data-full-width-responsive="true"> 新型氟碳金属漆的生产工艺刘蓬军1 , 范娟1, 王淑贤2 , 李稳宏3( 1 西安市天然气总公司, 陕西西安710082; 2 陕西加力涂料工业责任有限公司, 陕西西安710032;3 西北大学化工学院, 陕西西安710069)氟元素处在元素周期表中第二周期第七主族, 原子半径小, 电负性最大, 因而氟碳树脂分子不易发生均裂, 具有良好的稳定性。利用氟碳树脂这一独特的优点, 再配以高档原料和助剂、通过先进的生产工艺配制出新型氟碳金属漆, 其耐热性、抗老化性、防腐性以及涂膜硬度、附着力、耐冲击、柔韧性等都优于传统涂料。例如日本旭硝子公司对氟碳金属漆在聚集太阳光加速耐风化性试验中经250万兰利的照射( 相当于在室外25 年) 后, 其光泽保持率仍显示出80% 以上的水平[ 1- 3] 。笔者针对国内缺乏氟碳树脂类涂料这一现实, 对其生产工艺进行了较系统的研究, 生产出了高质量的新型氟碳金属漆。1 实验部分1 1 主要原料三氟三氯乙烷, 西安中昊化工新材料研究所产品; 乙酸乙烯酯, 兰州石化公司产品;乙酸丁酯, 江苏三木公司产品; 铝粉浆( STAPA MOBILU X) , 德国爱卡公司产品; 蒂司巴隆( Disparloon 6900- 20X) , 日本楠本化成株式会社产品; 醋丁纤维素( CAB381- 0 5) , 西安捷德贸易有限公司出品; 铝粉定向剂(CATB- 215) , 广州尚华发展有限公司出品;聚丙烯酸流平剂( EFKA3777) , 西安迪帮化工有限公司出品。1 2 氟碳树脂的合成1 2 1 三氟氯乙烯单体的制备及改性制备 将三氟三氯乙烷和甲醇一并加入反应釜中, 在一定的温度和压力下, 通过锌粉脱氢反应生成三氟氯乙烯( CTFE) , 其质量分数一般在92% 左右, 其余是少量的未反应物和生成的杂质。反应过程如下:
采用水洗除去甲醇, 通过干燥除去水分, 用精馏除去高沸点生成物, 其纯度应控制在98% 以上。CTFE 在常温下是气体( 沸点为- 27 9 c ) ,故需经过冷凝加压成液体, 收集在钢瓶中以待用。改性 CT FE 在引发剂作用下可聚合为高分子物质( [ - CF2- CFCl- ] n ) , 其外观为白色固体或蜡状, 不溶于有机溶剂。通过引入有关基团改性可达到提高其在有机溶剂中的溶解度以及其
他性能的目的。一般用偶氮二异丁腈作引发剂,在聚合物分子中加入适量的乙酸乙烯酯、烯丙醇和十一烯酸。酯基的加入可降低CTFE 的结晶能力, 使其能溶于有机溶剂; 羟基能与交联剂固化成膜; 十一烯酸的加入可使涂料的流平性和对颜料的润湿性增强, 同时在酸性条件下也有利于交联固化。一般从厂家购来的乙酸乙烯酯中都加有一定量的阻聚剂, 所以使用前必须通过蒸馏、冷凝提纯后方可使用。1 2 2 树脂的合成氟碳树脂合成工艺流程如下:
将烯丙醇、乙酸乙烯酯、十一烯酸、偶氮二异丁腈、甲基异丁基酮、二甲苯按配比加入到带有冷凝回流管线的耐压反应釜中, 然后抽真空排除釜内空气, 充氮气置换, 再抽真空, 待釜内达到安全程度时, 将一定量的CTFE 单体抽入反应釜中, 反应开始, 控制反应温度在( 70士 2) c 。由于该反应是放热反应, 开始压力较高, 在800 kPa 左右, 随着聚合速度的减慢, 反应压力逐渐降低, 待降到500 kPa 时, 再维持反应约20 h 后反应结束, 调整粘度、过滤, 即得目的产品, 其检验结果如表1 所列。
1 3 铝粉浆分散体的配制1 3 1 防沉剂的配制Disparloon 6900- 20X 是聚酰胺蜡在二甲苯中膨胀形成的软糊状流变剂, 通过溶剂的有效活化在金属漆中形成强力的网状结构, 因而具有优异的触变性能, 提供极佳的防沉降、防流挂和良好的分散性, 对铝粉浆特别有效。1 3 2 分散体的配制因生产工艺的不同有漂浮型和非浮型2 种金属颜料。漂浮型颜料由于其表面张力很高, 不能被基料所浸润, 故附在涂料湿膜的表面( 用硬酯酸作润滑剂) , 能被擦掉, 重涂性差, 易被侵蚀变色。非浮型颜料能完全被润湿, 同所有颜料一样能在整个涂膜中均匀分布, 耐擦洗, 可上面漆,可与颜料拼用调色。为获得最佳涂敷效果, 本实验中选择粒径分布很窄的圆柱形铝颜料作新型氟碳金属漆的颜料, 如: 爱卡公司的STAPAMOBILU X、STAPAMETLLUX400, 阿尔佩斯特的9305327130N、7640NS 等都有较高的致密度、白度及色调鲜映度, 在合理的配料和工艺操作条件下涂层会显示出高度的金属感。铝粉浆分散体的配制过程如下( 配比以质量份数计, 下同) :
1 4 定向剂混合体的配制氟碳银色铝粉漆涂膜的白度、明亮度、色饱和度、遮盖率、随角度异色、闪光性和鲜映度等不仅和粒径分布有关, 更重要的是和片状铝颜料在涂膜中的定向有关。CAB381- 0 5 溶液可促使溶剂加快挥发, 而将其与CATB- 215 配用, 效果更好,
它们能固定片状颜料, 同时具有/ 间隔0 作用。其配制过程如下: 按一定比例, 将CAB381-0 5、乙酸丁酯和CATB- 215 混合, 在低剪切力下进行搅拌至均匀, 即得定向剂混合体。通过实验得知CAB381- 0 5、乙酸丁酯、CATB- 215 的理想配比为15：68：17。1 5 流平剂的选择EFKA3777 具有很低的表面张力, 能减弱涂膜内不均衡推动力和铝粉的移动性, 流平性极佳, 有较强的消泡效果和防缩孔效果, 不影响重涂性, 在氟碳金属漆中加入0 3% ~ 0 5% ( 质量分数) 的EFKA3777, 即可取得理想的效果。1 6 氟碳金属漆的配制将铝粉浆分散体、定向剂混合体、专用氟碳树脂、EFKA3777 加入调漆锅中, 在2000~ 3000 r/ min的搅拌速度下搅拌40 min, 用乙酸丁酯调整粘度至30~ 60 s( 涂- 4 杯/ 23士 3C ) , 经检测合格后包装。
