氟碳涂料与环氧中涂漆配套
0 前言
氟碳涂料具有优异的耐候性、防腐性，良好的耐化学品性和优秀的机械性能，突出的装饰性能，因此，从大型的钢结构建筑到高档楼宇、桥梁、石油化工、交通运输、港口机械、大型变压器等的涂装，其应用领域非常广泛。
氟碳涂料通过与防腐性能优异的各类底漆配套，构成的长效型防腐配套涂层，使用年限可以达到 15 年以上。配套底漆多采用无机富锌底漆和环氧富锌底漆，中间漆采用环氧云铁中涂漆，通过云母氧化铁和铝粉浆增强涂层的屏蔽效应，提高涂层的整体防腐效果。
在实际应用中，配套涂料都是低温交联固化型涂料，使用时受施工条件的影响，有时会出现涂层间漆膜脱落现象，即出现涂层间附着力不良的问题。通常可以对固化的环氧云铁中涂漆表面进行打磨，以改善中涂漆过于光滑、坚硬的表面，增加中涂漆的粗糙度，从而改进层间附着力。
本文主要探讨了通过调整氟碳涂料、环氧中涂漆的配方，来改进涂料的层间附着力问题。
1 附着机理
漆膜的附着机理：机械附着和化学附着。
机械附着：当涂料施工于含有孔、洞、裂隙的基材上时，涂料能够渗透进去，即“机械锚定作用”。对基材进行喷砂处理属于这种机理，通过机械打磨方法增加基材的表面粗糙度，扩大了涂料和基材的界面面积，提高了涂料对基材的渗透率、润湿性，有利于涂料附着力的提高 ［1］ 。
化学附着：通过分子间静电力、范德华力、氢键等化学力作用，使涂料对基材表面产生附着性。漆膜层间附着要求面涂层聚合物的极性接近底层表面的极性：即面涂层成膜物质的反应基团，如— OH 或者— COOH 与底层表面过剩的基团之间相互结合，可以比较形象地称之为“桥接效应”。
2 实验部分
2.1 原材料
环氧树脂 E 20 ；环氧固化剂 3915 ，壳牌，胺值 220~240 mgKOH/g ；氟树脂 F 100 ，大连振邦，固体含量 53% ，氟含量 22% ，羟基含量 1.2%~1.8% ； N 75 ，拜耳公司， NCO 含量 16.5 ％； N 3375 ，拜耳公司， NCO 含量 16.0 ％； DBF-1 促进树脂，国产，固体含量（ 50 ± 2 ） % ，羟值（ 100 ± 6 ） mgKOH/g ； LTW 附着力促进树脂，德国 Degussa-H ü ls 公司，固含量 59%~61% ，羟值 30 mgKOH/g ； 高沸点溶剂 DBE ，美国； PMA （聚酰胺树脂），国产。
2.2 样板制备
150 mm × 70 mm × 1 mm 钢板，先喷涂环氧云铁中涂漆 1 道（ 50~60 μ m ）， 80 ℃ 烘箱烘烤 1 h ，室温冷却后，再喷涂氟碳面漆（ 50~60 μ m ）， 80 ℃ 烘箱烘烤 1 h ，冷却后备检。
2.3 性能检测
采用标准 GB/T 9286 - 1998 《色漆和清漆漆膜的划格试验》来考察漆膜的层间附着情况。选择刀刃间距为 2 mm 的划格刀，切割完毕后，用软毛刷沿切割图形轻扫，然后施加胶粘带，在贴上胶粘带 5 min 内，将其撕离，观察漆膜脱落情况。
3 结果与讨论
3.1 环氧云铁中涂漆
3.1.1 颜填料的影响
环氧云铁中涂漆是以片状的云母氧化铁为主体，添加粒径较大的体质填料，经过高速分散混合而成。选用的灰色云母氧化铁呈鳞片状，其均匀地分散于涂层内，能有效阻挡外来介质对涂层的渗透，延长了介质的渗透时间，可以有效地发挥涂料的物理防锈作用。添加了粒径较大的体质填料，在改善涂料贮存性能、降低配方成本的同时，使得中涂漆形成不光滑的，具有一定粗糙度的表面，有利于面漆的渗透，提高中涂漆和面漆之间的结合力。
