細(xì)度值對FEVE氟碳涂料涂層性能的影響

張占強，董 雷 （樂凱膠片股份有限公司，河北保定 071054）

工藝·設(shè)備

細(xì)度值對FEVE氟碳涂料涂層性能的影響

張占強，董 雷 （樂凱膠片股份有限公司，河北保定 071054）

在同一配方條件下，對FEVE氟碳涂料細(xì)度值變化對其涂層相關(guān)性能的影響進(jìn)行了研究。試驗結(jié)果表明：當(dāng)FEVE氟碳涂料細(xì)度值≤8 μm時，其涂層綜合性能表現(xiàn)優(yōu)異；而當(dāng)其細(xì)度值>8 μm時，其涂層綜合性能下降。

FEVE氟碳涂料；細(xì)度值；性能

0 引言

目前研究人員對FEVE氟碳涂料的研究主要集中在配方的選擇和設(shè)計方面，而對其細(xì)度值對涂層性能影響的研究相對較少［1-3］。然而事實是涂料細(xì)度值對其涂層性能同樣有至關(guān)重要的影響，在配方不變的條件下，涂層性能會隨涂料細(xì)度值的不同而相應(yīng)變化。

本研究在固定配方的條件下，通過分析涂料細(xì)度值對FEVE氟碳涂料涂層光澤度、硬度、附著力、耐溶劑擦拭、耐酸堿、耐濕熱老化等性能的影響，確定了FEVE氟碳涂料涂層綜合性能最優(yōu)條件下合理的細(xì)度值范圍。

1 試驗部分

1.1 主要原材料及試劑

FEVE氟碳樹脂，長興化學(xué)；鈦白粉R-706，杜邦公司；各種助劑，畢克化學(xué)；PMA（丙二醇甲醚醋酸酯）、BAC（醋酸丁酯），市售。

1.2 儀器與設(shè)備

實驗室臥式砂磨機，實驗室用高速攪拌機，刮板細(xì)度計，線棒涂布器，漆膜劃格器，臺式鼓風(fēng)干燥箱，雙85試驗箱，鏡向光澤度儀、耐摩擦儀、漆膜硬度測定儀等。

1.3 試驗配方

涂料基礎(chǔ)配方見表1。

表1 涂料基礎(chǔ)配方Table 1 The basic formulation of coatings

1.4 涂料及涂膜制備

按照配方要求比例在1 000 mL燒杯中依次加入丙二醇甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、FEVE氟碳樹脂、潤濕分散劑、消泡劑、流平劑等，攪拌均勻后加入鈦白粉，繼續(xù)攪拌，分散均勻后，加入到實驗室用臥式砂磨機中，分別制備出5組不同細(xì)度值的FEVE氟碳涂料并進(jìn)行編號 ：1#樣品（20 μm）、2#樣品（15 μm）、3#樣品（10 μm）、4#樣品（8 μm）、5#樣品（5 μm）。用線棒在PET基材上分別刮涂5組涂料，將刮涂后的樣板水平放入烘箱中烘干，制得5組不同細(xì)度值涂料的涂膜樣板。

1.5 性能測試

涂料細(xì)度值：參照GB/T 1724—1979《涂料細(xì)度測定法》進(jìn)行測試。

涂層光澤度：參照GB/T 9754—2007《色漆和清漆 漆膜的20°、60°和85°鏡面光澤的測定》進(jìn)行測試，光線入射角60°。

涂層鉛筆硬度：參照GB/T 6739—2006《色漆和清漆 鉛筆法測定漆膜硬度》進(jìn)行測試。

涂層附著力：參照GB/T 9286—1998《色漆和清漆 漆膜的劃格試驗》進(jìn)行測試。

涂層耐溶劑擦拭性：參照HG/T 3792—2005中附錄C的方法進(jìn)行測試。

涂層耐酸堿性：取4塊10 cm×10 cm樣板，將2塊完全浸泡在pH=3的醋酸溶液中，其余2塊完全浸泡在pH=11的氫氧化鈉溶液中，浸泡72 h后，分別取樣和未處理樣品進(jìn)行對比，觀察表觀有無明顯變化、涂層有無脫層以及脫層程度，以涂層表觀無明顯變化判定為合格，否則判定為不合格。

