奥运-鸟巢-钢结构防腐氟碳面漆的研制_图文

1、“东升杯”优秀论文评选奥运“鸟巢钢结构防腐氟碳面漆的研制作者：王军，殷宪霞，黄之祥（大连振邦氟涂料股份有限公司，辽宁大连）摘要：针对“鸟巢”钢结构防腐氟碳面漆的技术要求，通过对主要成膜物氟树脂和型交联固化剂的优选比较试验，找出合理的当量比。再经过试验验证，最后确定出氟碳金属漆和罩面氟碳清漆的配方。关键词：氟树脂；氟碳漆；预聚物；交联反应；人工老化；防腐涂料防腐蚀防窗蚀料的主要性能要求如下。引言我国经济持续快速的发展带动了涂料工业的进、，步和发展。近几年，氟树脂涂料技术逐渐成熟，市场需求日益增多。氟树脂涂料以其优异的耐候性、丽腐蚀性及抗污染，等一系列优点，已被越来越多地应用于建筑、机械、设备、体

2、育设施、大型钢结构等领域。年月日，备受关注的北京（）防护年：，长效防腐，抗紫外线、雨水、冰雹、风沙。（航红外线辐射：颜色为金属银灰色，对红外线反射能力强，太阳辐射吸收系数不大于。（航紫外线辐射：紫外线人工加速老化试验，保光率大于，变色。（）耐大气老化性：防静电、不吸尘，抗沾污性强，耐磨性不大于。年奥运会主体育场国家体育场（简称“鸟巢”硅冈结构防腐涂料招标终于尘埃落地，大连振邦公司的氟碳配套防腐涂料以绝对优势一举中标。实际上振邦早在年就瞄准了“奥运”这个涂料大市场，积极着手进行了一些前期技术准备工作，例如：新型氟树脂的开发，国内外主要厂商氟树脂的对比试验，研制、开发耐腐蚀性更好的无机富锌底漆，选

3、择高性能、耐黄变的异氰酸酯交联剂固化等工作。本文着重就氟碳金属漆和罩面氟碳清漆的研制进行小结和讨论。（耐腐蚀：耐盐雾试验一。：，无明显变化。（干、湿、温变腐蚀：一（挪威标准），划痕腐蚀不大于。以上项指标要求除了最后项需要由富锌底漆和环氧云铁中涂漆来保障以外，其余项指标都要靠高性能的氟碳面漆来满足“鸟巢”工程的要求。技术路线的确定为保证“鸟巢”钢结构涂层具有的长效氟碳金属漆和罩面氟碳清漆的研制“鸟巢”钢结构防腐对配套涂料主要生使用寿命，选择性能优异的防腐涂料、合理的涂料配套体系、严格的涂装施工是确保钢结构使用寿命的关键因素。对于氟碳面漆而言，选择合适的成膜物质及确定恰当的一一物质的量的比在配方设

4、计中尤其重要。能的要求“鸟巢”钢结构防腐涂料招标文件中对配套涂年氪硅涂料行业年会第届氯树疆及氟涂料技术研讨会氟树脂的筛选于氟碳金属漆和氟碳罩光清漆的氟树脂。种国内、氟树脂的基本特征见表。用种氟树脂分别配制成铝粉金属漆和罩光清漆进行人工老化试验。试验结果见图和图。目前，国内外生产的各种牌号的氟树脂品种很多，从几个主要厂商的代表性树脂品种中进行筛选，通过人工加速老化试验，筛选适用表种氟树脂的基本特征根据的老化试验，各种树脂罨誊时问，图一间已有明显差距。旭硝子树脂保光、保色性最好。大连振邦的醚型氟树脂接近旭硝子产品。个国产醋型氟树酯的保光、保色性较差。根据老化试验结果选用大连振邦的醚型氟树脂作为奥运

5、“鸟巢”钢结构用氟碳漆的主体成膜物。多异抓酸交联剂的筛选种树脂涂层保光率与时间的关系对比在常规氟碳漆中，用缩二脲（胙为交联剂。对于“乌巢”这样的重大工程项目，要选择更好的交联剂。拜耳公司推荐耐候性和机械强度比更好的和椭司园。两者都是三聚体异氰脉酸酯，只是固体含量不同，考虑到施工和配料方便，更合适。通过用和按相同一一物质的量的比配漆，做性能检时问图测和老化试验。种交联剂的规格特征见表；种交联剂的漆膜性能比较见表；种交联剂的漆种树脂涂层保色性与时间的关系对比膜老化试验对比结果见图和图。防腐蚀“东升杯”优秀论文评选表种交联剂配制的漆膜性能对比试验情况防腐蚀毒累毯时间，图图时间几种交联剂配制的漆膜保色

