PVDF氟碳涂料的力學(xué)性能及耐沾污性改性研究.pdf

1、聚偏氟乙烯(PVDF)氟碳涂料屬于高性能涂料，具有高耐候性、耐腐蝕、耐熱、耐化學(xué)品等優(yōu)點(diǎn)，常用作金屬構(gòu)件面漆。但PVDF涂料的力學(xué)性能與其高端涂料的身份不夠匹配，有待進(jìn)一步提高。另外，我國國內(nèi)環(huán)境污染嚴(yán)重，PVDF涂層戶外應(yīng)用時(shí)耐沾污性能較差，對其高端涂料的聲譽(yù)產(chǎn)生了不利影響，限制了其推廣應(yīng)用。本文擬在原PVDF涂料配方的基礎(chǔ)上引入無機(jī)納米粒子、有機(jī)疏水助劑、親水助劑、光催化納米TiO2粒子等一種或多種添加劑，通過涂料配方調(diào)整調(diào)控PVD

2、F涂層表面的力學(xué)性能、潤濕性能、耐沾污性能等性能，了解無機(jī)納米粒子對PVDF涂層力學(xué)性能的影響規(guī)律，獲得超疏水PVDF涂層和超（高）親水PVDF涂層的制備方法，建立涂層表面性質(zhì)與耐沾污性能的關(guān)系，為高力學(xué)性能、高耐沾污PVDF涂料的設(shè)計(jì)制備提供理論與實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)。具體研究內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　將納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋁、納米重晶石等無機(jī)納米粒子混入PVDF基礎(chǔ)涂料配方中，考察了無機(jī)納米粒子的種類以及加入量對PVDF涂層硬

3、度、耐刮傷性、沖擊強(qiáng)度、光澤等性能的影響。研究表明，在PVDF涂料中，加入少量的無機(jī)納米粒子可以提高涂層的力學(xué)強(qiáng)度，但不同力學(xué)強(qiáng)度指標(biāo)隨納米粒子用量的變化規(guī)律不一致。PVDF涂料中加入2wt％(基于干膜質(zhì)量)納米氧化鋁粒子或者疏水改性納米二氧化硅粒子(nano-silica-CH3)對于改善PVDF涂層的力學(xué)性能最為合適。人工加速老化實(shí)驗(yàn)顯示，PVDF納米復(fù)合涂層具有良好的耐候性。
　　通過PVDF基礎(chǔ)涂料配方中添加親水型或疏水型

4、無機(jī)納米粒子、氟硅烷、聚四氟乙烯等助劑中的一種或多種來提高涂層表面的疏水性，考察了助劑性質(zhì)及加入量、涂料顏基比、涂料制備工藝等PVDF涂層表面潤濕性與光澤的影響。獲得疏水、超疏水PVDF涂層的制備方法，研究疏水、超疏水PVDF涂層的疏水和超疏水性質(zhì)的耐久性。研究表明，當(dāng)采用nano-silica-CH3納米粒子PVDF涂層質(zhì)量組成為Resin/R-210/nano-silica-CH3=32.5/12.5/14.75時(shí)，可獲得荷葉型超疏

5、水PVDF涂層，其水的靜態(tài)接觸角為157.6°，滾動角為7.3°。Nano-silica-CH3表面的疏水甲基基團(tuán)在紫外光下容易分解，使得制備的PVDF涂層的疏水持久性較差。含氟硅氧烷PMSF可以有效改善超疏水PVDF涂層的疏水耐久性，在經(jīng)過長達(dá)350小時(shí)的UV-B輻照后，涂層的接觸角仍然在140°以上。
　　采用室內(nèi)耐沾污實(shí)驗(yàn)（按國標(biāo)測定）和戶外暴曬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)檢驗(yàn)了不同表面特性的PVDF涂層的耐沾污性能，并與常用的鋼結(jié)構(gòu)面漆（聚氨

6、酯、FEVE氟碳涂料、聚硅氧烷涂料）進(jìn)行了耐沾污性比較，關(guān)聯(lián)了涂層耐沾污性與表面特性的關(guān)系。研究表明，涂層的耐沾污性主要取決于涂層表面的水潤濕性和污染物的性質(zhì)，與表面的形貌和化學(xué)組成組成關(guān)聯(lián)不大。戶外暴曬實(shí)驗(yàn)表明，超親水PVDF涂層具有突出的自清潔性能，耐沾污性優(yōu)越。超疏水PVDF涂層初期具有自清潔能力，但隨著表面污染物的積累逐漸失去超疏水性質(zhì)，導(dǎo)致涂層長期耐沾污性較差。通過超疏水納米粒涂膜的戶外暴曬實(shí)驗(yàn)，提出了超疏水表層的自動脫落是未

7、來耐久型超疏水PVDF涂料制備所可采取的思路。
　　采用加入氟化硅氧烷、硅氧烷等親水助劑以及光催化納米TiO2粒子(P25)制備超（或高）親水型PVDF涂層?？疾炝送繉釉谌斯ぜ铀倮匣瘜?shí)驗(yàn)和戶外暴曬條件下，表面水接觸角隨時(shí)間的變化規(guī)律。研究了親水助劑種類及含量、納米TiO2粒子用量、涂料顏基比等對PVDF涂層水接觸變化規(guī)律的影響。獲得高耐沾污性的親水型PVDF涂層的制備方法。研究表明，氟化硅氧烷(HA-1)對PVDF涂層具有最好的親