与性能研究及高性能FEVE氟碳涂料的制备.pdf

北京化工大学博士学位论文常温固化FEVE氟碳涂料结构与性能研究及高性能FEVE氟碳涂料的制备姓名：李运德申请学位级别：博士专业：材料科学与工程指导教师：左禹常温固化F E V E 氟碳涂料结构与性能研究及高性能F E V E 氟碳涂料的制备常温固化F E V E 氟碳涂料结构与性能研究及高性能F E V E 氟碳涂料的制备摘要本文研究了不同类型F E V E 氟碳涂料的性能，积累了F E V E 氟碳涂料基础数据；制备了高性能的F E V E 氟碳涂料，对F E V E 氟碳涂料进行耐粘污性研究和碳纳米管改性研究；并且系统地研究了氟碳防腐涂层配套体系设计、缺陷与施工质量控制主要研究工作如下：1、通过多种试验方法和表征手段研究了F E V E 氟碳涂料的耐候性、热稳定性、力学性能和防腐性能1)通过天然曝晒试验、人工加速老化试验和环境扫描电镜(E S E M)分析，研究了F E V E 氟碳涂料优异的耐候性，不同类型F E V E 氟碳涂料耐候性差异以及F E V E 氟碳涂料耐候性的地区差异，结果表明：醚类单体或位阻型大单体合成的F E V E 氟碳树脂具有更优异的耐候性；F E V E 氟碳涂料对湿热、盐雾环境较敏感，而对单纯强紫外线照射环境不敏感；2)通过热空气老化试验、热失重试验以及老化后的力学性能试验，分析了F E V E 氟碳涂料热稳定性，结果表明：F E V E 氟碳树脂中含有四氟乙烯单体比三氟氯乙烯单体、醚类单体比酯类单体具有更好的耐热性；3)研究了不同类型F E V E 氟碳涂料的拉伸应力一应变行为以及氟碳涂料与环氧底漆的相容性，结果表明：F E V E 氟碳涂料具有良好的力学性能，并且与环氧底涂层匹配性良好；4)比较了不同类型F E V E 氟碳涂料的耐酸北京化工大学博士学位论文碱性能和耐溶剂性能，结果表明：所有类型F E V E 氟碳涂料均具有优异的耐酸性，醚类或酯类大单体共聚型F E V E 氟碳涂料耐碱性优异，而醋酸乙烯酯类型F E V E 氟碳涂料耐碱性较差；各种类型F E V E 氟碳涂料在非极性溶剂中溶胀度很低(三氟氯乙烯一乙烯基酯共聚型F E V E氟碳涂料几乎不溶于非极性溶剂)，在弱极性溶剂中溶胀度很高，而在强极性溶剂中溶胀度稍低；5)采用交流阻抗法(E I S)测试各类F E V E 氟碳涂料的防腐蚀性能，结果表明：在3 5 N a C l 水溶液中，氟碳涂层(厚度2 3um)在较长时间内(4 0 d)保持为一个电阻值大、电容值小的隔绝层，说明涂层具有很好的抗渗透防腐性能。

2、选用四氟乙烯一乙烯基醚型F E V E 氟碳树脂为成膜物，通过固化剂、溶剂、及助剂的选择制备了漆膜外观优异，耐候性能和防腐性能突出的环保型氟碳面漆氟碳防腐涂层体系按G B T 1 8 6 5 人工加速老化5 0 0 0 h 后漆膜很轻微变色、很轻微失光；耐盐雾5 0 0 0 h 漆膜无异常；北京地区自然曝晒4 年，不变色、不失光；海南地区曝晒2 年，不变色、轻微失光口3、研究了采用氟化硅氧烷亲水化剂、改性有机硅防涂鸦助剂、T i 0 2 光催化剂三种方法提高F E V E 氟碳涂层耐粘污性的效果，结果表明：通过添加氟化硅氧烷亲水化剂使F E V E 氟碳涂料膜表面产生亲水性，从而提高涂膜的自洁性和耐粘污性，是一种切实可行的方法采用光电子能谱()【P S)、接触角测定仪对亲水化漆膜表面元素和与水接触角进行表征，结果表明，亲水化剂在漆膜表面明显富集，并且在较短时间内水解形成亲水化基团，获得了稳定的亲水性，漆膜表面与水I I常温固化F E V E 氟碳涂料结构与性能研究及高性能F E v E 氟碳涂料的制备接触角维持在3 54、制备了碳纳米管F E V E 氟碳复合涂膜，研究了碳纳米管在常温固化氟碳树脂溶液中的分散性以及复合涂膜的力学性能、热稳定性和导电性能。

