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新型丙烯酸改性氟树脂体系

摘要介绍了丙烯酸/氟树脂/聚氨酯建筑涂料的基本组成、制备及性能检测，探讨了丙烯酸树脂与氟树脂及聚氨酯固化

剂等对涂料性能的影响。

关键词丙烯酸氟树脂聚氨酯建筑涂料

1 前言

氟树脂分子中化学结合力特别强的C-F键的存在，加上氟原子体积大而具有空间位阻，主链的稳定性大大增强，使得氟树脂

具有优异的耐候性、耐化学品性、耐腐蚀性和耐高低温性能[1]。这类树脂配制成涂料后所得涂层更能体现氟树脂优异的保护性能，

涂层还可能显示出低摩擦系数和耐污染性等特点，满足了高层建筑、桥梁、不粘制品等不同应用领域对表面性能的特殊要求

[2][3][4]。

近年来，随着氟树脂和氟树脂涂料研究地不断深入，氟树脂涂料作为长效耐候性保护涂料在建筑领域的应用引人注目[5]。如重庆嘉陵江大桥、上海浦东机场、东方明珠电视塔、北京国际机场等重点工程均采用氟树脂涂料涂覆，装饰保护效果显著。但氟

树脂涂料价格较高，推广应用受到一定的限制。采用丙烯酸树脂改性氟树脂制得的涂料既有优异的保光保色和户外耐久性，又有

极好的耐化学品性、耐污染性、耐腐蚀性和耐极端恶劣气候性，且其成本远较氟树脂涂料低，因而在高层建筑、桥梁、工业设施、

军用飞机、车辆、军用设施的伪装等领域具有广阔的应用前景。

本文以丙烯酸改性氟树脂体系作为研究对象，采用聚合物共混工艺，与聚氨酯固化剂制成室温自干型聚合物涂料，拓宽了应

用领域，考察了各种因素对涂料性能的影响。

2 试验部分

2.3 主要原材料

本文选用国产的丙烯酸类单体、氟树脂、Bayer公司脂肪族多异氰酸酯固化剂、Du Pont公司钛白粉、Byk公司助剂等作为主要原材料，所用二甲苯、酯类、酮类溶剂均为工业品。

2.4 树脂的合成

采用溶液聚合工艺，以过氧化二苯甲酰（BPO）为引发剂，单体转化率达到98%以上为终点，制得含羟基丙烯酸树脂，然后

在120℃加入氟树脂溶液进行热混合，得到固体含量为55%左右的丙烯酸/氟树脂，待用。

2.5 涂料的制备

按配方量将上述合成的丙烯酸/氟树脂溶液与各种颜料、体质颜料、润湿分散剂等混合均匀，研磨，当细度达到规定要求后，

加入其它物料（树脂、流平剂、消泡剂、溶剂等），调整涂料粘度在80～120秒（涂-4/25℃），固体含量为50～60%。

上述制备的涂料在施工前与Bayer公司的脂肪族多异氰酸酯固化剂（如Desmodur N75或N3390等）按规定比例混合均匀，熟化20～30min后使用。

表1 丙烯酸/氟树脂涂料的配方

原料名称

重量百分数/ %

组分一

丙烯酸/氟树脂40～65

颜、填料20～40

分散剂0.2～1.0

流平剂0.2～0.5

消泡剂0.2～0.5

溶剂适量

合计100

组分二

Desmodur N75或N3390 8～15

2.6 涂料的技术指标及检测结果

丙烯酸/氟树脂/聚氨酯涂料分为高光型（Ⅰ型）和亚光型（Ⅱ型），技术指标及检测结果如表2所示。

表2 丙烯酸/氟树脂/聚氨酯涂料的技术指标及检测结果

项目

技术指标检测结果

Ⅰ型Ⅱ型Ⅰ型Ⅱ型

在容器中的状态搅拌混合后无硬块，呈均匀状态合格

施工性涂刷无障碍合格涂膜外观涂膜外观正常合格

干燥时间≤　

表干 min 30 30 20 实干 h 24 24 20 完全固化 d 7 7

光泽（60°）≥9030～70 95 40

铅笔硬度≥H 2H

划格附着力100/100 100/100

柔韧性 mm 1 1

冲击强度cm 50 50

耐水性（144h）不起泡、不脱落720h不起泡、不脱落

耐碱性（饱和Ca（OH），500h）不起泡、不脱落720h不起泡、不脱落

耐洗刷性次≥ 3000 ≥3000

耐人工老化性（800h）级

粉化 1 1500h无粉化

变色 1 1500h 1级

涂层耐温变性（10次）无异常合格

2.7 几种涂料体系的性能比较

丙烯酸/氟树脂/聚氨酯涂料与氟树脂涂料、双组分丙烯酸脂肪族聚氨酯涂料、丙烯酸外墙涂料的铅笔硬度、耐人工老化性、耐

碱性、耐水性、耐污染性等方面的性能比较列于表3中。

3 结果与讨论

下面从丙烯酸树脂与氟树脂相容性及共混比例、固化剂种类及配比（NCO/OH）、PVC值等几个方面探讨其对涂料性能的影

响。

3.1丙烯酸树脂/氟树脂相容性及共混比例

共混树脂的相容性对涂料的性能有重要影响。根据分子结构的相似相容原理，我们通过控制丙烯酸树脂的分子量及分子量分

布、羟基含量、玻璃化温度（Tg）等方法获得了与氟树脂相容性好的羟基丙烯酸树脂。

丙烯酸树脂与氟树脂的共混比例对涂膜的最终性能影响较大。氟树脂比例越低，涂层的耐污染性、耐化学品性、耐久性越差，反之，则涂膜表面硬度较低且成本较高。我们通过试验确定丙烯酸树脂/氟树脂共混比例为45/55时，涂膜综合性能较为优异。

3.3 固化剂的种类及比例（NCO/OH）

我们选择耐候性优异的脂肪族多异氰酸酯（Bayer公司Desmodur N75或N3390）作为该体系的固化剂。冬季时采用Desmodur N3390或与Desmodur N75拼用，涂膜干燥时间缩短，性能更好。

固化剂的配比（NCO/OH）决定涂膜的交联密度，也就决定着涂膜的最终使用性能。交联密度越大，涂膜耐化学品性、耐污

染性、耐久性越好，表面硬度越大，但韧性越差；反之，则耐化学品性、耐污染性、耐久性越差，且表面硬度越低，强度越差。

我们通过试验确定NCO/OH=1.1～1.3较为适宜。