6、性随时间的变化关系种交联剂配制的漆膜保光性随时间的变化关系从表可以看出，拜耳公司的从这两方面考虑，应适当增大一点一一的物质的量比。根据以往经验，一一物质的量比为较好，如过量太多，（三聚体）具有明显的低黏度特点，有利于提高施工固体含量和改善丰满度。从表中可以看出比的漆膜硬度、耐酸性、耐碱性、耐盐雾性指标更好。从图和图中可以看出，多余的一与潮气反应，生成较多的，导致漆膜气泡增多，影响涂层的防腐蚀性。对不同一一物质的量比的漆膜进行了硬度及耐溶液的性能对比，结果见图、图。比在抗紫外线老化性、保光性、保色性方面更突出一些。最后确定采用三聚体作为“鸟巢”钢结构氟碳面漆用交联剂。一物质的量比的确定糊戢确定恰

7、当的一一物质的量比也是保障氟碳漆综合性能的重要因素之一。理论上，一一物质的量比应该为：，使活性基团完全反应。而实际上是不可能的，羟基是亲水性基团，应尽量使羟基反应完全，因此，一含量应稍过量些；另外，涂膜在干燥过程中，与空气接触，空气中星，勺物质的量比图不同比例漆膜硬度的变化的水分也会与发生反应，消耗一些。銎：皂：专鼍鼍毛篙鼍鼍繁研诗墓酗第鑫氟树瞻及氟涂料技术研讨会飞曦蠖缝缀嗡蘧熟馘蚕鼋理想。誉藩制漆配方筛选试验根据氟树脂老化试验及交联剂的对比筛选试验，优选出振邦的醚型氟树脂作为氟碳金属漆及氟碳罩光清漆用树脂，拜耳公司的，物质的量比三聚体作为交联剂，分别对制漆图不同比例漆膜耐时间的变化配方进行研

8、究试验。通过选择不同粒径的非浮型强根据试验数据及以往经验，同时考虑到经济效益，进行了多组试验筛选对比，从而找出最佳的一一物质的量比。最后确定一一物质的量比为时最经济，而且各方面性能较为闪效应铝颜料浆定向助剂、特效溶剂以及不同的哑粉对金属漆闪光效果和罩光清漆光泽的影响等一系列排列组合对比试验，最终选择出最合理的氟碳金属漆和氟碳罩光清漆配方，详见表和表。表氟碳金属漆配方醚型氟树脂。防“东升杯优秀论文评选表“鸟巢”钢结构工程用氟碳涂料配套体系防腐蚀配套体系，见表。按表涂装工艺要求制板，进行复合涂层理化性能检测，结果见表。表氟碳金属漆复合涂层理化性能检测结果结果与讨论性能完全达到了“鸟巢”钢结构防腐设

9、计要求。在通过以上氟树脂、多异氰酸酯、一物质的量比及制漆配方的筛选对比试验及性能检测，新研制成功的氟碳金属漆和罩面氟碳清漆研制过程中，对不同类型的氟树脂以及多异氰酸酯对氟碳涂料性能的影响有了更深刻地认识，归纳、总结如下。銎皂：；鼍鼍毛啬意：豢研计酗 第届氟树瞻及氟涂料技术研讨会麓鲢嘿銎缝澄§遵篱娥 氟树脂性能差异的探讨 目前国产氟树脂大都是以（三氟 （，）（地）广 久卢弋 （） 氯乙烯）乙烯基酯为主的多元共聚物；而进口旭硝 子的氟树脂是与乙烯基醚为主的四 元共聚物；大金的氟树脂是（四氟乙烯） 与乙烯基醚为主的多元共聚物。氟树脂是一 个共聚树脂，只有交替共聚性很好的乙烯基单体才 能够与

