上海东氟化工科技有限公司
Shanghai Ofluorine Chemiacal Technology Co.,Ltd
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PVDF涂料以其优异的耐候性、耐化学品性、耐污染性、易维护性等，在户外建筑领域有着广泛的应用市场和前景。
本实验是以内蒙古万豪PVDF T-1为主要原料，结合国内外行业标准，通过和国外PVDF树脂的平行对比，考察内蒙古万豪PVDF T-1树脂的应用性能
一、 PVDF T-1 氟碳涂料概述 1. 涂料的基本成分树
PVDF T-1树脂 |
20-25% |
丙烯酸树脂 |
8-11% |
颜料 |
12-16% |
混合溶剂 |
50-60% |
各种助剂 |
微量 |
注： 涂料中PVDF T-1树脂与丙烯酸树脂重量比为70:30，制漆时无需选用真溶剂，只是分散在丙烯酸树脂和混合溶剂组成的分散液中，通过高速分散或研磨达要求细度，即可制成PVDF清漆。
2 ．原料要求及特点
氟原子最大的电负性能使得形成的氟碳键十分牢固，加上其分子独特对称结构，使PVDF具有超常的稳定性，抗紫外光光解性能及优异的绝缘性能和机械性能,万豪PVDFT-1树脂分子结构和高分子排列及粒径分布与国外同类产品极其相近，所有分析数据在 万豪 PVDF 氟碳树脂树脂的结构与性能报告 中有详细阐述。
a. PVDF树脂具有以下特点：
·很高的抗张强度和耐冲击强度，具有优良的耐磨性，刚度和柔韧性；
·很好的热稳定性
·极好的耐紫外线和核辐射
·很好的电性能和阻燃性能
·很好的耐化学性能、耐渗透性极佳
·极高的纯度、耐霉菌性能
b. 丙烯酸树脂
通常选用甲基丙烯酸类的热塑性丙烯酸树脂。主要作用是：
i. 增加颜料分散性
ii. 增加漆膜黏结附着力
iii. 提高涂料各组份的分散稳定性
c. 颜料
PVDF是一种紫外线透过性树脂，因此对颜料和配套要求极高。颜料必须高耐候且能够阻隔紫外线对底漆的破坏。通常选用的是以下几种颜料：
i. 高耐候金红石型钛白粉
ii. 高温煅烧的金属氧化物混合物（陶瓷颜料）
iii. 耐候级珠光颜料
iv. 高耐候的铝银浆且需加罩光清漆以阻止酸碱破坏
d. 溶剂
i. 是固定成份的载体
ii. 调节油漆粘达到施工要求
iii. 烘烤成膜时溶解PVDF树脂，以利于丙烯酸树脂烘烤形成良好的高分子熔融晶体
e. 助剂
微量添加以调整生产、存储、施工、成膜后的相关性能。
3 ．施工和相关标准
国内主要以静电喷涂和辊涂为主，有少量粉末静电喷涂。
喷涂通常为两涂一烘和三涂一烘.
涂装方式和主要工艺参数
| 条件 | 辊涂 |
喷涂 |
粉末喷涂 |
| 板温 | 232-249℃ |
221-249℃ |
221-249℃ |
| 烘干时间 | 40-90 s |
10-20 min |
10-20 min |
| 底漆 | 5-8 |
7-12 |
20-25（粉末） |
| 面漆厚度 | 18-22 |
25-30 |
35-40 |
主要采用的标准 ：
喷涂体系：AAMA2605-98 HG/T3793-2005热熔型氟树脂（PVDF）涂料
辊涂体系：AAMA620-02 GB/T17748-1999
二． 制漆性能
1 ．细度
由于PVDF是粉末状树脂而且制漆时是分散在涂料中，所以要求PVDF树脂自身要有很好的分散或研磨性能, 而PVDF树脂往往会由于合成工艺方法、工艺控制、后处理等原因会导致不易分散无法达到涂料要求。因此，细度和分散性是PVDF T-1树脂非常注重的一个最基本的指标。
1．1分散细度
表一 万豪PVDF T-1分散性考察
| PVDF-1树脂 | 80 |
| 40%丙烯酸树脂 | 85 |
| 混合溶剂 | 135 |
| Total | 300 g |
表二 PVDF分散细度一览表
| 细度 时间 | PVDF T-1 树脂 |
国外样品A |
国外样品B |
|||
微米 |
Hegman |
u |
Hegman |
u |
Hegman |
|
| 15min | 62.5 |
3 |
80 |
1.5 |
75 |
2 |
| 30min | 55 |
3.5 |
62.5 |
3 |
70 |
2.5 |
| 45 min | 50 |
