水性氟涂料的研究与开发

data-full-width-responsive="true"> 氟是电负性最大的元素，氟的原子半径（0135 nm）仅比氢原子半径（0120 nm）稍大，而比同一主族元素氯原子半径（0180 nm）和溴原子半径（0195 nm）小得多，而氟原子与碳原子形成的CF 键的键能（447 kJ/mol）却比ClC 键的键能（339 kJ/mol）和BrC 键的键能（280 kJ/mol）要强得多。在含氟聚合物高分子中，由于CF 键的键能比HC键的键能（422 kJ/mol）强，而且氟原子的电子云对CC键的屏蔽作用较氢原子强，因而氟原子可以保护CC 键免受紫外线和化学品的危害，使得含氟聚合物具有优异的耐候性和耐化学品性。再者，由于氟原子核对其核外电子及成键电子云的束缚作用较强，FC 键的可极化性低，使得含有FC 键的聚合物分子间作用力较低（如聚四氟乙烯分子间的作用力为32 kJ/mol，而大多数聚合物分子间的作用力约在4~40 kJ/mol），因而具有特殊的表面性能（耐水性、耐油性和耐沾污性）和优异的光学及电学性能（低折射率、高绝缘性和低介电常数）。基于氟树脂的上述种种独特性能，我们研究开发出了以三氟氯乙烯（CTFE）为含氟单体的氟树脂乳液，并以其为基料制备了水性氟涂料。该涂料除了具有良好的耐候性、耐沾污性等特点外，还具有安全、环保的优点，符合涂料的发展趋势。1 实验部分11 原材料氟树脂乳液，自制；金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉、硅灰石粉、重质碳酸钙、滑石粉，各种涂料专用助剂，均为市售。12 设备制备乳胶漆的常用设备，如分散机、研磨机、过滤机等。13 水性氟涂料参考配方水性氟涂料的参考配方见表1。表1 水性氟涂料的参考配方（白色）2 结果与讨论21 氟含量对涂料耐人工老化性的影响氟树脂的氟含量对氟涂料的耐候性有着极重要的影响。用氟含量分别为8%、11%、15%的水性氟树脂制备水性氟涂料，并制备样板进行耐人工老化测试，结果见表2。从表2 中可以看出：随着氟含量的增加，涂料的耐人工老化性提高，当氟含量达到15%时，7 500 h 后涂层才出现轻微的粉化。22 树脂玻璃化温度对涂料耐沾污性的影响耐沾污性是外墙涂料的一个重要指标，它与氟树脂的玻璃化温度有直接的关系（表3）。由表3 可以看出：当树脂玻璃化温度为15℃时，涂料的耐沾污值为19。随着树脂玻璃化温度的升高，耐沾污值不断降低，当玻璃化温度达到32℃时，耐沾污值下降到5。表3 树脂玻璃化温度对耐沾污性的影响23 颜料体积浓度对涂料性能的影响颜料体积浓度（PVC）、临界颜料体积浓度（CPVC）是涂料研制的重要参数。如果涂料的PVC高于CPVC，基料不能将颜料粒子完全包裹住，因此会降低涂料的耐沾污、耐洗刷、耐老化等性能。如果PVC 低于CPVC，在涂膜性能提高的同时，成本也相应增加。因此控制涂料的PVC 适当低于CPVC，既可保证涂膜的综合性能，又可控制成本。表4 列出了PVC对涂料一些性能的影响。注：涂料的CPVC为504%。