10、氟单体形成分布均匀的交替共聚物，共聚物 交替性好，氟单体才能保护非氟单体，使整体耐候 性提高。由于乙烯基醚与乙烯基酯对氟单体的竞聚 率不同，前者比后者更容易形成交替共聚物，这从 老化试验结果已得到证实。进口树脂虽好，但 价格高，难以推广。振邦新开发的醚型氟 树脂与旭硝子 一型氟树脂性能相 近，而成本只是它的一半，在重大钢结构防腐工程 上应用，完全能够接受。 图 一一）广 分子问形 属 一广二一（。）；，一 、一一（ ， 一叫、 。化啦卜。 ； ： ： ： 早 一剐广矗，广 （） 三聚体与缩二脲分子结构比较 高。另外，三聚体的一摩尔质量（ ）比 缩二脲的一摩尔质量（）氏，也就是相对 分子质量小，

11、因此，三聚体较缩二脲黏度 低很多，使涂料施工固体含量较高，一次成膜性 好，光泽、丰满度更好。而且降低了涂料中的 含量，有利于环境保护。 关于多异氰酸酯的比较 分子结构对涂料性能的影响 缩二脲（ 堤应用最为广泛的脂肪族多 异氰酸酯交联剂，它的分子结构与 三聚体 （）相比（见图）可以看出，由于三聚体分 子结构中原子上没有，所以分子间不会产生氢 键。而缩二脲分子结构中原子上有个原 三聚体与缩二脲漆膜硬度的比较 从图可以看出，呈菱形环状结构，刚 性好；而 是枝链形结构，柔韧较好。列二者进 行漆膜机械性能检测，结果见表。 子，较容易在分子间形成氢键，互相吸引使黏度增 表 与漆膜机械性能比较 “东升杯”优

12、秀论文评选 且，漆膜硬度的增大可进一步提高漆膜的抗擦伤性 和耐沾污性。采用 交联剂固化后 的漆膜的附着力、柔韧性、抗冲击性都能达到标准 要求。 原子连接的烷基作为供电子基团，但由于处酰 胺基的吸电子诱导效应，使得电子云整体向酰胺基 方向偏移，处原子的电子云密度减少，所以 处原子发生水解反应的速率会减慢。与之相反， 三聚体与缩二脲耐腐蚀性的比较 缩二脲分子结构中 和 位置的均为仲 胺，虽然处也为酞胺基，但吸电子诱导效应明 显降低，加上 处空间位阻较小，所以 处和 处均可发生水解反应， 处较 处相对容易 固化后涂膜的氨酯键在碱性或酸性催化作用下 会逐步水解，其酸催化的水解稳定性优于碱催化的 水解稳

13、定性。以碱性介质水解为例，三聚体和 缩二脲漆膜的氨酯键的水解反应过程见图。 从图可以看出，三聚体分子结构中， 些。总之，从图可以清晰看出，三聚体发生 水解反应较缩二脲慢些，且生成的相对分子质 量小的产物较少。因此，三聚体漆膜的耐碱性 优于缩二脲。 防腐蚀 处为仲胺，在碱的催化作用下，可以发生水解反 应。而处为叔胺，由于空间位阻效应，使处的 原子（或称为酞胺基）难以发生水解反应。与处 炭 是 。夕电 一一卜 旦！ 罢言， 。夕夕 一甲 甲一 。 一， 一一 一一 一 盛：尝，告 咱 矿。卢 眦 罱 ¨廿 一 一 一 乏 ， ： “一“一鼍 ¨伽：卜¨ 掣： 漆膜在碱

14、性介质中水解反应过程 一 一（）广 卸。 ，（） 漆膜碱性介质水解反应过程 图不同类型固化剂漆膜中氨酯键碱性介质水解反应历程 三聚体与缩二脲漆膜耐光老化性的 已固化漆膜中的氨酯键经过光老化会发生下列 此较 反应 紫外线 ） 一卜 其他产物 年氟硅涂料行业年会 第屠氟树穗及氟涂攀技术研讨会 酯环所稳定，所以不会在处裂解，只能在处发 生裂解。同样， 分子结构中， 处为叔胺， 不会发生裂解，但在 和 均可发生裂解反应。 生成较三聚体漆膜更多的小分子产物，从而导 致缩二脲固化的漆膜的耐老化性较三聚体 一 【 彤伊叶州、）卡删彤 ，啮 厶：一掣一争 凶 ！ ： ， 结语 随着国民经济的快速发展和钢结构工程的大量 增多，市场对钢结构防腐涂料的需求量也将与日俱 增，振邦氟碳漆在“鸟巢”钢结构工程的成功应用， 将极大地促进国产氟树脂及氟涂料的技术进步，提 高产品性能，赶超国际先进水平。希望拜耳公司为 涂料工业提供更多更好的