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自洁型卷材涂料的研制,聚酯树脂进行改性,并采用特殊的自洁助剂,研制成具有良好自洁功能的卷材涂料
2019年09月26日    阅读量:1401     新闻来源:中国机械网 okmao.com    |  投稿

0前言

自洁型卷材涂料主要是针对建筑用彩板,在建材用彩板表面积聚较多的污垢后,能通过雨水的冲刷达到自净的高洗净性涂膜,可J三l减少灰尘和污垢的吸附,方便彩钢板的清洗和维护。外用建筑用彩板一般都要求有一定的自洁功能,以保证外观的整洁。


目前国内大多采用聚酯面漆,市场对有自洁功能的聚酯类卷材涂料的需求正不断增加,自洁型卷材涂料的市场还处于起步阶段,随着市场的发展和产品本身的完善,该产品市场将会得到进一步的发展和扩大中国机械网okmao.com


1漆膜的耐沾污和自洁机理

一般来说外墙涂层的污染主要来自大气中的污染物,大气中漂浮的大量尘埃和粉尘,以及一些油性的烟雾;在一些工业城市,燃油和燃煤所带来的大量带有油性和酸性的物质;同时还有汽车尾气中带有的污染物等等,都会在漆膜表面形成污染,这些污染物主要可以分为两大类:油性污染物和粉尘污染物,一类为亲油性,一类则以亲水性为主。这些污染物通过各种不同的方式对漆膜进行污染,一种是通过吸附,在漆膜表面不断沉积形成污染层;另一种是利用漆膜表面的粗糙不平,小的污染颗粒通过雨水而渗入表面所存在的缝隙和小孔中,在雨水蒸发后依然留在漆膜表面的缝隙和小孔中形成污染;另外,当涂层的强比较低时,在户外阳光的照射下漆膜表面温度升高而造成漆膜软化,表面污染物容易渗入漆膜内形成难以除去的污染层。因此,提高漆膜的耐沾污性主要从以下3个方面人手:

(1)减少漆膜对大气中污染物的吸附;

(2)提高漆膜的致密性;

(3)提高漆膜的强。

自洁型涂料和普通涂料的区别不仅仅是有良好的耐沾污能力,同时还要有良好的自洁能力。漆膜的自洁能力和耐沾污能力有一定的区别,目前自洁型卷材涂料主要有两大类,一类是通过提高漆膜的疏水、疏油性,使亲水和亲油性的污染物比较难在漆膜表面吸附,即使能吸附上,与漆膜的结合力也不强,在雨水的冲力下,比较容易被冲掉;另一类是提高漆膜的亲水、疏油性,雨水能在漆膜表面形成一个完整的水膜,雨水能完全渗入漆膜的缝隙和小孔中,依靠雨水的冲刷作用而将漆膜表面的污染物冲洗掉,这个过程有点类似于润湿分散剂润湿颜料表面的过程。这两种方法都有各自的针对性,在实际中也有应用,更多的则是要考虑到产品的使用环境和大气中污染物的主要类型。


2实验研究

自洁型卷材涂料是我们近几年研究的功能性产品,主要是从提高产品的耐沾污性和自洁能力出发,通过对主体树脂的研究和引人自洁助剂来实现产品整体的自洁功能。


2.1技术路线的确立

根据对漆膜自洁机理的研究,通过提高漆膜致密性和强来提高漆膜的耐沾污性,同时通过提高漆膜表面的亲水性使产品有良好的自洁能力。本产品采用的是聚酯体系,在聚酯树脂结构中引入特殊结构的亲水基团,经交联后产生较高交联密度漆膜的同时,能使漆膜带有一定的亲水性;同时在体系中引入一种亲水助剂,能使漆膜具有更好的亲水性能。亲水助剂是一种特殊的有机硅助剂,它在形成漆膜后当有水分存在时会发生水解反应,产生羟基而获得亲水功能。主要机理如下:

自洁型卷材涂料的研制,聚酯树脂进行改性,并采用特殊的自洁助剂,研制成具有良好自洁功能的卷材涂料 中国机械网,okmao.com

2.3性能检验

2.3.1常规性能

涂料常规性能检验结果见表1。

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炭黑实验方法:

