水性2K FEVE涂料在超耐候應(yīng)用中的研究結(jié)果
20世紀(jì)70年代末，氟乙烯基醚(FEVE)樹脂首次在日本問世，隨后于1982年推入市場。FEVE樹脂由非晶質(zhì)的A-B型共聚物的重復(fù)單元組成，其重復(fù)單元為氟乙烯和取代乙烯基醚。與純氟單體聚合物不同，F(xiàn)EVE樹脂因有乙烯基醚基團(tuán)而能溶于溶劑。FEVE樹脂溶于溶劑特性，使其從高性能聚合物轉(zhuǎn)變?yōu)槟軌蛟谕苛现袘?yīng)用的主要的高性能樹脂。
在FEVE樹脂正式進(jìn)入市場之前，含氟聚合物，如聚偏氟乙烯(PVDF)一直用在涂料中。實(shí)際上PVDF樹脂至今仍被廣泛應(yīng)用。為了將這些非常傳統(tǒng)的含氟聚合物，如PVDF等用于液體涂料，則需要與丙烯酸等其它類樹脂進(jìn)行共混。此外，還需要用特殊的溶劑來溶解共混物，最后通過加熱讓體系流動，從而形成一層熱塑性涂膜。相比之下，F(xiàn)EVE聚合物基于乙烯基醚單體的存在，在一些傳統(tǒng)的應(yīng)用廣泛的溶劑中可被設(shè)計成具有固定的溶解度。FEVE聚合物的化學(xué)晶型是非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，不像PVDF -丙烯酸體系那種半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。這種非晶形態(tài)讓FEVE樹脂可以在不加熱的情況下成膜。這一特性意義重大。將FEVE含氟聚合物引入涂料行業(yè)，使具有優(yōu)異耐久性的含氟聚合物涂料走出工廠，進(jìn)入大眾視野。
氟乙烯基團(tuán)是FEVE樹脂的優(yōu)勢基團(tuán)。正是這些基團(tuán)使這類聚合物對紫外線的降解具有很強(qiáng)的抵抗力。C-F鍵非常強(qiáng)（不易斷裂）。鍵能為～486 kJ/mol, 而300nm的UV輻射能是～399 kJ/mol。如圖1所示為該類聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，其中化學(xué)基團(tuán)的交替排列方式是抵抗紫外線性能的關(guān)鍵?；瘜W(xué)穩(wěn)定和耐UV性能的氟乙烯單元在空間和化學(xué)性能上可以保護(hù)臨近的乙烯基醚單元。
FEVE樹脂中交替排列的化學(xué)結(jié)構(gòu)
乙烯基醚基團(tuán)使FEVE聚合物可用作涂料用樹脂。沒有乙烯基醚基團(tuán)，F(xiàn)EVE樹脂無法溶于溶劑。這種溶解性使FEVE樹脂可以廣泛地應(yīng)用于各種涂料配方中，最終應(yīng)用于工廠或施工現(xiàn)場4。乙烯基醚基團(tuán)也有助于提高光澤，并可以與官能團(tuán)，如羥基，共同存在于該化學(xué)結(jié)構(gòu)中。表1顯示了FEVE樹脂的典型性能。
交聯(lián)劑、原料比例、催化劑以及助溶劑的用量可能對MEK雙摩擦性能有一定影響。所有的檢測方法均需置于QUV-A和氙弧燈中進(jìn)行加速測試。用于金屬基材的重防腐涂料也能阻止腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生；而且，本研究中也正在用EIS光譜對測試配方進(jìn)行分析，以確定在防腐試驗(yàn)中可能具有的性能壁壘。此外，物理性能指標(biāo)測試也正在進(jìn)行中。
總結(jié)
含氟聚合物樹脂為溶劑型和水性涂料提供了超耐候性。隨著VOC法規(guī)的不斷出臺，對水性重防腐涂料的需求也迫在眉睫。然而，配制水性2K涂料仍存在諸多挑戰(zhàn)。盡管水性2K涂料在佛羅里達(dá)州南部的加速測試實(shí)驗(yàn)和實(shí)際測試結(jié)果均非常優(yōu)異，但以MEK雙摩擦性能來檢測涂料的固化度，先前的分析結(jié)果令人擔(dān)憂。
不同于典型的高性能溶劑型2K涂料所表現(xiàn)出的優(yōu)異性能，水性2K FEVE涂料的早期性能測試較低。金屬基材上的重防腐涂料需要的不僅僅是耐候性；它們也需要耐腐蝕。我們需要更深入地了解影響水性2K涂料固化的因素。