结果显示：采用D I S P E R B Y K-2 0 5 0 润湿分散助剂可使碳纳米管很好地分散在F E V E 基体中；碳纳米管的加入显著提高了氟碳树脂涂膜的拉伸强度，稍稍提高氟碳涂膜的耐热性，并赋予氟碳涂层良好的导静电性能关键词：F E V E，性能，涂料，抗粘污性，碳纳米管，涂层体系，涂层缺陷I I I北京化工大学博士学位论文S T U D YO NS T R U C T U R E SA N DP R o P E R T I E SO FA I RC U R I N GF E V EP A I N T SA N DP R E P A R A T I O No FH I G H P E R F o R M 已气N C EF E V EP A I N T SA B S T R A C TI nt h i sd i s s e r t a t i o n，t h ep r o p e r t i e so fv a r i o u sF E V Ep a i n t sw e r es t u d i e d，a n dS Ot h eb a s i cd a t ao fF E V Ep a i n t sw e r ea c c u m u l a t e d；H i g h-p e r f o r m a n c eF E V Ep a i n t s，a n dF E V E C N T sp a i n t sw e r ep r e p a r e d，a n dt h ed i r tr e s i s t a n c eo fF E V Ep a i n t sw e r ei n v e s t i g a t e d；t h ed e s i g no fF E V Ec o a t i n gs y s t e m sa n dt h es t r i c tc o n t r o lo fc o n s t r u c t i o nq u a l i t yw e r ea l s os t u d i e d 1 T h ew e a t h e r i n gr e s i s t a n c e，t h e r m a ls t a b i l i t y,m e c h a n i c a lp r o p e r t ya n da n t i-c o r r o s i v ep e r f o r m a n c ew e r ei n v e s t i g a t e db yv a r i o u st e s tm e t h o d sa n dm e a n s 1)T h ee x c e l l e n tw e a t h e r i n gr e s i s t a n c eo fF E V Ep a i n t s，t h et y p ea n dd i s t r i c td i f f e r e n c e so fw e a t h e r i n gr e s i s t a n c e，o fd i f f e r e n tt y p e so fF E V Ep a i n t s，w e r ei n v e s t i g a t e db yw e a t h e re x p o s u r et e s t，w e a t h e r o m e t e rt e s t，a n dE S E Ma n a l y s i s T h er e s u l t ss h o wt h a tT h eF E V Er e s i n sp o l y m e r i z a t e db yt h e s ee t h e ro rb i gv i n y lm o n o m e r sh a v em o r ee x c e l l e n tw e a t h e r i n gr e s i s t a n c e；T h eF E V Ep a i n t sa l es e n s i t i v et oh u m i dt r o p i c a lc o n d i t i o na n ds a l tf o g，b u ta l en o ts e n s i t i v et oo n l yu l t r a v i o l e tl i g h t 2)W常温固化F E V E 氟碳涂料结构与性能研究及高性能F E V E 氟碳涂料的制备T h et h e r m a ls t a b i l i t yo fF E V Ef l u o r o c a r b o nc o a t i n g sw a si n v e s t i g a t e d，b ya i ro v e na g e i n g，t h e r m o-g r a v i m e t r i ca n a l y s i s(T G)，a n dt e n s i l ep r o p e r t ya f t e rh o ta i ra g e i n g，t h er e s u l t ss h o wt h a tT h eF E V Er e s i n sw i t hT F Eh a v eb e t t e rh e a tr e s i s t a n c et h a nC T F E，a n dw i t hv i n y le t h e rt h a nw i t hv i n y le s t e r s 3)T h et e n s i l es t r e s s s t r a i nc u r v eo fv a r i o u sF E V Ep a i n t s，a n dt h ec o m p a t i b i l i t yo fF E V Ep a i n ta n de p o x yp r i m e rw e r ei n v e s t i g a t e d，t h er e s u l t ss h o wt h a tF E V Ep a i n t sh a v eg o o dm e c h a n i c a lp r o p e r t i e s，a n dg o o dm a t c h i n gw i t he p o x yp r i m e r 4)T h ed i f f e r e n tt y p e so fF E V Ep a i n t sr e s i s t a n c et oa c i da n da l k a l ia n dr e s i s t a n c et oo r g a n i cs o l v e n tw e r ec o m p a r e da n da n a l y z e d，t h er e s u l t ss h o wt h a ta l lt y p e so fF E V Ep a i n t sh a v eg o o dr e s i s t a n c et oa c i d，t h ev i n y le t h e ra n db i gv i n y le s t h e rF E V Ep a i n t sh a sg o o dr e s i s t a n c et oa l k a l i，b u tt h ev i n y la c e t a t eF E V Ep a i n t sh a sp o o r e rr e s i s t a n c et oa l k a l i；A l lF E V Ep a i n t sh a v ev e r yl o wd e g r e eo fs w e l l i n gi nn o n p o l a rs o l v e n t(t r i f l u o r o c h l o r o e t h。