納米CaCO3改性氟樹(shù)脂涂料的制備

　　摘要:研究了活化納米CaCO3及通過(guò)加入納米CaCO3和白炭黑改善常溫固化型氟樹(shù)脂涂料所存在的固化時(shí)間長(zhǎng)、柔韌性和流平性差等不足,結(jié)果表明:加入納米CaCO3和白炭黑改善了常溫固化型氟樹(shù)脂涂料性能及涂裝工藝性能。納米CaCO3加入量為2%,白炭黑加入量為0.5%,氟樹(shù)脂涂料涂膜表干時(shí)間<1h,實(shí)干時(shí)間23h,柔韌性1級(jí),流平性也得到改善。

　　關(guān)鍵詞:氟涂料;納米碳酸鈣;固化時(shí)間;柔韌性;流平性

　　引言

　　氟涂料主要有三類(lèi):烘烤型、常溫固化型和水性氟涂料,目前廣泛使用的是常溫固化型氟涂料[1]。但實(shí)際應(yīng)用中,常溫固化型氟涂料常常表現(xiàn)出固化時(shí)間長(zhǎng)、柔韌性不足、流平性差。本文研究了通過(guò)加入納米CaCO3和白炭黑改善常溫固化型氟涂料所存在的不足[2-3]。

　　1.實(shí)驗(yàn)

　　1.1原料

　　實(shí)驗(yàn)所用原材料如表1。

　　表1所用原材料名稱(chēng)、規(guī)格及來(lái)源

　　1.2氟樹(shù)脂涂料及試板制備

　　納米CaCO3的活化:稱(chēng)取一定量偶聯(lián)劑用石油醚充分溶解,加入納米CaCO3充分?jǐn)噭蚝?再將石油醚蒸出,干燥后,得活化的納米CaCO3。

　　氟涂料配制:將氟樹(shù)脂、顏填料、溶劑按一定比例在高速攪拌機(jī)中充分混勻后,在砂磨機(jī)中研磨至細(xì)度小于15μm制成甲組分;將固化劑與醋酸乙酯/醋酸丁酯按一定比例制成乙組分,按n(—NCO)∶n(—OH)=1.1∶1將甲乙組分混合。加適量稀釋劑調(diào)整氟樹(shù)脂涂料黏度至18～20s,噴涂制板。

　　1.3性能測(cè)試

　　納米CaCO3活化指數(shù)測(cè)定:稱(chēng)取10g樣品放入盛有150mL蒸餾水的燒杯中,用玻璃棒攪拌使其溶解充分,靜置1h,然后將沉降的試樣取出用真空抽濾泵抽濾,將抽濾后的樣品放入烘箱烘干,將烘干后的試樣用電子天平稱(chēng)量后,放入試樣袋中貼上標(biāo)簽。活化指數(shù)=(10-沉入杯底的粉料的質(zhì)量)/10×100%氟涂料性能:按表2檢驗(yàn)氟樹(shù)脂涂料性能;貯存穩(wěn)定性:存放半年,檢查有無(wú)沉降。如沉淀在攪拌后恢復(fù)均勻,根據(jù)沉淀量分為“輕度、沉淀和重沉淀”。

　　表2檢驗(yàn)項(xiàng)目及檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

　　2.結(jié)果與討論

　　2.1納米CaCO3的活化性

　　納米CaCO3是親水性的,與溶劑型氟樹(shù)脂涂料相容性很差,使用前須對(duì)其進(jìn)行表面活化(偶聯(lián))處理,以改善與溶劑型氟樹(shù)脂涂料的相容性。表3為不同偶聯(lián)劑的活化指數(shù)。從表3看出:在偶聯(lián)劑中KH-570活化指數(shù)最高,表明使用該偶聯(lián)劑對(duì)納米CaCO3進(jìn)行表面活化處理可將其表面由親水性變?yōu)槭杷?,KH-570[γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷]中的丙烯酰氧能與CaCO3有效地形成范德華結(jié)合力,而其親油性基團(tuán)—丙基三甲氧基硅烷又能與氟樹(shù)脂通過(guò)范德華力使分子鏈相互纏繞在一起,即有效地使納米CaCO3顆粒表面變成親油性,有利于納米CaCO3在非極性的氟樹(shù)脂中均勻分散。圖1為KH-570用量對(duì)活化指數(shù)的影響。

　　圖1KH-570用量對(duì)活化指數(shù)的影響

　　圖1表明:隨活化用偶聯(lián)劑用量增加,活化指數(shù)增加。當(dāng)用量達(dá)到2.0%時(shí),活化指數(shù)達(dá)到99.6%,顆粒表現(xiàn)出強(qiáng)疏水性。

　　表3活化指數(shù)的測(cè)定

　　2.2納米CaCO3用量對(duì)氟涂料性能的影響

　　表4表明納米CaCO3用量對(duì)氟涂料性能的影響。從表4可以看出:隨納米CaCO3用量的增加,氟樹(shù)脂涂料的干燥時(shí)間、柔韌性及流平性均得以改善。因?yàn)楦弑砻婊钚缘募{米CaCO3及偶聯(lián)劑硅烷對(duì)氟涂料有催干作用,使其表干和實(shí)干時(shí)間縮短。另一方面,經(jīng)處理后的具有兩親性的納米CaCO3使氟樹(shù)脂的氟分子鏈間的相互作用力減弱,氟分子鏈間相互纏繞減輕,分子鏈規(guī)則排列減少,這些因素會(huì)使氟涂料的流動(dòng)性(流平性)和漆膜的柔韌性得以改善。

　　2.3白炭黑的影響

　　表4納米CaCO3用量對(duì)氟涂料性能的影響

　　注:體系中無(wú)白炭黑。

　　白炭黑有增加涂料流動(dòng)性、粘合性(防沉淀)和分散性等作用。表5為白炭黑用量對(duì)涂料性能的影響。

　　表5白炭黑用量對(duì)氟涂料性能的影響

　　注:體系中無(wú)納米CaCO3

　　從表5看出:隨著白炭黑用量的增加,氟涂料的貯存穩(wěn)定性改善,其用量為0.5%時(shí),貯存1年仍無(wú)沉淀現(xiàn)象。因其改善了粉料的潤(rùn)濕性、分散性,并有增稠作用;增加白炭黑的加入量,柔韌性和流平性也得以改善,在加入量為0.5%時(shí)為最好。而后再增加情況不理想。這是因用量過(guò)多導(dǎo)致觸變性較強(qiáng),影響了分散性(甚至呈凍狀)。

　　2.4改性前后氟涂料的性能比較

　　加入2.0%納米CaCO3、0.5%白炭黑改性前后氟涂料的綜合性能如表6所示。

　　表6改性前后氟涂料的性能比較

　　3.結(jié)語(yǔ)

　　(1)納米CaCO3表面活化(偶聯(lián))處理較重要,偶聯(lián)劑KH-570適合于氟樹(shù)脂涂料,用量為納米CaCO3的2.0%效果最佳。(2)經(jīng)納米CaCO3改性氟樹(shù)脂涂料的干燥時(shí)間、柔韌性及流平性均得以改善。(3)經(jīng)白炭黑改性氟樹(shù)脂涂料的貯存穩(wěn)定性改善。(4)活性納米CaCO3用量為2.0%及白炭黑用量為0.5%時(shí),改性后氟涂料的表干時(shí)間<1h,實(shí)干時(shí)間為23h,柔韌性達(dá)到1級(jí),流平性達(dá)10級(jí),貯存穩(wěn)定性達(dá)1年