摘要：本文报道了国内首次氟涂料天然曝晒阶段性实验数据．用常熟三爱富中昊化工新材料有限公司开发的交联型涂料用氟树脂制成的氟涂料样板，在海南汽车试验研究所曝晒场进行大气暴露耐候性试验，取得了首批30个月的实验数据．实验所得氟涂料样板的失光、变色和其它外观变化等实验数据表明其具有优良耐老化性．
分析了颜料和残留引发剂对氟涂料耐老化性能的影响。结果表明使用无机颜料的氟涂料耐老化性能比使用有机颜料的氟涂料耐老化性能好。金红石型二氧化钛由于其对紫外线的吸收转化，用其作颜料的氟涂料有很好的耐老化性能。推测能吸收紫外线的炭黑颜料的用于氟涂料也有优异的耐老化性能，推荐使用无机颜料和耐侯性能好的有机颜料。残留引发剂对氟涂料早期耐老化性能有不利影响，因此减少涂料用氟树脂中残留引发剂可以改善氟涂料早期耐老化性能。
前言
氟涂料具有远比一般涂料更优异的耐酸、耐碱、抗腐蚀、耐候性和摩擦系数小、憎水、憎油、抗粘、抗污染等性能，这些性能使氟涂料在建筑户外饰面中的应用日益受到人们的关注。
高温固化氟涂料在国外已经有三十年使用历史，常温固化氟涂料也有超过二十年历史，发达国家氟涂料界有丰富实验数据和应用数据[1]。在高速发展的市场需求推动下，近几年国内氟涂料行业从无到有，获得了初步发展，并正在制定统一的标准。刚刚起步的国内民用氟涂料企业的大多产品虽经人工老化试验，但拿不出需耗时积累的、可以真实反映涂料性能的天然曝晒[2]数据与案例，在市场上，很难拿出令人信服的天然曝晒数据和国外公司竞争。
常熟三爱富中昊化工新材料有限公司开发的佳氟涂料用氟树脂，通过在氟树脂主链上引入部分带官能团的单体，使得到的共聚物能溶于溶剂中，能够室温固化，具有较好的耐老化性能和盐雾性能。其涂料用氟树脂产品在国内常温固化交联型氟涂料市场上一直处于领先地位，获得了用户广泛好评。为了更好的为用户提供准确、客观的基础技术数据，佳氟涂料用氟树脂在完成5000小时人工老化实验的同时，于2001年8月5日在海南汽车试验研究所曝晒场开始进行计划为期10年的大气暴露耐候性试验，到2004年2月5日已经完成了30个月的天然曝晒实验。
由于考察涂料性能的趋势是天然曝晒，考虑到日本工业标准JISK 5658-2002《建筑用氟树脂涂料》与JISK 5659-2002《钢结构用氟树脂涂料》天然曝晒耐侯性实验时间是2年。作为国内第一家进行氟涂料天然曝晒实验的企业，为了更好的为客户服务，尽早提供有说服力的数据，现将佳氟涂料用氟树脂30个月的天然曝晒实验数据整理出来供大家参考。
1．样板的制备
制板依据中华人民共和国军用标准《GJB385A-1996 飞机蒙皮用脂肪族聚氨酯磁漆及配套底漆规范》进行。底材为铝合金板，没有使用底漆，用同样牌号但不同颜色磁漆封边。用于曝晒实验的样板试验编号、颜色等情况详见表1。
表1 试验样品清单
|
树脂
生产企业 |
试 验
编 号 |
材 料
编 号 |
样 品
种 类 |
涂层总厚度(µm) |
外 观颜 色
所用颜料 |
|
常熟三爱富中昊化工新材料有限公司 |
01164-0＃ |
FB1-8 |
标样 |
75.2 |
白色
金红石型
二氧化钛 |
|
01164-1＃ |
FB1-3 |
试样 |
61.5 |
|
01164-2＃ |
FB1-4 |
试样 |
55.6 |
|
01164-3＃ |
FB1-7 |
试样 |
125 |
|
Ｓ公司 |
01165-0＃ |
FB4-22 |
标样 |
795 |
白色
金红石型
二氧化钛 |
|
01165-1＃ |
FB4-8 |
试样 |
164 |
|
01165-2＃ |
