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  • 氟碳粉末涂料种类与性能又怎样的关系?

  • 内容出处:http://www.sdhysf.com时间2014-07-26 02:41作者admin浏览次数
 
 
摘要:简要介绍了我国粉末涂料的发展现状、重点介绍了氟碳粉末涂料的种类和发展,概述了热塑性和热 固性氟碳粉末涂料性能,对两类氟碳粉末涂料做了各种性能比较,简单介绍了两类氟碳粉末涂料在 工业领域的应用。
 
关键词:氟碳;粉末涂料;热固性;热塑性;性能;应用
 
中图分类号:TQ633 文献标识码:B 文章编号:1007 -9548(2006)05 -0008 -03
Remark on the Relationship Between the Categories and Performances of Fluoro - Carbon Powder Coatings
 
GONG Yong — zhong, Huang Zhi — xiang
Abstract: Development situation of powder coatings in China is briefly introduced. Catergories and developments of fluoro - carbon powder coatings are focused. The performances of thermoplastic and thermoset fluoro - carbon powder coatings are reviewed and compared. The applications thereof are described.
 
Key +,%—#: fluoro - carbon, powder coatings, thermoset, thermoplastic, performance, application
i 引言
 
我国粉末涂料工业自20世纪90年代以来,由于 国内家电与家具行业的崛起,使其发展进入快车道。 粉末涂料的研究、开发、生产工艺、涂装设备、施工应用 均取得了突破性进展,粉末涂料的产量大幅度增加。 全国涂料涂装专业委员会的行业数据统计:2002年我 国热固性粉末涂料产量达到27万t,首次超过美国而 位居世界第一。2003年我国热固性粉末涂料产量达到 34万t,年增长率为25%,是全国涂料产量增长率的2 倍多(2003年我国涂料产量首次超过200万t,年增长 率达到11% ),我国已成为世界粉末涂料生产大国。专 家预测,2010年我国粉末涂料市场需求将达到40万 —45 万 t。
 
我国现有粉末涂料制造商有1 500-2 000家,国 外著名的杜邦、阿克苏•诺贝尔、PPG、老虎(Tiger)等
收稿日期:2005 -07 - 18
 
作者简介:巩永忠(1975 -),男,本科,工程师,毕业后一直从事 氟树脂及涂料的开发与研究,现从事氟碳粉末树脂及涂料的研 究,已发表研究论文多篇。
公司都在我国建立了生产基地。产品品种也打破了单 一环氧粉末的格局,环氧/聚酯粉末涂料占据主导地 位,丙烯酸、聚氨酯粉末涂料也崭露头角。与国际粉末 涂料企业牌号多、精细化、能很好地满足客户对涂膜各 项性能的需求相比,我国的粉末涂料可商品化的品种 少,且系列化、精细化不够,专用粉末涂料还相当薄弱, 环氧聚酯混合型粉末涂料占80%,而特种粉末涂料小 于2%,且还未形成规模化生产。
 
氟碳涂料由于具有多种优良性能,在涂料工业发 展中一枝独秀,特别是耐化学性、耐热性及耐候性大大 优于其他涂料品种,有很大的市场应用前景。氟碳粉 末涂料是近十几年发展起来的新型粉末涂料,生产具 有相当的技术难度,即使在欧美也只有两三家大涂料 商生产供应,国内氟碳粉末涂料的开发基本处于空 白。目前,全球产量不到1万t。我国和东南亚地区对 氟碳粉末涂料的潜在需求量已接近美国和欧洲水平。 氟碳粉末涂料主要有两大类,一类是以PVDF(偏氟乙 烯)、ETFE(乙烯-四氟乙烯共聚物)、ECTFE(乙烯-三氟氯乙烯共聚物)等树脂为基料的热塑性氟碳粉末 涂料;另一类是以三氟氯乙烯/四氟乙烯和乙烯基醚
 
 
或乙烯基酯类单体共聚的热固性氟碳粉末涂料,近年 来发展十分迅速。
 
2热塑性氟碳粉末涂料 2.1开发现状
 
热塑性氟碳粉末涂料发展到现在主要有三大类产 品:PVDF、ETFE、ECTFE。PVDF氟碳粉末涂料在应用 时需要和罗门哈斯公司生产的专用丙烯酸树脂以7 : 3 混合复配。PVDF树脂在世界上共有3家主要生产商: 比利时的Solvay公司、意大利的Ausimont公司及 ATOFINA公司,世界年产量超过2万t。国内上海三爱 富公司生产PVDF粉末树脂,但其产品质量与国外相 比还有较大差距。ETFE粉末树脂的生产商主要有美 国杜邦、Dyneon;日本大金、旭硝子,世界年产量超万 吨。国内中科院上海有机所从20世纪60 - 70年代开 始研究开发该产品,80年代成功开发出ETFE粉末涂 料,但在国内没有实现产业化。美国Ausimont公司是 世界上惟一生产ECTFE的公司,年产量3 000多t,主 要用于化工重防腐、半导体工业、化工、食品及医药工 业的生产设备。国内仅有大连振邦氟涂料股份有限公 司和中科院上海有机所对该产品进行了深入研究,项 目已完成中试规模放大研究。
 