結(jié)果表明，采用異氰酸酯（過量）和特殊設(shè)計的催化劑對水性2K聚氨酯涂料進(jìn)行MEK雙摩擦試驗(yàn)，（從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看）均能提高固化率。目前正在評估配方的耐候性、耐蝕性和物理性能指標(biāo)。
在FEVE樹脂正式進(jìn)入市場之前，含氟聚合物，如聚偏氟乙烯(PVDF)一直用在涂料中。實(shí)際上PVDF樹脂至今仍被廣泛應(yīng)用。為了將這些非常傳統(tǒng)的含氟聚合物，如PVDF等用于液體涂料，則需要與丙烯酸等其它類樹脂進(jìn)行共混。此外，還需要用特殊的溶劑來溶解共混物，最后通過加熱讓體系流動，從而形成一層熱塑性涂膜。相比之下，F(xiàn)EVE聚合物基于乙烯基醚單體的存在，在一些傳統(tǒng)的應(yīng)用廣泛的溶劑中可被設(shè)計成具有固定的溶解度。FEVE聚合物的化學(xué)晶型是非晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，不像PVDF -丙烯酸體系那種半晶質(zhì)結(jié)構(gòu)。這種非晶形態(tài)讓FEVE樹脂可以在不加熱的情況下成膜。這一特性意義重大。將FEVE含氟聚合物引入涂料行業(yè)，使具有優(yōu)異耐久性的含氟聚合物涂料走出工廠，進(jìn)入大眾視野。
氟乙烯基團(tuán)是FEVE樹脂的優(yōu)勢基團(tuán)。正是這些基團(tuán)使這類聚合物對紫外線的降解具有很強(qiáng)的抵抗力。C-F鍵非常強(qiáng)（不易斷裂）。鍵能為～486 kJ/mol, 而300nm的UV輻射能是～399 kJ/mol。如圖1所示為該類聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，其中化學(xué)基團(tuán)的交替排列方式是抵抗紫外線性能的關(guān)鍵?；瘜W(xué)穩(wěn)定和耐UV性能的氟乙烯單元在空間和化學(xué)性能上可以保護(hù)臨近的乙烯基醚單元。
FEVE樹脂中交替排列的化學(xué)結(jié)構(gòu)
乙烯基醚基團(tuán)使FEVE聚合物可用作涂料用樹脂。沒有乙烯基醚基團(tuán)，F(xiàn)EVE樹脂無法溶于溶劑。這種溶解性使FEVE樹脂可以廣泛地應(yīng)用于各種涂料配方中，最終應(yīng)用于工廠或施工現(xiàn)場4。乙烯基醚基團(tuán)也有助于提高光澤，并可以與官能團(tuán)，如羥基，共同存在于該化學(xué)結(jié)構(gòu)中。表1顯示了FEVE樹脂的典型性能。
交聯(lián)劑、原料比例、催化劑以及助溶劑的用量可能對MEK雙摩擦性能有一定影響。所有的檢測方法均需置于QUV-A和氙弧燈中進(jìn)行加速測試。用于金屬基材的重防腐涂料也能阻止腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生；而且，本研究中也正在用EIS光譜對測試配方進(jìn)行分析，以確定在防腐試驗(yàn)中可能具有的性能壁壘。此外，物理性能指標(biāo)測試也正在進(jìn)行中。
總結(jié)
含氟聚合物樹脂為溶劑型和水性涂料提供了超耐候性。隨著VOC法規(guī)的不斷出臺，對水性重防腐涂料的需求也迫在眉睫。然而，配制水性2K涂料仍存在諸多挑戰(zhàn)。盡管水性2K涂料在佛羅里達(dá)州南部的加速測試實(shí)驗(yàn)和實(shí)際測試結(jié)果均非常優(yōu)異，但以MEK雙摩擦性能來檢測涂料的固化度，先前的分析結(jié)果令人擔(dān)憂。
不同于典型的高性能溶劑型2K涂料所表現(xiàn)出的優(yōu)異性能，水性2K FEVE涂料的早期性能測試較低。金屬基材上的重防腐涂料需要的不僅僅是耐候性；它們也需要耐腐蝕。我們需要更深入地了解影響水性2K涂料固化的因素。
結(jié)果表明，采用異氰酸酯（過量）和特殊設(shè)計的催化劑對水性2K聚氨酯涂料進(jìn)行MEK雙摩擦試驗(yàn)，（從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來看）均能提高固化率。目前正在評估配方的耐候性、耐蝕性和物理性能指標(biāo)。
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