一級(jí)專業(yè)輔導(dǎo)：“鳥(niǎo)巢”鋼結(jié)構(gòu)工程用氟碳涂料3

　　4、結(jié)果與討論

　　通過(guò)以上氟樹(shù)脂、HDI多異氰酸酯、-NCO/-OH物質(zhì)的量比及制漆配方的篩選對(duì)比試驗(yàn)及性能檢測(cè)，新研制成功的氟碳金屬漆和罩面氟碳清漆性能完全達(dá)到了“鳥(niǎo)巢”鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)要求。在研制過(guò)程中，對(duì)不同類型的氟樹(shù)脂以及HDI多異氰酸酯對(duì)氟碳涂料性能的影響有了更深刻地認(rèn)識(shí)，歸納、總結(jié)如下。

　　4.1 FEVE氟樹(shù)脂性能差異的探討

　　目前國(guó)產(chǎn)FEVE氟樹(shù)脂大都是以CTFE(三氟氯乙烯)與乙烯基酯為主的多元共聚物;而進(jìn)口旭硝子的FEVE氟樹(shù)脂是CTFE與乙烯基醚為主的四元共聚物;大金的FEVE氟樹(shù)脂是TFE(四氟乙烯)與乙烯基醚為主的多元共聚物。FEVE氟樹(shù)脂是一個(gè)共聚樹(shù)脂，只有交替共聚性很好的乙烯基單體才能夠與氟單體形成分布均勻的交替共聚物，共聚物交替性好，氟單體才能保護(hù)非氟單體，使整體耐候性提高。由于乙烯基醚與乙烯基酯對(duì)氟單體的競(jìng)聚率不同，前者比后者更容易形成交替共聚物，這從QUV老化試驗(yàn)結(jié)果已得到證實(shí)。進(jìn)口樹(shù)脂雖好，但價(jià)格高，難以推廣。振邦新開(kāi)發(fā)的醚型FEVE氟樹(shù)脂與旭硝子Lumiflon LF-200型氟樹(shù)脂性能相近，而成本只是它的一半，在重大鋼結(jié)構(gòu)防腐工程上應(yīng)用，完全能夠接受。

　　4.2 關(guān)于HDI多異氰酸酯的比較

　　4.2.1 分子結(jié)構(gòu)對(duì)涂料性能的影響

　　HDI縮二脲(N75)是應(yīng)用最為廣泛的脂肪族多異氰酸酯交聯(lián)劑，它的分子結(jié)構(gòu)與HDI三聚體(N3375)相比(見(jiàn)圖7略)可以看出，由于HDI三聚體分子結(jié)構(gòu)中N原子上沒(méi)有H，所以分子間不會(huì)產(chǎn)生氫鍵。而HDI縮二脲分子結(jié)構(gòu)中N原子上有1個(gè)H原子，較容易在分子間形成氫鍵，互相吸引使黏度增高。另外，HDI三聚體的-NCO摩爾質(zhì)量(216)比HDI縮二脲的-NCO摩爾質(zhì)量(255)低，也就是相對(duì)分子質(zhì)量小，因此，HDI三聚體較HDI縮二脲黏度低很多，使涂料施工固體含量較高，一次成膜性好，光澤、豐滿度更好。而且降低了涂料中的VOC含量，有利于環(huán)境保護(hù)。

　　4.2.2 HDI三聚體與HDI縮二脲漆膜硬度的比較

　　從圖7可以看出，N3375呈菱形環(huán)狀結(jié)構(gòu)，剛性好;而N75是枝鏈形結(jié)構(gòu)，柔韌較好。對(duì)二者進(jìn)行漆膜機(jī)械性能檢測(cè)，結(jié)果見(jiàn)表8。