2.2性能、应用领域及发展局限性 2.2.1 性能
 
热塑性氟碳粉末涂料具有优异的综合理化性能, 可抵抗盐酸、氟硼酸、硫酸以及氢氧化钠等介质腐蚀。 涂层黏着牢固、坚韧、无针孔,表面光洁不沾垢,显示了 优良的耐腐蚀性能。对一些无机溶液(包括水和盐溶 液)具有优良的稳定性。同时氟碳粉末涂料对气体还 具有低的渗透性能。3种氟碳粉末涂层的耐化学性能 比较见表1。3种热塑性氟碳粉末涂料对各种气体的 渗透系数见表2。
表1 3种氟碳粉末涂层的耐化学品性能比较
品种 ECTFE ETFE PVDF
98/硫酸 U U S
37/盐酸 U U U
50/氢氧化钠 U U A
50/硫氢化钠 U U A
100/氯气 S S S
50/次氯酸钠 U S S
65/硝酸 S A A
 
注:U—无影响;S—轻微影响;A—反应腐蚀。
2.2.2应用领域
 
由于热塑性氟碳粉末涂料具有优异性能,现已被 广泛应用于化工、石油的排水、洗涤、污水处理系统,以 及装置的化学清洗系统、化学药品的分配系统等。例如,
在氯气洗涤塔里如使用乙烯基树脂涂层,由于介质能渗 透过树脂层的玻璃钢层,导致了腐蚀损坏,最多只能有3 年使用寿命。如果采用了 ECTFE涂层,使用8年以后, 还像新的一样。其次,ECTFE氟碳粉末涂料可用于氢氟 酸输送管路等重防腐领域,还可重新涂装或修复旧设 备。ETFE涂层还可用于涂装罐体及反应釜衬里等。
表2 3种氟碳粉末涂层的渗透系数
气体 温度/C ECTFE PVDF ETFE
氧气 25 3278 546 1873
100 62446 78058 89767
氮气 25  100 2186  25759 468  49957
25 148310 14050 546406
100 1717280 28100000 5464000
25 468 2185 10540
氯气 45 2810 10150 26540
100 156100 273200 210750
25 2100 10930 29660
氯化氢 45 10150 37470 60880
100 288800 507470 296600
25 3120 5300 7650
硫化氢 45 10150 20300 19500
100 132700 343460 156100
 
2.2.3应用局限性
PVDF、ETFE和ECTFE等氟碳粉末涂料虽然各项
 
性能优异,但因其施工困难,烘烤温度高(一般为 250 - 300 7 ),静电喷涂较困难(一般需要热喷涂),而 且其树脂颜料分散性差、光泽低、表面铅笔硬度低、遮 盖力差,表面质感和光洁度与普通环氧、聚酯粉末涂料 相比有较大差距,用途较窄。涂料装饰性能较差,只能 作某些特殊用途,成为了涂料中的贵族,在粉末涂料中 所占的比例非常小。同时热塑性氟碳粉末推广应用困 难的主要原因是价格高和涂层制备困难,涂层的使用 性能与氟树脂本身的性质不匹配,以致涂层产品的使 用性能与价格不匹配,国内还没有形成氟碳粉末涂料 的系列产品。
 
3热固性氟碳粉末涂料 3. 1 开发现状
 
1991年,新西兰ORICA粉末涂料公司首次开发 出以PVF3氟烯烃-乙烯基醚为基体的热固性氟树脂 粉末涂料,其颜料分散性优且100 °C左右熔融,可用一 般粉末涂装方法施工。20世纪末,日本大金和旭硝子 公司相继开发出以氟烯烃-乙烯基醚为基体的热固性 粉末氟涂料,并建成了工业化装置,开始推广应用。国 内机构还没有发现研究或生产PVF3热固性氟树脂粉 末涂料的专利文献和报道。日本旭硝子株式会社生产
 
