关键词
内蒙古万豪 PVDF 平行对比 细度 粘度 黄变
摘要
介绍了PVDF氟碳涂料组成，从涂料生产、涂膜性能和施工三个环节，通过和国外同类产品对比的方式，介绍了国产内蒙古万豪PVDF T-1氟碳树脂的应用性能，探讨了评价PVDF树脂的方法和要点。
0 引言
氟碳涂料因其优异的耐候性、耐化学品性、耐污染性、易维护性等，注定其在户外建筑领域有着广泛的应用市场和前景。
近十年来，建筑用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。从树脂生产、涂料制造和施工应用方面都取得了很大的进步，投入了较多的人力、物力，并形成了在各个领域很有影响的骨干企业，取得了很好的市场认可和回报，引导和推动了市场的发展。
这些成果主要集中在FEVE领域。对于户外建筑领域用氟碳涂料的另一支时间更久、更经典的品种，PVDF氟碳涂料则相对要落后，要慢的多。究其原因主要是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。
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。
本实验是以内蒙古万豪PVDF T-1为主要原料，结合国内外行业标准，通过和国外PVDF树脂的平行对比，考察国产PVDF的应用性能。
一、 概述
1. PVDF氟碳涂料的基本组成
PVDF T-1树脂 20-28% 丙烯酸树脂 8-12% 颜料 8-18% 混合溶剂 50-60% 各种助剂 少量
注： 涂料中PVDF在树脂量变中不低于70%，PVDF在涂料总固体中不少于40%
PVDF树脂是一种白色粉末状物质。 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．PVDF氟碳涂料组成
1. PVDF树脂化学结构 -CF2-CH2JX- PVDF树脂是一个高分子量、半结晶体的氟聚合物。 PVDF树脂具有以下特点：
具有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； 具有很好的热稳定性；
具有极好的耐紫外线和核辐射； 具有很好的电性能和阻燃性能；
具有很好的耐化学性能、耐渗透性极佳； 具有极高的纯度、耐霉菌性能。 2. 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： A、 增加颜料分散性 B、 增加漆膜黏结附着力 C、 提高涂料各组份的分散稳定性
卷材品种通常会加入羟基丙烯酸树脂，适应快速固化工艺，提高硬度。 3. 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中种颜料：
A． 高耐候金红石型钛白粉 B． 高温煅烧的金属氧或金属氧化物混合物（陶瓷颜料） C． 耐候性珠光颜料
D． 高耐候的铝银浆且需加罩光清漆以阻止酸碱破坏
4. 溶剂
混合溶剂的作用是：
A． 是固定成份的载体 B． 调节油漆粘达到施工要求 C． 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
5. 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 条件 板温 烘干时间 底漆 面漆厚度
主要适用标准：
辊涂 232-249℃ 30-90min 5-8 18-22 喷涂 221-249℃ 10-20min 7-15 25-30 粉末喷涂 221-249℃ 10-20min 20-25（粉末） 35-40 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、 PVDF的制漆性能
1．细度
PVDF制漆时分散在混合溶剂和丙烯酸组成的混合体系中，制成的涂膜薄且在烘烤成膜时要求PVDF与丙烯酸树脂烘烤形成良好的高分子熔融晶体，形成致密的涂膜。因此要求PVDF树脂能够分散或研磨到要求的细度。某些PVDF树脂由于原材料、合成方法、工艺、后处理等原因会导致其细度无法加工到涂料所需的细度。因此PVDF细度能或达到制漆要求是其基本的要求。
1．1分散细度
表一 PVDF清漆配方 PVDF T-1 重量 原料 PVDF 40%B44 混合溶剂 79．6 85．6 135．0 80．2 85．8 135．3 79．9 86．0 135．2 国外一 国外二 注： 分散转速2500转每分钟，温度25-28 表二 PVDF分散细度一览表 PVDF T-1 细度 um H 时间 15min 3 国外一 um H 1．5 国外二 um H 2 3 0min 45 min 3．5 4 3 3．5 2．5 3 60 min 4 3．5 3．5 90 min 4．5 4．5 4．5 120 min
4．5 5 5 1．2研磨细度
表三 PVDF清漆配方 PVDF T-1 重量 原料 PVDF 40%B44 混合溶剂 186．5 199．6 314．0 186．2 199．8 314．2 186．3 200．0 314．2 国外一 国外二 注： 研磨转速2500转每分钟，温度20-25℃
表四PVDF研磨细度一览表 PVDF T-1 细度 um H 时间 10min 45 国外一 um H 国外二 um H 15 min 40 35 20 min 40 30min 35 32．5 27．5 45 min 27．5 27．5 25 60 min 25 25 20 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PVDF T-1同国外两家同类产品再研磨工艺下并无太多的差异，已经能够很好的满足生产需要。