4 |
55 |
3.5 |
62.5 |
3 |
| 60 min | 50 |
4 |
55 |
3.5 |
55 |
3.5 |
| 90 min | 45 |
4.5 |
45 |
4.5 |
45 |
4.5 |
| 120 min | 45 |
4.5 |
37.5 |
5 |
37.5 |
5 |
1．2研磨细度
相同的参考配方，2500转速/分钟，温度控制在20-25℃，研磨细度见下表
表四PVDF研磨细度一览表
| 细度 时间 | PVDF T-1树脂 |
国外样品A |
国外样品B |
|||
u |
Hegman |
u |
Hegman |
u |
Hegman |
|
| 10min | 45 |
4.5 |
45 |
4.5 |
45 |
4.5 |
| 20 min | 40 |
5 |
37.5 |
5 |
35 |
5 |
| 30min | 32.5 |
5.5 |
32.5 |
5.5 |
27.5 |
6 |
| 45 min | 27.5 |
6 |
27.5 |
6 |
25 |
6 |
| 60 min | 25 |
6 |
25 |
6 |
20 |
6.5 |
在PVDF涂料的生产工艺中更多的厂家和品种都是基于研磨的工艺进行的，在实际生产中研磨设备必须具有很好的冷却能力，以防温度升高PVDF产生触变对施工造成不好的影响，温度进一步升高还会导致潜溶剂部分溶解PVDF，冷却后PVDF析出，形成弹性颗粒并且细度无法进一步研磨，形成废料。
从以上结果来看万豪的PVDF T-1与国外同类产品A和B，在高速分散在研磨工艺下无太多的差异。在高速分散条件下，由于初级粒子的大小以及次级粒子的粒径分布有细微差异，所以不同分散时间表现出的效果不同，总体来说高速分散性略微比国外样品差点，但完全可以满足涂料生产要求。
2 ．粘度
PVDF的粘度对于涂料的生产，储存，施工以及涂料成本都有很大的影响。粘度过高对于生产施工都会产生不好的影响，尤其是施工中对于流平要求高的场合，譬如卷材涂料就会难以达到要求，粘度过低达到同等出厂粘度指标意味着固含的增加，成本的上升。
表五 粘度一览表
PVDF T-1 （38%） |
国外样品A |
国外样品B （38%） |
PVDF T-1 （40%） |
||||
KU |
T-4 |
KU |
T-4 |
KU |
T-4 |
KU |
T-4 |
62.6 |
44.2s |
70.1 |
72.5s |
67.2 |
63.3s |
65.5 |
62.5 |
PVDF T-1粘度相比较偏底，但也是在指标要求范围之内，其相对较低的粘度，较低的触变性在卷材涂料中更容易实现较好的流平性。
同时我们可以通过少量的 增加固含 或加入少量的允许的 助剂 或是调整相关的 溶剂体系 可达到国外相当的粘度指标
三 涂层性能
表六 涂层性能一览表
| 技术指标 检测项目 | PVDF T-1 |
国外样品A |
国外样品B |
|
| 涂膜外观 | 正常 |
正常 |
正常 |
|
| 耐容积擦拭（丁酮） | ＞300 |
＞300 |
＞300 |
|
| 光泽（60） | 41-44 |
37-39 |
38-41 |
|
| 铅笔硬度（中华牌） | 2H |
2H |
2H |
|
| 耐冲击 | 正冲 |
通过 |
通过 |
通过 |
反冲 |
通过 |
通过 |
通过 |
|
| 耐化学性 | 耐盐酸（15min） |
无变化 |
无变化 |
无变化 |
耐硝酸（30min） （⊿E） |
0.4-0.6 |
0.3-0.6 |
0.4-0.6 |
|
耐洗涤剂性（72h） |
无异常 |
无异常 |
无异常 |
|
耐砂浆性（24h） |
无变化 |
无变化 |
无变化 |
|
耐窗洗液性（24h） |
无异常 |
无异常 |
无异常 |
|
| 附着力 | 干附着力 级 |
1 |
1 |
1 |
湿附着力 级 |
1 实验区域无起泡等漆膜病态现象 |
1 实验区域无起泡等漆膜病态现象 |
1 实验区域无起泡等漆膜病态现象 |
|
沸水附着力 级 |
1 实验区域无起泡等漆膜病态现象 |
1 实验区域无起泡等漆膜病态现象 |
1 实验区域无起泡等漆膜病态现象 |
|
| 耐候性能(加速老化) | 4000小时 |
— |