表8 N3375與N75漆膜機(jī)械性能比較

　　從表8可以看出，采用N3375 BA/SN交聯(lián)劑固化后的漆膜機(jī)械性能整體優(yōu)于N75，主要體現(xiàn)在漆膜硬度及干性指標(biāo)，這主要是HDI三聚體分子結(jié)構(gòu)中的異氰酸酯環(huán)呈現(xiàn)出相對(duì)剛性決定的。而且，漆膜硬度的增大可進(jìn)一步提高漆膜的抗擦傷性和耐沾污性。采用N3375 BA/SN交聯(lián)劑固化后的漆膜的附著力、柔韌性、抗沖擊性都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　4.2.3 HDI三聚體與HDI縮二脲耐腐蝕性的比較

　　固化后涂膜的氨酯鍵在堿性或酸性催化作用下會(huì)逐步水解，其酸催化的水解穩(wěn)定性優(yōu)于堿催化的水解穩(wěn)定性。以堿性介質(zhì)水解為例，HDI三聚體和HDI縮三脲漆膜的氨酯鍵的水解反應(yīng)歷程見(jiàn)圖8(略)。

　　從圖8可以看出，HDI三聚體分子結(jié)構(gòu)中，a處為仲胺，在堿的催化作用下，可以發(fā)生水解反應(yīng)。而b處為叔胺，由于空間位阻效應(yīng)，使b處的N原子(或稱為酰胺基)難以發(fā)生水解反應(yīng)。與a處N原子連接的烷基作為供電子基團(tuán)，但由于b處酰胺基的吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)，使得電子云整體向酰胺基方向偏移，a處N原子的電子云密度減少，所以a處N原子發(fā)生水解反應(yīng)的速率會(huì)減慢。與之相反，HDI縮二脲分子結(jié)構(gòu)中a’和b’位置的N均為仲胺，雖然b’處也為酰胺基，但吸電子誘導(dǎo)效應(yīng)明顯降低，加上b’處空間位阻較小，所以a’處和b’處均可發(fā)生水解反應(yīng)，a’處較b’處相對(duì)容易些。總之，從圖8可以清晰看出，HDI三聚體發(fā)生水解反應(yīng)較HDI縮二脲慢些，且生成的相對(duì)分子質(zhì)量小的產(chǎn)物較少。因此，HDI三聚體漆膜的耐堿性優(yōu)于HDI縮二脲。

　　4.2.4 HDI三聚體與HDI縮二脲漆膜耐光老化性的比較

　　已固化漆膜中的氨酯鍵經(jīng)過(guò)光老化會(huì)發(fā)生下列反應(yīng)(略)。

　　氨酯鍵受紫外線照射后會(huì)分解生成胺及其他小分子產(chǎn)物，致使高分子斷鏈，導(dǎo)致漆膜失光、粉化。分解物越多，則漆膜受紫外線照射后的保光性及保色性越差。HDI三聚體和HDI縮二脲漆膜光老化后發(fā)生分解的位置，見(jiàn)圖9(略)。

　　從圖9可以看出，在N3375BA/SN中，a處為叔胺，N原子上沒(méi)有H，并且被三聚的異氰酸酯環(huán)所穩(wěn)定，所以不會(huì)在a處裂解，只能在b處發(fā)生裂解。同樣，N75分子結(jié)構(gòu)中，a’處為叔胺，不會(huì)發(fā)生裂解，但在b’和c’均可發(fā)生裂解反應(yīng)。生成較HDI三聚體漆膜更多的小分子產(chǎn)物，從而導(dǎo)致HDI縮二脲固化的漆膜的耐老化性較HDI三聚體差。

　　5 結(jié)語(yǔ)

　　隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和鋼結(jié)構(gòu)工程的大量增多，市場(chǎng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)防腐涂料的需求量也將與日俱增，振邦氟碳漆在“鳥(niǎo)巢”鋼結(jié)構(gòu)工程的成功應(yīng)用，將極大地促進(jìn)國(guó)產(chǎn)氟樹(shù)脂及氟涂料的技術(shù)進(jìn)步，提高產(chǎn)品性能，趕超國(guó)際先進(jìn)水平。

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