涂層耐濕熱老化性能（PCT）：參照GB/T 1740—2007《漆膜耐濕熱測定法》進(jìn)行測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 涂料細(xì)度值對涂層光澤度的影響

涂料細(xì)度值對涂層光澤度的影響見表2。

表2 不同細(xì)度值對應(yīng)的涂層光澤度Table 2 The corresponding coating gloss under different fineness

由表2可見：隨著涂料細(xì)度值的下降，涂層光澤度逐漸升高，當(dāng)涂料細(xì)度值≤10 μm時，涂層光澤度升高明顯。究其原因，涂層光澤度之所以隨著涂料細(xì)度值下降而逐漸升高，是因為當(dāng)涂料中顏料粒徑變小后，其在樹脂中分散更均勻，使顏料遮蓋力提升，所得涂層致密性更高，表面狀態(tài)更平滑，反射光線數(shù)量相對增加，所以光澤度相對升高，不同細(xì)度值下涂層的表觀掃描電鏡照片亦印證了上述分析。

2.2 涂料細(xì)度值對涂層硬度的影響

涂料細(xì)度值對涂層鉛筆硬度的影響見表3。

表3 不同細(xì)度值對應(yīng)的涂層硬度Table 3 The corresponding coating hardness under different fineness

由表3可見：隨著涂料細(xì)度值逐漸下降，涂層硬度上升。其主要原因是當(dāng)顏料顆粒粒徑變小后，顏料顆粒的比表面積增大，表面能增加，表面吸附能力增強，吸附氟樹脂和固化劑有機鏈的作用增強，從而使得涂層的交聯(lián)固化反應(yīng)相對更充分，涂層致密性提高，硬度升高。此外，顏料粒徑變小的過程中，低機械強度的顏料聚集體、附聚體逐漸被解聚，使得涂層中顏料顆粒內(nèi)部裂隙空間減少，裂隙的減少也在一定程度上起到了增加涂層硬度的作用。

2.3 涂料細(xì)度值對涂層附著力的影響

涂料細(xì)度值對涂層附著力的影響見表4。

表4 不同細(xì)度值對應(yīng)的涂層附著力Table 4 The corresponding coating adhesion under different fineness

由表4可見：涂層附著力隨著涂料細(xì)度值的下降而升高。其中1#、2#涂料涂層附著力均為1級，測試中存在輕微的脫落現(xiàn)象，而3#～5#涂料涂層附著力均為0級，無脫落現(xiàn)象。分析認(rèn)為，涂層在一定厚度（約21～25 μm）的情況下，涂料細(xì)度值越大，顏料粒徑越接近涂層厚度，越難被樹脂完全包覆，更容易在涂層表面及其與基材的粘結(jié)界面處曝露，從而導(dǎo)致涂膜凹凸不平，并在與基材粘結(jié)界面處出現(xiàn)附著力薄弱點，這是導(dǎo)致涂層附著力降低的主要原因。當(dāng)涂料細(xì)度值≤10 μm時，氟樹脂對顏料顆粒的包覆更充分、均勻，漆膜很少存在缺陷部位，所以涂層附著力表現(xiàn)良好。

2.4 涂料細(xì)度值對涂層耐溶劑擦拭性的影響

涂料細(xì)度值對涂層耐溶劑擦拭性的影響見表5。

表5 不同細(xì)度值下涂層的耐溶劑擦拭性Table 5 The resistance to scrubbing by solvent of coating under different fineness

由表5可見：隨著涂料細(xì)度值的下降，涂層耐溶劑擦拭性提升。當(dāng)涂料細(xì)度值較大時，涂層耐甲乙酮擦拭性較差，易出現(xiàn)涂層表觀破損問題；而當(dāng)涂料細(xì)度值較小時，涂層耐甲乙酮擦拭性良好，涂層表觀幾乎無變化。分析認(rèn)為，當(dāng)涂料細(xì)度值較大且和涂層厚度（約21～25 μm）接近的情況下，顏料顆粒難以被樹脂很好地包覆，使得涂膜表面相對凹凸不平，存在顏料顆粒曝露，成為缺陷部位，易導(dǎo)致擦拭過程中涂層破損，這也正是1#、2#樣板涂層耐溶劑擦拭性差的主要原因。