(1)彻底去除样板表面的灰尘等污染物。

(2)制造污染物:水和炭黑(Fw200)以85/15的比例混合分散。

(3)用污染物污染涂层:在样板上滴适量的污染物。

(4)耐污染性实验:用污染物污染涂黑后,在60℃烤炉中干燥2 h。

(5)清洗涂层:在流水中用刷子和脱脂棉洗涤擦拭污染物,直至涂层表面炭黑无法擦去。

(6)测定结果:使用色差仪测试△L值。

耐污染性评价:△L值平均在4.0以内时,判定涂层具有耐污染性(也可测试△E)。该方法是目前国内卷材行业对漆膜耐沾污性普遍采用的测试方法,具有测试方便、测试时间短的特点,但对各种不同的污染环境代表性不足。


2.3.2户外曝晒18个月后比较

户外曝晒是对产品耐沾污性能和机械性能的综合评价,经户外曝晒18个月后的数据表明:本产品比普通产品有较明显的自洁性和耐沾污能力。



3结果讨论

3.1自洁机理的选择

本产品采用提高漆膜表面亲水性,使产品具有良好自洁能力的机理,主要考虑到以下几方面因素:

(1)疏水、疏油的漆膜有良好的耐沾污性,但漆膜通过雨水冲刷而达到的自洁能力不理想。在表面雨水蒸发后会形成聚集污染物的水迹,形成颜色深浅的斑点,整体外观不好。同时,比较难得到能

长时间保持优良疏水、疏油性的漆膜。

(2)亲水性表面的漆膜对油性污染物有良好的耐沾污能力,同时对亲水性污染物有良好的自洁能力,利用雨水可以较容易地将这些污染物带走,表面不容易形成水迹,整体外观比较好。并且白洁

能力保持的时间更持久。

疏水、疏油体系和亲水体系户外曝晒18个月后耐沾污性的比较见图1。由图1可看出:亲水体系比疏水、疏油体系具有更理想和更持久的自洁效果。

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3.2主体树脂的选择

在本产品的研制中,主体聚酯树脂是一个非常关键的环节,不仅要求树脂要达到卷材涂料本身所要求达到的性能,同时还要能形成更加致密的漆膜和更高的交联密度,并且还要保证最终形成的漆膜的亲水能力。

(1)通过在主体聚酯树脂中引入一定量的亲水基团,在漆膜交联后可以起到亲水的作用。

(2)树脂中的羟基和羧基具备较高的活性,提高涂层的交联密度。

(3)树脂有较高的强。


3-3自洁助剂的选择

自洁助剂的选择是本产品的另一个关键,因为光靠树脂产生的亲水能力还是不够的,必须还要引人一个亲水助剂来达到更加理想的效果。对自洁助剂的选择主要从以下几点出发:

(1)能够提供良好的亲水效果。通过亲水助剂的选择,在烘烤过程中迁移到涂层表面,并能在漆膜表面形成一层亲水层。

(2)亲水助剂需与整个体系有良好的混容性,以便产生较好的表面流平效果。本产品所采用的自洁助剂是一种特殊的有机硅助剂,具有良好的混容性和耐高温性,在涂装过程中不会出现挥发或从涂料体系中析出等现象,在烘烤过程中也不会出现气化、分解等现象。涂层经固化后,在漆膜表面形成单分子层,改善表面流平性。

(3)涂层经水解后,成为si—oH结构,形成亲水层。


3.4耐沾污性的研究

耐沾污性和自洁性有时候是一对矛盾,过分地强调亲水性会造成产品耐沾污能力的下降,反之也一样,所以要产品达到较好的整体效果主要也是在这两方面选择一个平衡点,为了保证产品的耐沾污能力,做了以下比较实验(表2)。

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由表2可以看出:提高产品的交联密度和张可以明显的提高漆膜的耐沾污能力,加入亲水助剂后对产品耐沾污能力有一定的提高。疏水、疏油涂料在这方面最为理想。产品施T时的固化条件对产品耐沾污能力也有较大的影响。


3.5漆膜表面的平整性

漆膜表面的平整性是一个容易被忽视的环节。在实验过程中发现:漆膜表面不平整,有时候是由于基板表面镀锌层的不平整会影响漆膜的整体外观。在雨水的流动和蒸发过程申,一些漆膜表面凹缝和缝隙中容易长时间聚集雨水并且在这些部位聚集污染物,在雨水蒸发后也容易形成水迹,影响整体外观。亲水性表面最大的特点就是可以减少这种现象,不会造成疏水表面所形成局部色差反差很大的现象。


4结语

通过对主体树脂体系的研究和自洁助剂的选择,成功研制出具有自洁功能的卷材涂料,产品具有良好的耐沾污性能和自洁能力。


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