賈云超

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司 第二十研究所，陜西 西安710068）

0 引言

金屬腐蝕是指金屬和周?chē)h(huán)境介質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)[1]或電化學(xué)反應(yīng)，從而引發(fā)的破壞或變質(zhì)。金屬腐蝕現(xiàn)象普遍存在于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)各個(gè)領(lǐng)域，危害相當(dāng)嚴(yán)重，金屬腐蝕給人類(lèi)造成的損失是驚人的，全球每年因腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約11000億美元。國(guó)內(nèi)每年約有1/3的鋼鐵因腐蝕而報(bào)廢。多方面的巨大損失，刺激著防腐蝕涂料的快速發(fā)展，近年來(lái)，隨著金屬表面涂裝要求的日益增強(qiáng)，金屬表面防護(hù)和裝飾用涂料成為我國(guó)涂料行業(yè)增長(zhǎng)較快的涂料品種。

防腐蝕涂料在被涂物表面干燥后形成涂層，它的保護(hù)作用主要包括屏蔽作用、緩蝕作用和陰極保護(hù)（電化學(xué)保護(hù)）作用三種。在當(dāng)前發(fā)展的新型涂料中，氟碳漆和丙烯酸聚氨酯漆是兩種性能卓越的涂料。

氟烯烴聚合或氟烯烴和其它單體共聚而成的高分子聚合物就是氟碳樹(shù)脂，以氟碳樹(shù)脂為成膜物質(zhì)的涂料，稱(chēng)之為氟碳涂料（Fluorocarbon Coating）[2]。常見(jiàn)的氟碳涂料用氟碳樹(shù)脂主要有聚四氟乙烯（PTFE）氟碳樹(shù)脂、聚偏二氟乙烯（PVDF）氟碳樹(shù)脂、聚氟乙烯（PVF）氟碳樹(shù)脂和FEVE氟碳樹(shù)脂等。其中PTFE、PVDF及PVF樹(shù)脂都屬于結(jié)晶性聚合物，不能溶解于有機(jī)溶劑中，通常需要在230℃以上的高溫烘烤成膜。溶劑型可以常溫施工的氟樹(shù)脂面漆，以FEVE聚合物為樹(shù)脂，它與傳統(tǒng)的PVDF不同，分子結(jié)構(gòu)中選擇了乙烯基醚官能團(tuán)，改善了氟樹(shù)脂的溶解性，進(jìn)而提高了涂料的流平性。含羥基的FEVE樹(shù)脂中的羥基既可以和聚氨酯固化劑中的-NCO基反應(yīng)，也可以和氨基樹(shù)脂中的烷氧甲基反應(yīng)。使用氨基樹(shù)脂作為固化劑，需要進(jìn)行烘烤交聯(lián)固化。用異氰酸酯固化劑進(jìn)行固化反應(yīng)的氟碳樹(shù)脂涂料，又可稱(chēng)之為氟聚氨酯涂料。氟碳涂料主要用于工業(yè)及建筑方面需要戶(hù)外高耐候性、耐沾污和耐腐蝕的場(chǎng)合。

聚氨酯樹(shù)脂全稱(chēng)為聚氨酯甲酸酯樹(shù)脂（Polyurethane Resin）。聚氨酯樹(shù)脂一般是由兩個(gè)以上異氰酸酯化合物與含兩個(gè)以上活潑氫的化合物（如羥基、羧基等的化合物）反應(yīng)制得的高分子化合物。在其分子結(jié)構(gòu)中有重復(fù)的氨基甲酸酯鏈節(jié)，即氨酯鍵，所以稱(chēng)之為聚氨酯樹(shù)脂。含羥基丙烯酸樹(shù)脂耐候性?xún)?yōu)良，干燥快，具有較聚酯樹(shù)脂更好的保色保光性，因?yàn)樗晃?00nm以上的紫外光及可見(jiàn)光，其主鏈的碳-碳鍵耐水解。含羥基丙烯酸酯與脂肪族多異氰酸酯如HDI縮二脲、HDI三聚體反應(yīng)而生成的丙烯酸聚氨酯漆，漆膜具有很好的硬度又有極好柔韌性，耐化學(xué)腐蝕。突出的耐候性，光亮豐滿(mǎn)，干燥性好，表干快而不沾灰等特性，使之成為在鋼結(jié)構(gòu)重防腐涂裝體系中的首選面漆。