— |
|
| 耐候性能(海南曝晒) | 已进行3个月 *** |
— |
— |
|
采用新鲜预处理的1毫米厚铝板，喷涂，两涂一烘，烘烤工艺：235℃/15 min
底漆厚度 8-12 um 面漆厚度 25-35 um
检测指标及方法参照GB/T3793-2005和AAMA2605
从以上结果来看 ，在常规的物理机械性能，以及耐介质性能PVDF T-1同国外均可达到标准要求无明显的区别，这一点从理论上也可以得到解释和认可。PVDF T-1在光泽方面稍高于国外两只产品。
四 施工性能
PVDF涂料只能在厂内加工，作为一种流水线用工业漆，良好的施工性能是评价其好坏的非常重要的指标。用PVDF T-1做成的氟碳涂料，在防流挂性，流平性以及涂布率方面都表现出很好的性能，这一点无论是在喷涂还是辊涂，无论是实验室小样板还是流水线都以得到体现和证实。在辊涂体系内对于涂料的流平性要求很高，PVDF T-1粘度和触变相对国外产品小，更容易制的流平性好的涂料。在喷涂体系中，由于烘烤温度高，时间长，且各喷涂厂在炉温控制，基材走速方面波动较大，因此对PVDF在高温烘烤下的耐黄变性能要求很高。这一指标对于评价PVDF的性能也是至关重要的。
1 ．流平、流挂性
流平 ：采用新鲜预处理的0.5毫米厚铝板，刮涂辊涂用配套底漆， 230℃X75S烘干，用80微米的线棒刮涂粘度为70-75S的PVDF辊涂用面漆分别考察湿膜和干膜的线棒纹路。流平性T-1＞国外B＞国外A。
流挂 ：在流水线考察抗流挂性，表七白色面漆，按喷涂工艺两涂一烘，底漆厚度10-15 um，面漆干膜达到50-70微米，漆膜一切正常。 在抗流挂方面PVDF T-1能很好的满足工艺要求，在流平性方面比较国外两只产品效果更佳。
2 ．抗黄变性
为了考察PVDF耐黄变性能，我们选用分析纯的溶剂和高耐侯的钛白粉，配方如下
表七：PVDF白色氟碳涂料配方
| PVDFT-1 | 64 |
| 40%丙烯酸树脂 | 68 |
| 钛白粉R960 | 51 |
| 混合溶剂 | 117 |
| 共计 | 300 g |
工艺：
采用新鲜预处理的1毫米厚铝板，喷涂，两涂一烘，烘烤工艺：235℃/15 min
底漆厚度 8-12 um 面漆厚度 25-35 um
表八 不同工艺条件下的烘烤色差
考察不同工艺的白漆色差（⊿E）
| 色差 工艺 | PVDF T-1 |
国外样品A |
国外样品B |
| 230℃X15min | 0．65 |
0．2 |
0．9 |
| 230℃X20min | 0．7 |
0．3 |
1．1 |
| 230℃X30min | 0．9 |
0．4 |
1．25 |
| 240℃X10min | 0．7 |
0．5 |
0．55 |
| 240℃X15min | 0．85 |
0．4 |
0．8 |
| 240℃X20min | 0．9 |
0．6 |
1．0 |
| 240℃X30min | 1．7 |
0．8 |
1．2 |
| 250℃X10min | 1．2 |
0．85 |
1．15 |
| 250℃X15min | 1．4 |
0．85 |
1．55 |
| 250℃X20min | 1．7 |
1．2 |
1．7 |
| 250℃X30min | 2．8 |
2．8 |
2．5 |
从以上结果来看， PVDF T-1 在耐烘烤色变方面同国外样品 B 非常接近，国外样品 A 耐烘烤色变方面相对最好 。 影响涂料黄变的因素 , 除了 PVDF 以外其他原料的选择 , 配比 , 以及工艺都有很大的影响 .
五 批次稳定性
作为一种工业涂料用树脂，批次的稳定性是非常重要的。内蒙万豪在生产PVDF T-1除了严格控制原料和工艺外，还非常的重视出厂检测，除了PVDF树脂本身的出厂指标，我们还对每一个批次的树脂考察其制漆性能，确保细度，粘度，黄变等指标都合格的产品方能到达客户手里。
六 结束语
上文简单介绍了PVDF 涂料的组成和万豪PVDF T-1氟碳树脂在涂料配制，涂膜性能，工艺性能等各个方面同国外同类产品进行了全面比较。万豪PVDFT-1无论是从应用、性能，或是产品质量和稳定性都和已国外同类产品极其近似或相当，随着国内PVDF涂料应用的日益广泛，希望能有更多的同行在PVDF涂料配方设计，生产工艺，施工应用方面做更进一步的研究.