FB4-11 |
试样 |
185 |
|
01165-3＃ |
FB4-12 |
试样 |
135 |
|
常熟三爱富中昊化工新材料有限公司 |
01166-0＃ |
FH4-22 |
标样 |
101 |
红色
有机红颜料 |
|
01166-1＃ |
FH4-1 |
试样 |
115 |
|
01166-2＃ |
FH4-4 |
试样 |
62.3 |
|
01166-3＃ |
FH4-11 |
试样 |
108 |
|
01167-0＃ |
FY4-21 |
标样 |
67.6 |
银灰色
闪光铝粉 |
|
01167-1＃ |
FY4-3 |
试样 |
91.9 |
|
01167-2＃ |
FY4-8 |
试样 |
69 |
|
01167-3＃ |
FY4-10 |
试样 |
73.4 |
2 曝晒试验
2.1试验自然条件
样品投试于中国海南省东部琼海市加积地区的海南汽车试验研究所曝晒场内, 该场位于东经110°26ˊ，北纬19°45ˊ，海拔高度23.5m，四周空旷、场地平坦，并保持当地的自然植被状态，草高不超过200mm。当地气象条件较稳定，各年间的气象因素变化很相似，有季节性的暴风雨、高温、高湿、降雨量充足等气候特点，是典型的湿热带乡村气候条件。
2.2试验方式
样品的试验方式为室外大气直接暴露试验，暴露面朝正南方，与地平面成90°倾角，试验架的下端离地面高度大于500mm。
2.3检测仪器
使用测试仪器详见表2。
表 2 主要使用测试仪器
|
序号 |
设备号 |
仪器名称 |
型号 |
受光
方式 |
精度 |
产地 |
检定有效期 |
|
1 |
HN084 |
光泽仪 |
4528 |
60° |
0.1% |
德国 |
2004.9 |
|
2 |
HN087 |
(color-guide)
色彩精灵TM45/0 |
6805 |
45/0 |
0.02ΔE*ab |
德国 |
2005.3 |
2.4试验项目、检验周期与依据标准
样品主要考核的项目、检验周期、依据标准详见表3。
表3 试验项目、检验周期与依据标准明细表
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试验项目 |
检验周期 |
试验依据标准 |
|
光泽度测量 |
投试前一次，三个月内每月一次，三个月后，每三个月一次 |
GB 9754-88 色漆和清漆 不含金属颜料的色漆漆膜之20°、60°和85°镜面光泽的测定 |
|
色差值测量 |
GB/T 11186 1~3-89 涂膜颜色的测量方法 |
|
外观老化评价 |
GB/T 1766-95 色漆和清漆 涂层老化的评级
方法 |
|
暴露试验方法 |
-- |
GB/T 9276-96 涂层自然气候暴露试验方法 |
3试验结果
3.1光泽度变化情况
01164试样的光泽变化率在10.6%～13.4%之间，如图１，图２：
01165试样的光泽变化率在13.8%～20.3%之间，如图３，图４：
01166试样的光泽变化率在22.5%～29.8%之间，如图５：
01167试样的光泽变化率在4.8%～6.5%之间，如图7，图8：
3.2颜色变化情况
01164、01165试样，试验前与后其色差变化值（ΔE*ab）均小于1.5个单位即无可见颜色变化，如图9，图10：
01166试样，试验前与后其色差变化值（ΔE*ab）在3.1～6.0个单位之间即表面有轻微颜色变化，如图11.
01167试样，试验前与后其色差变化值（ΔE*ab）在1.6～3.0个单位之间即表面有轻微颜色变化，如图12.
