平行对比

一、PVDF 氟碳树脂 氟碳涂料概述 
    1. 涂料的基本成分 

注： 涂料中PVDF 氟碳树脂树脂与丙烯酸树脂重量比为70:30，制漆时无需选用真溶剂，只是分散在丙烯酸树脂和混合溶剂组成的分散液中，通过高速分散或研磨达要求细度，即可制成PVDF清漆。 
    2 ．原料要求及特点 
    a. PVDF树脂化学结构 
    氟原子最大的电负性能使得形成的氟碳键十分牢固，加上其分子独特对称结构，使PVDF具有超常的稳定性，抗紫外光光解性能及优异的绝缘性能和机械性能,万豪PVDF氟碳树脂树脂分子结构和高分子排列及粒径分布与国外同类产品极其相近，所有分析数据在杜邦中有详细阐述。
    a. PVDF树脂具有以下特点：
       很高的抗张强度和耐冲击强度，具有优良的耐磨性，刚度和柔韧性；
       很好的热稳定性
       极好的耐紫外线和核辐射
       很好的电性能和阻燃性能
       很好的耐化学性能、耐渗透性极佳
       极高的纯度、耐霉菌性能
    b. 丙烯酸树脂
    通常选用甲基丙烯酸类的热塑性丙烯酸树脂。主要作用是：
       i. 增加颜料分散性 
       ii. 增加漆膜黏结附着力 
       iii. 提高涂料各组份的分散稳定性
    c. 颜料 
    PVDF是一种紫外线透过性树脂，因此对颜料和配套要求极高。颜料必须高耐候且能够阻隔紫外线对底漆的破坏。通常选用的是以下几种颜料：
       i. 高耐候金红石型钛白粉 
       ii. 高温煅烧的金属氧化物混合物（陶瓷颜料） 
       iii. 耐候级珠光颜料 
       iv. 高耐候的铝银浆且需加罩光清漆以阻止酸碱破坏
    d. 溶剂 
    混合溶剂的作用是： 
       i. 是固定成份的载体 
       ii. 调节油漆粘达到施工要求 
       iii. 烘烤成膜时溶解PVDF树脂，以利于丙烯酸树脂烘烤形成良好的高分子熔融晶体
    e. 助剂 
    微量添加以调整生产、存储、施工、成膜后的相关性能。
3 ．施工和相关标准 
    国内主要以静电喷涂和辊涂为主，有少量粉末静电喷涂。
    喷涂通常为两涂一烘和三涂一烘
涂装方式和主要工艺参数

主要采用的标准 ： 
    喷涂体系：AAMA2605-98 HG/T3793-2005 热熔型氟树脂（PVDF）涂料 
    辊涂体系：AAMA620-02 GB/T17748-1999
二． 制漆性能 
1 ．细度 
    由于PVDF是粉末状树脂而且制漆时是分散在涂料中，所以要求PVDF树脂自身要有很好的分散或研磨性能, 而PVDF树脂往往会由于合成工艺方法、工艺控制、后处理等原因会导致不易分散无法达到涂料要求。
    因此，细度和分散性是PVDF 氟碳树脂树脂非常注重的一个最基本的指标。
1．1分散细度
表一 PVDF 氟碳树脂分散性考察

注： 分散转速2500转每分钟，温度25-28℃C 

表二 PVDF分散细度一览表

细度 

1．2研磨细度
    相同的参考配方，2500转速/分钟，温度控制在20-25℃，研磨细度见下表
表四PVDF研磨细度一览表

细度

    在PVDF涂料的生产工艺中更多的厂家和品种都是基于研磨的工艺进行的，在实际生产中研磨设备必须具有很好的冷却能力，以防温度升高PVDF产生触变对施工造成不好的影响，温度进一步升高还会导致潜溶剂部分溶解PVDF，冷却后PVDF析出，形成弹性颗粒并且细度无法进一步研磨，形成废料。
    从以上结果来看国产的PVDF 氟碳树脂与国外同类产品A和B，在高速分散在研磨工艺下无太多的差异。在高速分散条件下，由于初级粒子的大小以及次级粒子的粒径分布有细微差异，所以不同分散时间表现出的效果不同，总体来说高速分散性略微比国外样品差点，但完全可以满足涂料生产要求。
2 ．粘度 
    PVDF的粘度对于涂料的生产，储存，施工以及涂料成本都有很大的影响。粘度过高对于生产施工都会产生不好的影响，尤其是施工中对于流平要求高的场合，譬如卷材涂料就会难以达到要求，粘度过低达到同等出厂粘度指标意味着固含的增加，成本的上升。
表五 粘度一览表

