涂料用溶剂型氟聚合物的化学结构与耐候性的关系

氟烯烃和烷基乙烯基醚的一种交替共聚物已用于耐久性涂料。本文对四氟乙烯和三氟乙烯作为共聚物的氟烯烃进行了比较，研究了氟烯烃单元对涂料的耐候性的影响。对于色漆，在判断耐候性时的可以确认颜料的分散能力是比氟烯烃单元的化学结构更重要的因素。

0 引言

一种由氟烯烃和烷基乙烯基醚（FEVE聚合物）的交替共聚物组成的涂料用氟聚合物1982年由Asahi Glass公司开发并实现工业化，商品名称Lumiflon。这种聚合物已应用于许多领域如桥梁、建筑物、汽车、房屋墙面和屋顶，并已经具有暴露15年的实例。这种聚合物被定位为新一代PVdF型氟碳漆。

在FEVE共聚物的开发过程中选用过某些氟烯烃，但最终选用三氟氯乙烯（CTFE）与烷基乙烯基醚的共聚物，制备了适合于多种应用的各种涂料树脂。四氟乙烯（TEF-不含氯原子）当然是FEVE的氟烯烃的选用品种之一，但由于配方的某些限制或涂膜性能的某些缺陷，TEF不适用。近来，FEVE已作为新一代氟涂料在全球广泛应用。它已可以使用专用溶剂，特定固化剂或不同于其它普通漆液配方的专用助剂。而用TFE作为氟烯烃的FEVE树脂也已应用于某些领域。

本文对涂料用FEVE共聚物中CTFE和TFE进行了比较，研究了其性能，特别是耐候性。

1 实验

1.1 FEVE共聚物

CTFE或TFE及某些烷基乙烯基醚用过氧化物自由基引发剂，在高压釜中于65 ℃的有机溶剂中共聚，聚合物溶液过滤，蒸发浓缩直到50%～60%的浓度，用于涂料配制。

图1 FEVE共聚物的结构

1.2 配方

配制NCO指数约为1的异氰酸酯固化剂，加入催化剂、消泡剂和流平剂作为涂料组分。

HMDI三聚体：Coronate HX （日本聚氨酯工业公司）

封闭HMDI三聚体：Coronate C-2507 （日本聚氨酯工业公司）

封闭IPDI三聚体：Desmodur BL4165（Sumitomo Bayer Urethane公司）

1.3 色漆

二氧化钛用一种加玻璃珠的红魔鬼油漆振动器分散到细度小于10 μm，所用二氧化钛类型分别标示为A、B、C。

TiO2（A）：Tipaque CR-50 （Ishihara Sangyo Kaisha公司）

TiO2（B）：Tipaque CR-90 （Ishihara Sangyo Kaisha公司）

TiO2（C）：Titon D918 （Sakai 化学工业公司）

TiO2的用量为100份树脂40份或80份。

1.4 涂料

涂料组分施工到铬酸盐处理的铝板上，于室温或在170 ℃加热固化。

1.5 SWM（阳光老化机—碳弧光源）

用一种阳光老化机，（SWM：Suga测试仪器有限公司），测试条件如下：

黑色板温：（63±2）℃；

淋水：每60 min淋12 min。

1.6 DMW（Daipla Metal 老化机—Metal Halide 灯）

用一种金属卤灯老化机KU-RS（Daipla Winters公司）试验条件如下：

光序列：63 ℃、40% RH/4 h，露点序列：30 ℃、98% RH 4 h；

光能：78.0 mW/cm2/过滤器: KF-1；

喷水：在光序列过程中每15 min喷5 s。

1.7 光泽

用一种光泽计PG-1M（日本Denshoku工业公司）测试60°光泽。

1.8 表面微结构

用扫描电镜S-4000（日立公司）观察显微照片。

2 结果与讨论

2.1 FEVE聚合物的制备

氟烯烃如CTFE和TFE在烷基乙烯基醚之间的共聚显示非常高的交替规整度，在相当宽聚合条件下获得交替共聚物。由于氟烯烃和烷基乙烯基醚（VE）的规整性（即无VE-VE序列的存在），FEVE共聚物也显示出优良的耐候性，即使它具有非常低的氟含量。而且在用CTFE或TFE作为氟烯烃的2种情况下都保持这种交替规整度。