2006. 05现代涂料与涂装 9
由图4可知,随着固化剂含量的增大,涂层的附着 力先增大后减小,固化剂含量增加,环氧树脂的固化效 果提高,因而涂层的附着力增大。然而固化剂含量进 一步增加,涂层脆性增大,附着力降低;随着氧化铬含 量的增加,涂层的附着力增大,说明经NDZ -311处理 的氧化铬的偶联效果好;随着聚四氟乙烯含量的增加, 涂层的附着力先增大后减小,是因为聚四氟乙烯中含 极性基团,有助于涂层附着力的提高,所以随着聚四氟 乙烯含量在0. 8~1.0 g之间变化时涂层的附着力是 增大的,但是聚四氟乙烯的量继续增加偶联剂对其偶 联效果降低,其极性基团对附着力的影响发挥不了作 用,因此导致附着力呈下降趋势。
 
由图5可知,随着固化剂含量的增大,涂层的耐磨 性先增大后减小,固化剂的含量增大,环氧树脂与固化 剂固化效果提高,涂层的硬度增大,耐磨性提高,然而 固化剂含量大于1. 5 g时,涂层的脆性增大,耐磨性降 低。随着氧化铬含量的增加,涂层的耐磨性提高;氧化 铬属硬质颗粒,耐磨性好,分布在涂层表面,涂层与钢 轮对磨时,钢轮先与氧化铬摩擦,因而耐磨性提高;聚 四氟乙烯和二硫化钼属减摩材料,能在一定程度上降 低磨损。但在钢轮旋转1 000转的条件下,减摩材料没 有完全发生作用,聚四氟乙烯较二硫化钼摩擦系数低, 其发挥主要减摩作用。
 
由图6可知,随着固化剂含量增加,固化剂与环氧 树脂交联程度增大,因而涂层的硬度增大;随着氧化 铬、二硫化钼含量的增加,涂层的硬度增大,氧化铬、二 硫化钼等硬质颗粒分布在涂层表面,能增加其硬度;聚
四氟乙烯本身的硬度较低,故涂层的硬度会下降⑴。
 
4结论
 
本试验分别对环氧树脂及聚氨酯为基料制成的涂 层进行了研究及测试。所制得的聚氨酯涂层由10 g聚 氨酯;3滴催化固化剂二丁基二月桂酸锡;1 g氧化铬; 1 g聚四氟乙烯;0. 2 g 二硫化钼;4滴KH - 550组成。 环氧涂层由10 g环氧E-44; 1.5 g环氧固化剂JA-1; 1.2 g氧化铬;0. 6 g聚四氟乙烯;0. 2 g 二硫化钼组 成。根据测试结果可以看出2种涂料都具有优良的硬 度、附着力、耐磨性和耐蚀性,就其二者比较而言,聚氨 酯的耐磨性优于环氧涂层,而环氧涂层的硬度和附着 力又比聚氨酯涂层的优越,由于它们不同的优越点,可 以将其应用于不同的场合,增强设备的使用性能及使 用寿命。
 
参考文献:
 
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[3]田军,薛群基.复合涂层表面能和机械性能研究[J].涂 料工业.1997,(7) :16-17. O
 
(上接第10页)而且其树脂颜料分散性差,光泽低,表 面装饰性差。只能用于化工重防腐领域或特殊场合。
 
热固性氟碳粉末涂料特性:颜料分散性优异、烘烤 温度和涂装工艺与普通粉末涂料相似;优异的耐化学 性能、耐候性、高装饰性。应用领域:桥梁、门窗、围墙、 家用标色材料等建筑材料、汽车车体、家电产品。
 
从性能和应用领域等方面比较可以看出,随着我 国国民经济稳步增长和人民生活水平的不断提高,作 为粉末涂料中高档涂料代表之一,热固性氟碳粉末涂 料的研究开发将成为今后氟碳粉末涂料开发的又一热 点和亮点,有着极大的市场发展潜力。
 
5 结语
 
氟碳粉末涂料在粉末涂料行业中所占的比例不 大,但在工业和科学技术上人们仍表现出浓厚的兴 趣。随着国内科研院所和企业在该研究领域研发水平 的不断深入和提高,今后会开发出更多符合市场和社 会需求的氟碳粉末涂料品种。
 
国内氟碳粉末树脂和涂料的开发研究还存在不少 问题,一些关键技术有待进一步深入研究和开发,应用 推广还须加大力度。可以预料,氟碳粉末涂料将越来越 多地应用在国民经济的各个领域。 O
 
2006. 05现代涂料与涂装
1.0 1.5 2.0 0.8 1.0 1.2 0.8 1.0 1.2 0.2 0.4 0.6
 
固化剂/g 氧化铬/g 聚四氟乙稀/g 二硫化钼/g
 
图6各因素对环氧涂层硬度的影响
 
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