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水性氟碳涂料的合成原理

发布时间:2021-07-21 点击数:17 【想了解更多氟碳漆的内容,请咨询:13589217101(同微信)】

因为含有碳氟聚合物中的C-F键,具有高键能(486 KJ/mol),且氟原子半径小、电负度(4.0)大、极化率低等特点,赋予它许多优良的性能。因此,氟碳涂料具有超耐气候老化、耐化学腐蚀、极稳定等特点,比市场上流行的聚氨酯、有机硅、丙烯酸树脂涂料更具优异的性能,在建筑领域、大型构筑物、交通运输、户外标志等领域的应用。

近年来, VOC (volatile organic compounds,挥发性有机化合物)的排放开始受到严格控制,氟碳涂料的水性化已经成为一种趋势。

合成单体

用金属防腐的保护层方法制备水性氟碳树脂时,单体可以分为含氟单体和非氟单体,常见的是四氟乙烯、三氟氯乙烯、偏二氟乙烯、氟乙烯、六氟丙烯、氟烷基乙烯(丙烯基)酯或醚等。该含氟烯烃单体的均聚物或共聚物虽然具有耐高温、耐候性、试剂稳定性,但也存在加工困难、需要在高温下成膜等缺点。为获得常温、中温固化的氟碳树脂,需与非氟单体共聚,以降低其结晶性。

其中乙醚、羧酸乙酯、丙烯酸酯等是水性氟碳树脂中常见的非氟单体。乙酸乙烯酯主要有环己基乙烯基醚、羟丁基乙烯基醚等;乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯等;丙烯酸酯主要有丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯等;丙烯酸酯等。

合成乳液

氟碳乳液的制备与普通乳液相似,常用的有4种方法:

1溶液聚合

将含氟烯烃等共聚单体溶于溶剂中,在油性引发剂存在下聚合,再在乳化剂保护下用机械力高速搅拌,使树脂分散于水中形成水性氟碳树脂,属于油转水树脂。这类产品通常含有少量溶剂、较低的技术门槛,并且为了与 VOC法规相一致,通常需要去除溶剂。

2乳液聚合

乳胶聚合是由氟烯烃单体和其他共聚单体与乳化剂、调节剂等混合,在引发剂存在下,直接在水中进行乳液聚合,目前主流 FEVE乳液主要是用这种方法制备的,即用三氟氯乙烯基单体与不含氟乙烯醚单体进行自由基乳液

三核壳乳液聚合

-壳乳液聚合是通过选择具有不同性能的单体,通过调整所需的配比,达到满足胶乳微粒特殊性能的方法。在解决涂料中使用乳胶具有发软、粘、耐污垢等缺点的同时,也解决了氟碳聚合物结晶性好、玻璃传递温度高、涂布难加工等问题,并可制备低温能成膜的氟碳树脂,使其应用范围更广。

4.非皂聚合

无皂聚合是一种合成方法,可减少乳化剂使用或不需要常规乳化聚合,从而提高树脂的耐水性、耐污性等。用于水溶性氟碳树脂的制备可以改善其物化性能,尤其能显著改善其耐候性和耐水性。非皂化聚合产物通常是以分散形式为主,通过对大分子主链的修饰,将树脂聚合成水溶液,使其带酸基团分散于水中。

近年来,我国建筑市场发展迅猛,建筑外墙涂料的需求量急剧上升。例如,北京对建筑外墙涂料明确规定:耐老化性能必须在15年以上,所用材料毒性小,这给水性氟碳涂料的发展带来了巨大的商机。水基氟碳涂料中氟乳液的合成、配套助剂的研制、配套体系的优化、施工工艺的改进将是今后研发的重点。

 

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