氟碳涂料的抗粘性研究
朱 东1, 刘长亮1, 酒新英2
( 1. 中化建常州涂料化工研究院, 江苏常州213016;2. 新疆灯塔屯河涂料有限公司, 乌鲁木齐831100)
( 1. 中化建常州涂料化工研究院, 江苏常州213016;2. 新疆灯塔屯河涂料有限公司, 乌鲁木齐831100)
0 引 言
近年来, 随着经济的发展和人们生活质量的提高, 各地陆续出现了不少雕塑作品, 经过一段时间后, 有些艺术作品受到人为的涂鸦和划伤。如何减少有可能受到的涂鸦问题影响,成为市政工程和交通部门所面对的一大难题。为此, 国外公司陆续推出防涂鸦涂料, 目前国内市场上也出现一些能提高表面污物易清除性的助剂。本实验以氟碳树脂为基料, 通过对添加剂的选择, 达到较为满意的抗粘结效果。
1 实验部分
1. 1 原材料
氟碳树脂: 市售; 改性树脂: 自制; 表面助剂1: Tego 公司;表面助剂2: BYK 公司; 蜡粉: M ICRO 公司; 硅粉: Degussa 公司; 固化剂: N - 3390, 拜耳公司。
1. 2 配漆
为了避免其他因素的影响, 实验中全部采用清漆, 蜡粉和硅粉用自制的改性树脂预先制成颜料膏, 其中硅粉占整个不挥发分的2. 5%, 蜡粉占整个不挥发分的1.5%。配漆中树脂与固化剂的比例按n ( ) NCO) :n ( ) OH ) = 1.1:1。
1. 3 检验
在涂有白色氟碳涂料的钢板上再喷涂一道约20 Lm的清漆, 在80ºc烘箱中放置2 h待涂层完全固化后进行不粘性实验。不粘性实验考虑到实际应用情况, 同时用红色、黑色水性记号笔和红色、黑色油性记号笔进行实验, 通过涂圈方式获得基本形态, 分别比较水浸泡前后的胶带纸粘脱情况。胶带纸粘附后, 沿一定方向快速撕离, 记录记号笔痕迹在粘脱后的残留量。评级方法: 共分为10级, 其中0级基本无残留, 9级表示粘脱后残留痕迹超过90%, 级数越低者, 越易粘脱, 表明涂层抗粘结作用越强。
2 结果与讨论
从以前的实验数据中, 通过采用人工加速交替老化法, 发现随着失光率的增加, 涂层的耐水浸润性和耐色浆污染相应发生变化。其中含氟涂料变化小, 其次为有机硅涂料[ 1] ; 另外在通过改性树脂的实验中, 发现该树脂对含硅类基质(如玻璃)和有机基材表面(如PE、ABS 和橡胶) 上都具有良好的附着力[ 2] 。利用该改性树脂的特点, 作为硅粉浆和蜡粉浆的分散树脂, 期望获得较好的附着效果, 减少粒子在长期使用条件下的损失, 涂层表层结构变化如图1、图2所示。
考虑到用胶带纸做粘结实验时, 粒径过大有可能把粒子一起撕掉从而对实验有所影响, 选用硅粉和蜡粉的平均粒径为5~ 9 Lm, 而蜡粉分别采用极具代表性的三类蜡: 合成蜡、聚乙烯蜡及聚四氟乙烯蜡。
2. 1 表面助剂影响
助剂对涂层粘结性的影响见表1。
在胶带纸进行粘结后, 作为抗粘性助剂, 助剂1体现较好的疏水和疏油性, 助剂2在疏油性方面优势更为明显, 而疏水性方面与对比样基本相当。但经过水浸泡后, 记号笔墨水中的基料与涂层表面的附
着变差, 特别是助剂2其结构中含有亲水结构。在水中亲水结构向外与水分结合, 体现较强的斥油性, 促使油性物质较易除去, 而水性物质相对来说附着稍好。而助剂1 由于结构主体为聚二甲基硅氧烷, 相对来说水浸泡对涂层粘结作用影响较小。这里需要说明的是有残留的部分皆为红色, 黑色能粘脱,这可能与颜料本身的结构有关, 这也是为什么有的涂层本身具有抗粘结作用, 但并不是所有污物都能较易除去, 如果污物表面结构与涂层表面能形成类似凹凸结构, 就有可能更为稳定地附着在涂层表面。在这种情况下如果涂层表面具有一定的粗糙度, 可能对减少附着会有所帮助。
2. 2 硅粉及蜡粉对涂层粘结性的影响
对于助剂1采用不同的蜡粉和硅粉, 结果见表2。
从表2可以看出: 对助剂1, 通过改变表面粗糙度, 对记号笔墨水的抗粘结性确实有所改变, 特别是3 种蜡粉由于都为强斥水性产品, 水性记号笔在其表面粘附更为困难。而抗油性记号笔的粘结作用在水浸泡前没太大变化; 而在水中浸泡后基本不粘, 似乎与上述推测相吻合。对于助剂2采用不同的硅粉及蜡粉, 结果见表3。
从表3可以看出: 硅粉的效果并不明显, 而且从水浸泡后残留情况来看, 可能硅粉表面呈亲水结构, 终与助剂2 本身作用基本相当, 仅由于表面粗糙度对终残留稍有影响, 而蜡粉的作用较为明显, 而突出部分有机成分与油性记号笔中的墨水粘合。造成水浸泡后有所残留, 而且所残留的部分皆为黑色记号笔留下的, 这再一次说明颜料结构的影响。
2. 3 不加助剂的涂层的粘结性
2. 3 不加助剂的涂层的粘结性
不加助剂的涂层的粘结性见表4。
从表4可以看出, 不添加表面助剂, 仅靠硅粉和蜡粉来改变涂层的表面粗糙度作用不大。
上述样板放置户外曝晒1年后, 进行简单的评价, 主要项目有样板外观、冲洗后外观、耐水浸润性及擦拭后外观, 这其中结果较好的样品:
( 1)不加表面助剂, 仅加蜡粉2;
( 2)加表面助剂和蜡粉2;
( 3)不加表面助剂, 仅加硅粉。
而抗粘结作用好的用表面助剂1和蜡粉制成的样板在户外曝晒后采用普通方法判断, 其耐污性能结果较差, 特别是外观不如其他样。
对于上述现象的解释是由于灰尘中实际成分对涂层表面的吸附主要为静电作用。如何提高表面的亲水性, 降低电荷聚集, 可能对去除灰尘粘附作用更大。因此依靠涂层的抗粘结作用作为自清洁的涂层, 其使用场合受到一定限制, 应对涂料表面结构进行调整, 才能达到实际应用的要求。
对于上述现象的解释是由于灰尘中实际成分对涂层表面的吸附主要为静电作用。如何提高表面的亲水性, 降低电荷聚集, 可能对去除灰尘粘附作用更大。因此依靠涂层的抗粘结作用作为自清洁的涂层, 其使用场合受到一定限制, 应对涂料表面结构进行调整, 才能达到实际应用的要求。
3 结 语
( 1)通过不同的表面助剂和硅粉、蜡粉的选择, 发现表面粗糙度和表面助剂的共同作用可有效防止记号笔对涂层的粘结, 从而获得较好的防涂鸦涂层。
( 2)粗糙表面的涂层亲水、亲油性对抗粘结作用有较大的影响。
( 3)涂层的抗粘结作用与自清洁作用并不能简单等同, 需根据实际应用情况进行区别对待。
( 3)涂层的抗粘结作用与自清洁作用并不能简单等同, 需根据实际应用情况进行区别对待。