KU为BROOKFIELD KU-2旋转粘度计测量结果，为国外同行常用的控制指标单位 
    PVDF 氟碳树脂粘度相比较偏底，但也在指标要求范围之内，其相对较低的粘度，较低的触变性在卷材涂料中更容易实现较好的流平性。
同时我们可以通过少量的增加固含或加入少量的允许的助剂可达到国外相当的粘度指标。 
三 涂层性能 
表六 涂层性能一览表

技术指标 

    采用新鲜预处理的1毫米厚铝板，喷涂，两涂一烘，烘烤工艺：235℃/15 min 
    底漆厚度 8-12 um 面漆厚度 25-35 um 
    检测指标及方法参照GB/T3793-2005和AAMA2605 
    从以上结果来看，在常规的物理机械性能，以及耐介质性能PVDF 氟碳树脂同国外均可达到标准要求无明显的区别，这一点从理论上也可以得到解释和认可。PVDF 氟碳树脂在光泽方面稍高于国外两只产品。 
四 施工性能 
    PVDF涂料只能在厂内加工，作为一种流水线用工业漆，良好的施工性能是评价其好坏的非常重要的指标。用PVDF 氟碳树脂做成的氟碳涂料，在防流挂性，流平性以及涂布率方面都表现出很好的性能，这一点无论是在喷涂还是辊涂，无论是实验室小样板还是流水线都以得到体现和证实。在辊涂体系内对于涂料的流平性要求很高，PVDF 氟碳树脂粘度和触变相对国外产品小，更容易制的流平性好的涂料。在喷涂体系中，由于烘烤温度高，时间长，且各喷涂厂在炉温控制，基材走速方面波动较大，因此对PVDF在高温烘烤下的耐黄变性能要求很高。这一指标对于评价PVDF的性能也是至关重要的。 
1 ．流平、流挂性
流平 ：
    采用新鲜预处理的0.5毫米厚铝板，刮涂辊涂用配套底漆， 230℃X75S烘干，用80微米的线棒刮涂粘度为70-75S的PVDF辊涂用面漆，分别考察湿膜和干膜的线棒纹路。流平性氟碳树脂＞国外B＞国外A。
流挂 ：
    在流水线考察抗流挂性，表七白色面漆，按喷涂工艺两涂一烘，底漆厚度10-15 um，面漆干膜达到50-70微米，漆膜一切正常。 在抗流挂方面PVDF 氟碳树脂能很好的满足工艺要求，在流平性方面比较国外两只产品效果更佳。2 ．抗黄变性 
为了考察PVDF耐黄变性能，我们选用分析纯的溶剂和高耐侯的钛白粉，配方如下 
表七：PVDF白色氟碳涂料配方

工艺：
    采用新鲜预处理的1毫米厚铝板，喷涂，两涂一烘，烘烤工艺：235℃/15 min
    底漆厚度 8-12 um 面漆厚度 25-35 um
    表八 不同工艺条件下的烘烤色差
    考察不同工艺的白漆色差（⊿E）

    色差

从以上结果来看，PVDF 氟碳树脂在耐烘烤色变方面同国外样品B非常接近，国外样品A耐烘烤色变方面相对最好。 
    本身的出厂指标，我们还对每一个批次的树脂考察其制漆性能，确保细度，粘度，黄变等指标都合格的产品方能到达客户手里。

附：

hegman细度怎么换算成微米？ 
使用刮板细度计，经常会遇到hegman（海默尔）这个单位。细度板是一个在表面有双凹槽的平钢板，凹槽的深度由一端的最大变化至另一端的零值。在钢板上标注出一个或多个凹槽深度的标尺，以读出测量颗粒的大小。
多种类型的固体材料被研磨成较细的颗粒以便在设备中分散，最终分散的物理性质通常叫做 “细度”，它不但取决于单个颗粒的实际大小，还取决于被分散的程度。 
细度的程度由微米或是"Hegman"值由0-8逐步变化。0 Hegman = 100 微米颗粒大小。4 Hegman = 50 微米颗粒大小。8 Hegman = 0 微米颗粒大小。刮板细度测试细度的单位是Hegman单位，范围从0——8H 对应于100um——0um。刮板细度计会以"Hegman"为刻度单位，有些刮板细度计也会直接标上微米刻度 

细度板的使用能指示出在分散中存在不希望出现的粗颗粒或是聚集的颗粒，它并不是测定涂料中颗粒的大小或是颗粒度的分布。细度板用在控制粉体产品在生产、存储和应用中的质量。诸如油漆、塑料、颜料、印刷油墨、纸张、陶瓷、医药、食品等。（呵呵，敏感的版友应该发现这段话的重要性，刮板细度计这个特点可以帮助那些在意粉体最大颗粒的极限值的人。虽然它在对粒径最大极限值的定量上还不是很精确，但是它对大颗粒敏感度却远超一些高科技粒度仪。