3.3 外观目测情况
01164试样，试验21个月后涂层表面除有很轻微失光与FB1-7号试样很轻微变色外，表面无其它可见的老化现象，如图13。
效果
01165试样，试验30个月后样板1#、2#涂层轻微失光 (即2级)，表面无其它可见的老化现象，如图14。
效果
01166试样，试验9个月后出现很轻微变色；12个月后出现很轻微失光；15个月后出现轻微变色（即2级），轻微失光（即2级）；24个月后样板2#、3#出现轻微失光(即2级)，样板表面轻微变色(即2级)；27个月后样板1#出现轻微失光(即2级) ，如图15。
效果
01167试样，18个月时FY4-10样板出现很轻微变色外，27个月后样板2#、3#试样变色1级；30个月后样板出现很轻微失光，如图16。
效果
3.4 耐老化性能评级
这批外墙涂料涂层样品在海南室外大气暴露试验30个月后，按GB/T 1766-95规定的有关装饰性涂层耐老化性能的综合评定方法进行评价其结果为：
耐老化性能最好的样品有：01164一种，为“0”级，即“优”级；
耐老化性能较好的试样有： 01165、01167二种，为“1”级，即“良”级；
耐老化性能一般的试样有: 01166一种, 为“2”级，即“中”级。
4讨论
目前国内尚未完成氟涂料标准制定工作，根据日本工业标准，天然曝晒耐侯性实验时间2年后，JISK 5658-2002《建筑用氟树脂涂料》规定漆膜无裂痕、脱落、气泡、颜色和光泽的变化程度与标准板比较差异不大，粉化等级在二级以下为合格；JISK 5659-2002《钢结构用氟树脂涂料》规定漆膜无起泡、剥落、开裂，光泽保持率60%以上，颜色的变化程度与标准板比较差异不大，粉化等级在二级以下为合格，所实验样品，除01166外，全部合格。
FB4（01164）、FH4（01166）、FY4（01167）为一类氟树脂，FB1（01165）为种类不同的另一类氟树脂，由于大气暴露试验样品有限，未能做更多种不同颜料的大气暴露试验。但从现有数据可以做如下分析：
（一）．颜料对老化性能的影响
01164、01166、01167三种样品所用树脂相同，仅颜料不同，耐老化性能从好到差依次为：金红石型二氧化钛>闪光铝粉>有机红颜料。原因为：
①有机颜料耐老化性能不如无机颜料，因此使用有机红颜料的氟涂料耐老化性能比使用无机颜料的差。
②金红石型二氧化钛能吸收阳光紫外线将其转化为其它能量，紫外线反射的最小，因此使用金红石型二氧化钛为颜料的氟涂料耐老化性能比铝粉好。
（二）．不同树脂的耐老化性能比较
01164样品和01165样品使用树脂不同，颜料相同，从各项指标看01164样品耐老化性能比01165样品好，可以推测01164样品所用树脂性能比01165样品所用树脂性能好。
（三）．残留引发剂的对树脂性能的影响
从光泽度变化和颜色变化来看，开使三个月的变化比较幅度比较大。初步推测为是受到残留在树脂中未反应的引发剂的影响。
根据天然曝晒实验数据及分析结果，可以得出如下结论：常熟三爱富中昊化工新材料有限公司生产的佳氟涂料用氟树脂经过天然曝晒实验，证明了其优异的耐老化性能。由于树脂制成涂料后其性能受颜料影响，因此选择颜料要慎重。由于一般有机颜料耐老化性能无法和氟树脂相比，为了使涂层有15年左右的耐老化性能，建议氟涂料中要使用无机颜料和耐侯性能好的有机颜料。由于炭黑颜料和金红石型二氧化钛一样能吸收紫外线，可以推测使用炭黑颜料的氟涂料也有优异的耐老化性能。对于氟树脂生产商，减少其树脂中引发剂的残留可以改善涂层的早期耐老化性能。
参考文献
[1] 程启朝、王国炜、席发臣．我国氟涂料的现状与思考[J]．现代涂料与涂装, 2001,05:22-23
[2] Matt McGreer. 自然气候老化测试及应用[J]．环境技术，2001,04:27-35