2.5 涂料細(xì)度值對涂層耐酸堿性的影響

涂料細(xì)度值對涂層耐酸堿性的影響見表6。

表6 不同細(xì)度值下涂層的耐酸堿性Table 6 Acid and alkali resistance of coating under different fineness

不同細(xì)度值下涂層被NaOH溶液浸泡后的光澤度變化見圖1。

圖1 不同細(xì)度值下涂層被NaOH溶液浸泡后的光澤度變化Figure 1 The gloss change of the coating under different fineness after being soaked by NaOH solution

由表6、圖1可見：隨著涂料細(xì)度值的下降，涂層耐酸堿性提高。當(dāng)涂料細(xì)度值較大時，其耐酸堿性較差，出現(xiàn)涂層表觀光澤降低問題；而當(dāng)涂料細(xì)度值較小時，涂層耐酸堿性良好，表觀基本無變化。1#、2#樣板光澤度降低的主要原因是涂層表面存在較多缺陷部位，更易受到侵蝕，從而改變了其涂層表面狀態(tài)，使得涂層在NaOH溶液中浸泡72 h后出現(xiàn)一定程度的失光。

2.6 涂料細(xì)度值對涂層耐濕熱老化性的影響

涂料細(xì)度值對涂層耐濕熱老化性（PCT）的影響見表7。

表7 不同細(xì)度值下涂層的耐濕熱老化性Table7 Hydrothermal aging resistance of coating under different fineness

由表7可見：隨著涂料細(xì)度值降低，其涂層耐濕熱老化性得到提升。1#、2#樣品經(jīng)濕熱老化試驗后，附著力由老化前的1級降為3級，光澤保持率均低于90%，黃變指數(shù)也較4#、5#樣品高，且表觀均出現(xiàn)較大面積的起泡現(xiàn)象，而3#樣品表現(xiàn)次之，4#、5#樣品表現(xiàn)最佳。由前述分析可知，1#、2#樣板濕熱老化后出現(xiàn)起泡的根本原因是1#、2#樣板涂層存在較多的缺陷部位，涂層的致密性、附著力等相對其他三組樣板差，所以在濕熱老化過程中更容易被水蒸氣侵蝕、破壞，從而導(dǎo)致出現(xiàn)表觀起泡的問題。

3 結(jié)語

綜上所述，涂層的各項性能均隨涂料細(xì)度值的減小而有不同程度的提升，當(dāng)涂料細(xì)度值≤8 μm（4#、5#樣板）時，涂層光澤度、附著力、硬度、耐溶劑擦拭性、耐酸堿性、耐濕熱老化性等表現(xiàn)優(yōu)異，而當(dāng)涂料細(xì)度值>8 μm（3#、4#、5#樣板）時，涂層的綜合性能下降。

1 王國建，呼翔.防火助劑和填料細(xì)度對防火涂料性能的影響［J］.上海涂料，2010，48（11）：17-21.

2 王婷．環(huán)氧樹脂耐磨涂料中填料粒徑對耐磨性的影響［J］.涂料工業(yè)，2000（6）：5-6.

3 王曉莉，范雯靜，楊勝.反射隔熱涂料細(xì)度與性能的關(guān)系研究［J］.化工新型材料，2010，38（9）：85-88.

Abstract：The influences of the fineness of FEVE fluorocarbon coatings on the coating performances was investigated under the same formula. The test results showed that when the fineness of FEVE fluorocarbon coatings was no more than 8 μm，its coating had excellent comprehensive performance，and when the fineness of coatings was more than 8 μm，the comprehensive performance of coating would decreased.

Key Words：FEVE fluorocarbon coatings；fineness value；performance

The Effect of Fineness of FEVE Fluorocarbon Coatings on the Coating Properties

Zhang Zhanqiang，Dong Lei （Lucky Film Co.，Ltd.，Baoding Hebei，071054，China）

TQ 630.7

A

1009-1696（2017）04-0012-04

2017-06-16

張占強（1982—），男，畢業(yè)于北京化工大學(xué)材料工程專業(yè)，研究生，工程師，現(xiàn)任樂凱膠片股份有限公司安全生產(chǎn)質(zhì)量管理部經(jīng)理。