69鐵路鋼橋用氟碳涂料耐候性能研究

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1、《七屆會》征文-功能復(fù)合材料鐵路鋼橋用氟碳涂料耐候性能研究*劉含茂，曾凡輝，姜其斌，郭舜華（株洲吋代新材料科技股份有限公司，湖南株洲412007）摘要：以四氟型氟碳樹脂為基料，制得了具有優(yōu)異耐候性能的氟碳涂料。研究了不同樹脂、固化劑、鈦白粉對氟碳涂料耐候性能的影響，通過SEM對戶外暴曬后的不同漆膜表面狀況進(jìn)行了表征。結(jié)果表明當(dāng)選用四氟型氟碳樹脂、三聚體型異氯酸酯固化劑、包膜金紅石型鈦白粉，氟碳面漆的耐人工加速老化可達(dá)4000h,戶外暴曬30個月后漆膜表面基本無變化，光澤保持率在90%以上。關(guān)鍵詞：氟碳涂料；耐候性能；人工加速老化；鐵路鋼橋中圖分類號：文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A1、引言分子主鏈

2、或側(cè)鏈含有氟碳鍵（F-C）的聚合物為氟碳樹脂。氟碳樹脂涂料具有優(yōu)異的耐候性能，在國外經(jīng)過驗證，耐候性能達(dá)到20年之久⑴，主要由于其分子中的碳氟鍵鍵能是己知鍵能中最高的。氟碳樹脂中的F-C鍵的鍵能為485kJ/mol,F-C鍵非常穩(wěn)定。氟碳樹脂對太陽光紫外光區(qū)（220?400nm）中的長波可以透過95%以上，只有220nm及小于220nm波長的紫外光能破壞F-C鍵，但太陽光中這些短波紫外線所占比例很小，而且易被大氣臭氧層吸收。鐵路鋼橋一般都暴露在戶外大氣環(huán)境中，其維護(hù)周期一般為15?20年，其所用的涂料需有抗強(qiáng)紫外線輻射能力。鐵標(biāo)TB/T1527-2004規(guī)定其耐人工加速老化時間為

3、3000h以上。影響氟碳漆膜耐候性的因素很多，其中包括氟碳樹脂、顏料、固化劑的品種與類型等內(nèi)部因素；以及口光的作用、溫度的變化、大氣的組成、濕度等外部因素都能對漆膜起破壞作用。本文擬對影響氟碳漆耐候性能的因素進(jìn)行研究，制備適合鐵路鋼橋用的氟碳涂料。2、試驗部分2.1氟碳涂料的制備及工藝按配方量稱取氟碳樹脂、顏填料、助劑和混合溶劑，用高速分散機(jī)分散均勻，然后在砂磨機(jī)中研磨至細(xì)度W15pm,調(diào)整粘度40-60秒（ISO-6#杯），過濾出料。所制得的漆料組分與固化劑組分按4：1的比例（重量比）配制成氟碳涂料。"收到初稿日期：2010-08-20通訊作者：劉含茂作者簡介：劉含茂（1977

4、-）,男，重慶市人，工學(xué)博士，主要從事高分子材料和特種涂料的研究。2.2性能測試按國標(biāo)GB/T14522進(jìn)行。采用熒光紫外線/冷凝循環(huán)試驗方法。光源為UV-B(313nm)燈管，試驗條件為：UV光照：60°C,4h；冷凝:50°C,4ho按GB/T1766對結(jié)果進(jìn)行評價。按鐵標(biāo)TB/T1527-2004規(guī)定測試其它性能。3、結(jié)果與討論3.1不同樹脂對耐人工加速老化性能的影響鐵路鋼橋都暴露在戶外大氣環(huán)境中，其維護(hù)周期一般為15?20年，其所用的涂料需有抗強(qiáng)紫外線輻射能力。幾種不同類型樹脂的耐紫外光加速老化試驗色差(AE)和60°角光澤100°9S4%90J9085?8680J75-

5、7570-7065?6560-60曲線1：內(nèi)曲線2：曲線3：四H型KttWJK?I9I500100010001500泗250030003500%I.].]...].50150020002500300036004000時H(h)55J5550-0圖3.1紫外加速老化時間與色差關(guān)系圖Figure3.1RelationcurvesbetweenUV保持率變化試驗結(jié)果如圖3.1、圖3.2所示。圖3.2紫外加速老化時間與保光率關(guān)系圖Figure3.2ReIationcurvesbetweenUVacceIeratedagingtimeandglossretentionratioacceIe

6、ratedagingtimeandcolordifference從圖3.1和圖3.2可知，氟碳樹脂具有很好的耐人工加速老化性能。耐候性能大小順序為：四氟型氟碳樹脂〉三氟型氟碳樹脂〉丙烯酸樹脂。主要是因為氟碳樹脂中含有的C—F鍵的鍵能是目前已知化學(xué)鍵中鍵能最高的，其鍵能高達(dá)485kJ/mol,原子間結(jié)合力強(qiáng)，不易發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而被離解，所以耐候性好。氟碳涂料的超常耐候性與樹脂的含氟量直接相關(guān)，氟含量越高，其制備成涂料的耐老化性、耐化學(xué)性和耐久性越長⑵，三氟型氟碳樹脂是由三氟氯乙烯和乙烯基單體的共聚物，氟碳樹脂的氟含量僅為23%左右，而四氟型氟碳樹脂是由四氟乙烯和乙烯基單體的共聚物，

7、不含氯，分子中的氟含量可達(dá)27%左右，另外由于四氟型氟碳樹脂不含氯，其分子排列更規(guī)整，分子鏈不宜被紫外線光解斷裂，而三氟型氟碳樹脂由于含氯，分子排列沒有規(guī)律性，鍵能低的分子鏈段易被紫外線光解破壞⑶，故耐候性能比四氟型氟碳樹脂要差。由圖3.1、圖3.2可知，經(jīng)過4000h的紫外光老化試驗后，四氟型氟碳涂料的色差值小于5,保光率在80%以上。3.2不同固化劑對耐人工加速老化性能的影響不同的異氧酸酯固化劑由于其結(jié)構(gòu)和所含的活性官能團(tuán)不同，其與含輕基的樹脂交聯(lián)反應(yīng)后漆膜性能也有很大不同。