本文以鋼件鍍鋅為基材，以S06-N-2為底漆，分別以氟碳漆（SF96-201）和丙烯酸聚氨酯漆（S04-60）為面漆制備了試片，對(duì)試片進(jìn)行了附著力、高低溫儲(chǔ)存、高低溫沖擊、鹽霧、耐溶劑等試驗(yàn)，對(duì)比研究了這兩種涂料的性能差異，這一研究對(duì)滿(mǎn)足不同腐蝕條件下產(chǎn)品的涂料選擇具有深遠(yuǎn)的意義。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要原料和工具

120×50×1mm鍍鋅鋼件試片、純鋅黃底漆（S06-N-2）、氟碳漆（SF96-201）、丙烯酸聚氨酯底漆（S04-60）、膠帶、濾紙、棉紗布、稀釋劑X-11、汽油、香蕉水、二甲苯、細(xì)砂紙、噴烤房、烘箱、烘房、空氣壓縮機(jī)、抽風(fēng)裝置、調(diào)漆罐、攪棒、電子稱(chēng)、涂-4粘度計(jì)、過(guò)濾網(wǎng)、噴槍、打磨片、單面刀片、旋轉(zhuǎn)臺(tái)。

1.2 試片的制作

將鋼件試片表面處理干凈，要求不能有油污、銹跡，進(jìn)行電鍍鋅，鍍鋅結(jié)束后要求必須在24小時(shí)之內(nèi)（保護(hù)得當(dāng)可以延長(zhǎng)到36小時(shí)）噴涂S06-N-2底漆，100℃±5℃烘烤1小時(shí)。將噴涂過(guò)底漆的試片分成兩組并編號(hào)，分別噴涂氟碳漆（SF96-201）和丙烯酸聚氨酯漆（S04-60），100℃±5℃烘烤1小時(shí)。

1.3 試片性能測(cè)試

1.3.1 復(fù)合涂層的附著力測(cè)試

復(fù)合涂層的附著力測(cè)試參照GB/T 9286-1998進(jìn)行測(cè)試。

1.3.2 高低溫儲(chǔ)存試驗(yàn)及試驗(yàn)后涂膜附著力測(cè)試

高低溫儲(chǔ)存試驗(yàn)參照GJB150.3、4進(jìn)行測(cè)試，涂膜附著力測(cè)試參照GB/T 9286-1998進(jìn)行測(cè)試。

1.3.3 高低溫沖擊試驗(yàn)及試驗(yàn)后涂膜附著力測(cè)試

高低溫儲(chǔ)存試驗(yàn)參照GJB150.5進(jìn)行測(cè)試，涂膜附著力測(cè)試參照GB/T 9286-1998進(jìn)行測(cè)試。

1.3.4 濕熱試驗(yàn)及試驗(yàn)后涂膜附著力測(cè)試

濕熱試驗(yàn)參照GJB150.9進(jìn)行測(cè)試，涂膜附著力測(cè)試參照GB/T 9286-1998進(jìn)行測(cè)試。

1.3.5 鹽霧試驗(yàn)及試驗(yàn)后涂膜附著力測(cè)試

鹽霧試驗(yàn)參照GJB150.11進(jìn)行測(cè)試。

1.3.6 耐溶劑試驗(yàn)

