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1、引言
我国经济持续快速的发展带动了涂料工业的进步和发展。近几年，氟树脂涂料技术逐渐成熟，市场需求日益增多。氟树脂涂料以其优异的耐候性、耐腐蚀性及抗污染性等一系列优点，已被越来越多地应用于建瓶、机械、设备、体育设施、大型钢结构等领域。2005年9月22日，备受关注的北京2008年奥运会主体育场??国家体育场(简称“鸟巢”)钢结构防腐涂料招标终于尘埃落地，大连振邦公司 的氟碳配套防腐涂料以绝对优势一举中标。
实际上振邦在2004年就瞄准了“奥运”这个涂料大市场，积极着手做一些前期技术准备，例如：新氟树脂的开发，国内外主要厂商氟树脂的对比试验，研制、开发耐腐蚀性更好的无机富锌底漆，选择高性能、耐黄变的异氰酸酯交联剂等工作。本文着重就氟碳金属漆和罩面氟碳清漆的研制进行小结和讨论。
2、氟碳金属漆和罩面氟碳清漆的研制
2.1 “鸟巢”钢结构防腐对配套涂料主要性能的要求
“鸟巢”钢结构防腐涂料招标文件中对配套涂料的王要性能要求如下：
(1)防护年限：25a，长效防腐，抗紫外线、雨水、冰雹、风沙;
(2)抗红外线辐射：颜色为金属银灰色，对红外线反射能力强，太阳辐射吸收系数不大于0.45;
(3)抗紫外线辐射：紫外线人工加速老化试验6000h，保光率大于90%，、变色△E≤1.0;
(4)耐大气老化性：防静电、不吸尘，抗沾污性强，耐磨性不大于60mg/1000r;
(5)耐腐蚀：耐盐雾试验5000h，无明显变化;
(6)耐干、湿、温变腐蚀：NORSOK M-501(挪威标准)4200h，划痕腐蚀不大于1mm。
以上6项指标要求除了最后2项需要由富锌底漆和环氧云铁中涂漆来保障以外，其余4项指标都要靠高性能的氟碳面漆来满足“鸟巢”工程的要求。
2.2 技术路线的确定
为保证“鸟巢”钢结构涂层具有25a的长效使用寿命，选择性能优异的防腐涂料、合理的涂料配套体系、严格的涂装施工是确保钢结构使用寿命的关键因素。对于氟碳面漆而言，选择合适的成膜物质及确定恰当的-NCO/-OH物质的量的比在配方设计中尤其重要。
2.2.1 氟树脂的筛选
目前，国内外生产的各种牌号的FEVE氟树脂品种很多，从几个主要厂商的代表性树脂品种中进行筛选，通过QUV人工加速老化试验，筛选适用于氟碳金属漆和氟碳罩光清漆的氟树脂。6种国内外FEVE氟树脂的基本特征见表1。用6种FEVE氟树脂分别配制成铝粉金属漆和罩光清漆进行QUV人工老化试验。试验结果见图1(略)和图2(略)。
表1 6种氟树脂的基本特征
|
序号 |
树脂类型 |
氟含量 |
生产商 |
|
A |
三氟氯乙烯/乙烯基醚 |
25.0 |
振邦 |
|
B |
三氟氯乙烯/乙烯基醚 |
25.9 |
日本旭硝子 |
|
C |
三氟氯乙烯/乙烯基酯 |
23.0 |
振邦 |
|
D |
三氟氯乙烯/乙烯基酯 |
24.0 |
国产 |
|
E |
四氟乙烯/乙烯基醚 |
35.0 |
日本大金 |
|
F |
四氟乙烯/乙烯基酯 |
34.5 |
国产 |
2.2.2 多异氰酸交联剂的筛选
在常规氟碳漆中，用HDI缩二脲(N75)作为交联剂。对于“鸟巢”这样的重大工程项目，要选择更好的交联剂。拜耳公司推荐耐候性和机械强度比N75更好的Desmodur N3390 BA和Desmodur N3375 BA/SN。两者都是HDI三聚体异氰脲酸酯，只是固体含量不同，考虑到施工和配料方便，N3375更合适。通过用N75和N3375按相同-NCO/-OH物质的量的比配漆，做性能检测和QUV老化试验。2种交联剂的规格特征见表2;2种交联剂的漆膜性能比较见表3;2种交联剂的漆膜QUV老化试验对比结果见图3(略)和图4(略)。
|
牌号 |
类型 |
固含量/% |
粘度(25℃)/mPa?s |
游离HDI/% |
NCO含量/% |
官能度 |
|
N3375 |
HDI三聚体 |
75 |
75 |
≤0.15 |
16.3±0.3 |
3.5 |
|
N75 |
HDI缩二脲 |
75 |
210 |
≤0.50 |
16.3±0.3 |
3.8 |
表3 2种交联剂配制的漆膜性能对比试验情况
|
检测项目 |
N75 |
N3375 BA/SN |
|
附着力/级
|
1 |
1 |
|
耐冲击性/cm |
50 |
50 |
|
漆膜硬度 |
2H |
2H |
|
耐10% H2SO4 |
7d无起泡、无脱落 |
20d无起泡、无脱落 |
|
耐10% NaOH |
7d无起泡、无脱落 |
10d无起泡、无脱落 |
|
耐3% NaCl |
6个月无起泡、无脱落 |
6个月无起泡、无脱落 |
|
耐水性 |
7d无变化 |
10d无变化 |
|
耐盐雾性(配套底漆) |
4000h无起泡、无脱落 |
5000h无起泡、无脱落 |