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行业动态

含氟直链嵌段丙烯酸聚合物 及其在高性能水性漆中的研究应用

来源:上海先科化工有限公司  日期:2016-08-29 15:05:52  点击:2724  属于:行业动态
含氟直链嵌段丙烯酸聚合物  及其在高性能水性漆中的研究应用
                                   实验及文章撰稿人:张元于2015年3月25日
    有机氟化合物具有高耐热性和化学稳定性,耐洗性、耐摩擦性,当含氟的功能团统一指向时,所指向的位置一侧由于氟的功能团均匀分布产生不可润湿现象。这一现象对水性和油性物质同等有效使其体现了超强的憎水憎油性。  
    丙烯酸脂系聚合物具有良好的成膜性,其漆膜不仅耐水、耐光、耐酸碱、耐老化且保色性能优良,并有很好的施工性能,广泛应用于各类涂装。但耐水耐油性,耐高低温性、抗污、耐候性等略显逊色。
    通过在丙烯酸脂类共聚物中引入含氟基团得到含氟丙烯酸脂聚合物,使改性后的丙烯酸脂类共聚物保持其漆膜原有特性,并且有效地提高涂层的化学惰性、耐候性、抗污性和疏水疏油性。含氟聚合物的性能、结构和制造工艺及应用是目前高分子特殊材料的热门研究方向。
    目前研究的含氟聚合物的聚合方式有溶剂聚合、共混法和共聚法、溶剂聚合转水相等方式。从结构上有含氟丙烯酸脂聚合,硅交链含氟丙烯酸脂,氟硅共聚等。
    含氟聚合物具有其优异的特性,采用甲苯为溶剂的溶液聚合方式,虽然更容易但对环境的破坏和人体的健康致癌病变影响较大,而且在生产安全上也有特殊要求。乳液聚合方式制造合适的分子结构虽然难度大,但可以在保持氟化合物特性的同时,使得合成的工艺更安全,且避免了使用不环保的溶剂,相对于其它的合成方法更具优势。
    我公司目前进行的研究是直链含氟丙烯酸嵌段聚合物,使用丙烯酸及丙烯酸脂与含氟丙烯酸脂在乳化剂有效的分散效果和APS引发剂的作用下进行自由基引发聚合。控制所有单体的质量比和滴加时间,反应温度,在稳定的聚合条件上,使得所有参与反应的单体按有序接入的方式聚合为含有氟功能团的嵌入段式结构。
    这一线性结构的分子是我们用于各种水性涂层(或叫做水性含氟漆)的基本材料。我们称做水性含氟树脂。
    该树脂我们经过了配方实验,以飞机蒙皮铝合金制备标准尺寸样板后,使用海水浓缩至5%(含盐量),按《色漆和清漆耐中性盐雾性能的测定》GB/T 1771-91(换成自然海水浓缩)的方法,经过500小时腐蚀实验,经高倍电子显微镜观察,未发现腐蚀情况。并且按《涂层附着力的测定法拉开法》GB/T 5210-85的方法,在膜厚小于40um(微米)的情况下测定拉开强度已经达到了45公斤/平方厘米,且其耐水、耐油、耐污染性显著。目前我公司的水性含氟树脂正在进一步调整和测试中。
    为加强含氟水性漆防腐性能同时也加强涂层的机械性能,在目前很多的含氟漆研究中常采用在聚合含氟聚合物时加入羟甲基丙烯酸甲脂或乙脂,但这一做法会使得涂装成膜过程中产生甲醛,目前在欧洲体系中已经禁止使用,另一种方式是采用聚合过程中直接加入有机硅单体或加入有机硅烷进行后交链。
    我们为加强涂层机械性能所采取的方法是引入锌的离子体系。根据前面所述,我们采用的是直链嵌段的方式聚合含氟丙烯酸聚合物,在其整个分子链段上均匀分布着羧酸根和氟功能团,直线分布的分子结构其机械强度并非很好,但却能够得到氟功能团和羧酸根的均匀分布,这一分子结构是我们能下手进行性能调整的最好结构。使用LINK-CROSS的分子链交叉常温固化交链方式,应用于含氟直链嵌段丙烯酸聚合物所制造的水性漆中,我们既保证了漆膜成型时的机械强度增大,又增加了膜自身的抗静电能力和抗水(不沾水的)防污染性能。用于船舶的高防腐上可以减少锌粉末的使用量,即利于环保还可以降低海洋生物的寄生生长。
    综合来看,使用上述聚合物合成技术制备含氟聚合物及其应用的涂层可用于很多方面: 
1) 建筑物内外墙(红砖、木材、水泥砂浆等)-可以最大程度的降低空气中污染物的粘附、防水防    油,具有自洁功能及很强的防紫外线、防腐蚀效果。   
2) 金属涂装-涂装方便,干燥速度快, 调色容易, 高耐腐蚀, 强耐候性。
   石油管道内外,武器装备,风电设备?? 
3) 船舶涂装-施工周期短,抗盐雾和海水腐蚀性能强,由于具有低表能的特性使得海水不润湿船体    表面,从而提高船速降低燃油消耗,引入LINK-CROSS减少锌粉使用量,提高抗静电性的同时减少海    洋寄生物的生长。 
4) 飞机外表层------和铝合金具有良好的附着力, 可以在很薄涂层的情况下达到飞机防腐蚀的目    的,减少涂装份量。



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