涂裝有兩種復(fù)合涂層的試片分別在水、汽油和酒精中進(jìn)行了1天時(shí)間的耐溶劑試驗(yàn)。

2 試驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1 附著力測(cè)試結(jié)果

復(fù)合涂層的附著力測(cè)試、高低溫儲(chǔ)存試驗(yàn)后涂膜附著力測(cè)試、高低溫沖擊試驗(yàn)后涂膜附著力測(cè)試、濕熱試驗(yàn)后涂膜附著力測(cè)試、鹽霧試驗(yàn)后涂膜附著力測(cè)試結(jié)果如表1。測(cè)試結(jié)果顯示氟碳漆復(fù)合涂層的附著力優(yōu)于丙烯酸聚氨酯復(fù)合涂層的。

2.2 耐溶劑性試驗(yàn)結(jié)果

涂裝有兩種復(fù)合涂層的試片分別在水、汽油和酒精中進(jìn)行了8天和20天的耐溶劑試驗(yàn)，其結(jié)果如表2所示。

表2 耐溶劑性試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果表明：（1）兩種復(fù)合涂層在水中均表現(xiàn)出良好的耐溶劑型，無(wú)論是8天還是20天，漆膜均無(wú)變化；（2）兩種復(fù)合涂層在汽油和酒精中浸泡8天后，漆膜表面均無(wú)變化，浸泡20天后，氟碳漆漆膜表面無(wú)變化，但丙烯酸聚氨酯漆表面局部起泡，這說(shuō)明在一定腐蝕環(huán)境條件下，氟碳漆的耐溶劑性能優(yōu)于丙烯酸聚氨酯的。

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

由附著力測(cè)試結(jié)果和耐溶劑性測(cè)試結(jié)果可以得出以下結(jié)論:

（1）氟碳漆和丙烯酸聚氨酯漆均具有良好的附著力，這與它們的固化機(jī)理是密不可分的，氟碳漆和丙烯酸聚氨酯漆的固化機(jī)理主要是含有活性氫的羥基與異氰酸酯進(jìn)行固化反應(yīng)形成漆膜[4-6]，可常溫固化，且雙組份的組成與S06-N-2雙組份底漆具有良好的配套性。以ROH代替FEVE樹(shù)脂，R’NCO代替聚氨酯固化劑，其固化反應(yīng)如下：

R’NCO+R-OH→R’NHCOOR

（2）氟碳漆相對(duì)于丙烯酸聚氨酯漆具有良好的耐候性，這主要是氟碳漆中引入了氟原子，高鍵能的C-F鍵比起一般的有機(jī)聚合物中的C-C鍵，鍵能要高得多，這就是氟碳涂料比其它有機(jī)聚合物涂料耐候性超強(qiáng)的主要原因。

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)噴涂了氟碳漆和丙烯酸聚氨酯漆的試片進(jìn)行一系列試驗(yàn)，獲得了兩種涂料性能的相同點(diǎn)和差異，這一研究結(jié)果對(duì)滿(mǎn)足不同腐蝕條件下產(chǎn)品的涂料選擇具有深遠(yuǎn)的意義。

［1］王彩云.金屬腐蝕的危害及防護(hù)[J].機(jī)械管理開(kāi)發(fā)，2012(5)：111-112.

［2］劉國(guó)杰，夏正斌，雷智斌.氟碳樹(shù)脂涂料及施工應(yīng)用[M].北京：中國(guó)石化出版社，2005.

［3］許君棟，濮國(guó)堯，王宏，何淑芬.高性雙組份聚氨酯汽車(chē)面漆的研制[J].涂料工業(yè)，2004(7).

［4］胡玉明，吳良義.固化劑[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.

［5］Trouble with Zinc-Rich Primers，Part I：Non-Topcoated Systems by Clive H.Hare，Coating System Design[Z].Inc.JPCL August 1998.

［6］Lori Huffman，Harold Hower.The Emergence of Polysiloxanes，As Protective Coating[Z].JPCL，2003(8).