3.1.2 环氧树脂的影响
由于固体环氧树脂具有一定的羟基含量，预留的活性— OH 可以和面漆中的— NCO 反应，即通过底层涂料与面层涂料之间的基团反应，获得较好的附着力。
3.1.3 固化交联密度的影响
选用相对分子质量 900 的环氧树脂，与聚酰胺树脂交联固化。环氧树脂与聚酰胺树脂的配比范围比较大，聚酰胺树脂的用量一般为环氧树脂的 30%~100% 。聚酰胺树脂分子结构中含有较长的碳链和反应基团，可以赋予漆膜很好的弹性和附着力，它不但是环氧树脂良好的固化剂，也是一种良好的活性增韧剂，能使环氧树脂涂料长期保持韧性 ［ 2 ］。通过对环氧树脂与聚酰胺树脂不同的交联密度试验，考察了对漆膜的机械性能、耐介质性能以及层间附着力的影响，综合评价确定了环氧树脂与聚酰胺树脂的配比。环氧树脂与聚酰胺树脂的配比对漆膜性能及层间附着力的影响见表 1 。
表 1 环氧树脂与聚酰胺树脂的配比对漆膜性能及层间附着力的影响
由表 1 可见：聚酰胺树脂用量对漆膜的硬度、层间附着力、耐盐水性能均有一定影响，在两组分配比为 6 ∶ 1~7 ∶ 1 之间漆膜性能最好，同时与氟碳面漆的配套性也好。
3.2 氟碳涂料
3.2.1 交联密度的影响
兼顾氟碳面漆的防腐性能、老化性能，在氟碳面漆的配方设计中，选择— NCO 与— OH 当量比在 1.05~1.15 的范围内。过量的— NCO 用于与环氧云铁中涂漆的活性— OH 反应，使两涂层中间产生化学键的结合，从而有利于涂层间的附着。固化剂选用 N 75 ，因缩二脲比三聚体柔韧性好， N 75 稍过量有利于改善漆膜的柔韧性。氟碳面漆交联密度对漆膜性能及层间附着力的影响见表 2 。
表 2 氟碳面漆交联密度对漆膜性能及层间附着力的影响
3.2.2 润湿分散剂的影响
面涂层聚合物分子具有一定的流动性，可以更好地润湿底层，当两者分子间达到一定距离时，依赖范德华力或氢键的作用而产生附着平衡。
通过添加基材润湿剂，可以降低涂料的表面张力，提高润湿效率，有利于面漆在中涂漆表面的铺展，增加面漆和中涂漆的吸附点，从而获得较好的附着力 ［3］ 。
3.2.3 附着力促进剂的影响
分别选用了 DBF-1 促进树脂、 LTW 附着力促进树脂进行比较。 DBF-1 促进树脂是一种改性丙烯酸树脂，分子结构中含有一定量的羟基、羧基和其它的极性基团，羟基的引入主要考虑到对漆膜的交联密度和机械性能的影响，羧基用来改善促进树脂与氟树脂的相容性、与颜料的润湿性及与底材的附着力，极性基团的引入主要是改善漆膜与底材的润湿性能和提高附着力 ［4］ 。
两者对附着力均有改善， DBF-1 促进树脂与振邦氟树脂的相容性要优于 LTW 附着力促进树脂。同时，还必须考察附着力促进树脂对氟碳涂料综合性能的影响，选择合适的用量。
3.2.4 溶剂的影响
在氟碳面漆中添加适量溶解力强、挥发速度低、安全无毒的 DBE 以及对环氧树脂溶解力优良的醇醚类溶剂，第一可以提高面漆对中涂漆的溶胀度，延长面漆分子链的扩散时间；第二可以提高氟碳面漆的流动性、润湿渗透性，改善漆膜缺陷，有利于提高漆膜层间附着力。
4 结语
附着力是评判涂料性能的一个重要技术指标，直接影响涂料的防护性能和使用寿命。可以通过增强底、面涂层的“桥接效应”、以及调整溶剂体系、添加附着力促进剂等方法，有效提高涂料的附着力。涂料应用中，严格按照涂料涂装工艺要求进行施工：如对基材的表面处理、涂层施工间隔的控制等，规范涂装操作，以确保获得优良的复合涂层，从而有效发挥涂料的保护和装饰作用。