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 清漆粘度一览表
PVDF 粘度 KU 62.6 T-1 T-4（s） 44.2 国外一 KU 70.1 T-4（s） 72.5 国外二 KU 67.2 T-4（s） 63.3
清漆为表三中经研磨后的产品，放置48H后冷却至23-25℃
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 T-1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助剂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 涂膜外观 耐容积擦拭（丁酮） 光泽（60） 铅笔硬度（中华牌） 耐冲击 正冲 反冲 耐化学性 T-1 正常 ＞300 2H 通过 通过 国外一 正常 ＞300 2H 通过 通过 无变化 0．3-0．6 无异常 无变化 无异常 1 1 实验区域无起泡等漆膜病态现象 1 实验区域无起泡等漆膜病态现象 国外二 正常 ＞300 2H 通过 通过 无变化 0．4-0．6 无异常 无变化 无异常 1 1 实验区域无起泡等漆膜病态现象 1 实验区域无起泡等漆膜病态现象 耐盐酸（15min） 无变化 耐硝酸（30min） 0．4-0．6 （⊿E） 耐洗涤剂性（72h） 无异常 耐砂浆性（24h） 无变化 耐窗洗液性（24h） 附着力 干附着力 级 湿附着力 级 无异常 1 1 实验区域无起泡等漆膜病态现象 沸水附着力 级 1 实验区域无起泡等漆膜病态现象
采用经化学处理的一毫米厚铝板，喷涂，两涂一烘，烘烤工艺：235℃X15min 底漆厚度 10-15 um 面漆厚度 28-35 um
底漆采用国外某公司销售的黄色底漆，面漆配方见表七 检测指标及方法参照GB/T3793-2005
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 T-1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 T-1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 T-1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 T-1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。
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 PVDF 40%B44 钛白粉R960 混合溶剂 T-1 212．0 225．0 170．1 393．0 国外一 210．2 224．8 170．4 394．0 国外二 211．5 225．1 170．3 393．4
工艺：
采用经化学处理的一毫米厚铝板，喷涂，两涂一烘，底漆采用国外某公司销售的灰色底漆。 底漆厚度10-15 um 面漆厚度30-40 um
表八 不同工艺条件下的烘烤色差
A：230℃X10min为标准板考察同一温度不同时间的色差（⊿E）
15min 20min 30min
T-1 0．65 0．7 0．9 国外一 0．2 0．3 0．4 国外二 0．9 1．1 1．25
B： 240℃X10min为标准板考察同一温度不同时间的色差（⊿E）
15min 20min 30min T-1 0．35 0．4 0．9 国外一 0．4 0．5 0．9 国外二 0．3 0．5 0．9
C：250℃X10min为标准板考察同一温度不同时间的色差（⊿E）
15min 20min 30min T-1 0．5 0．6 1．75 国外一 0．4 0．9 1．85 国外二 0．6 0．8 1．9
D：分别以各自230℃X10min为标准板考察不同工艺的色差（⊿E） 230℃X15min 230℃X20min 230℃X30min 240℃X10min 240℃X15min 240℃X20min 240℃X30min 250℃X10min 250℃X15min 250℃X20min 250℃X30min T-1 0．65 0．7 0．9 0．7 0．85 0．9 1．7 1．2 1．4 1．7 2．8 国外一 0．2 0．3 0．4 0．5 0．4 0．6 0．8 0．85 0．85 1．2 2．8 国外二 0．9 1．1 1．25 0．55 0．8 1．0 1．2 1．15 1．55 1．7 2．5 从以上结果来看，PVDF T-1在耐烘烤色变方面同国外二非常接近，国外一耐烘烤色变方面相对最好。
五 批次稳定性
作为一种工业涂料用树脂，批次的稳定性是非常重要的。内蒙万豪在生产PVDF T-1除了严格控制原料和工艺外，还非常的重视出厂检测，除了PVDF树脂本身的出厂指标，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。
六 结束语
上文对简单介绍了PVDF 涂料的组成以及各组成的功能，对万豪PVDF T-1氟碳树脂在
涂料配制，涂膜性能，工艺性等相关指标同国外同类产品进行了比较。初浅的探讨了评价PVDF树脂的要点，简单介绍了万豪T-1氟碳树脂的相关性能。随着国产PVDF树脂性能的提高以及国内PVDF涂料应用的日益广泛，希望能有更多的同行在PVDF涂料配方设计，生产工艺，施工应用方面做更进一步的研究，从整体上提高国产PVDF树脂的应用水平
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