新型2K水性氟烷| 2016-03-02 - 2022年世界杯分组表

通过肯·米拉姆而且布雷迪皮特，大金美国公司，迪凯特，美国;Katsuhiko并且绕着圆圈圈打转，Koichiro Ogita而且Takuji Ishikawa)大金工业株式会社，日本大阪;而且马克·赫希， M&M Hirsch & Associates LLC，罗诺克，弗吉尼亚州

2013年中期，美国每年的腐蚀总成本超过1万亿美元，估计对GDP的影响超过6%，腐蚀对美国经济产生了巨大影响。¹其中大部分是桥梁、高速公路、储罐、汽车、船舶和近海上层建筑(如石油钻井平台、风力涡轮机和浮式生产、储存和卸载)装置中的钢铁的腐蚀。

多年来，由环氧底漆、聚氨酯粘合层和(氟)聚氨酯面漆组成的溶剂型体系一直是这些具有挑战性环境的标准和性能最高的涂料体系。随着VOC和HAPs全球标准的不断发展，液态环氧树脂已发展到100%固体，而水性聚氨酯的性能接近或满足溶剂型聚氨酯的性能。此外，由于人工成本占重刷桥梁或石油平台等结构总成本的60%以上，因此有必要在不牺牲性能的情况下减少涂层层数。

大金和其他供应商已经销售溶剂型氟烷聚合物超过25年。这些聚合物在保持光泽、耐候性和抗高腐蚀性化学品和强溶剂等显著性能方面比无氟实体表现更好。然而，在世界上大多数地区，根据提供树脂的溶剂包装，配方涂料超过VOC的规定。Covestro最近发表了他们的水性2K聚氨酯系统的研究成果，其性能与溶剂型2K聚氨酯类似。一般来说，氟聚氨酯的性能等于或优于直接聚氨酯。

作为权宜之计，大金开发了这种树脂的新版本;高固形物与溶剂的部分取代，以及高固形物版本。虽然这些解决了VOC的限制，但利用“客户之声”进行的一项市场调查确定，只要能提供与溶剂基含氟聚合物相同的优异性能，2K或1K水性树脂是首选。

本文描述了由日本大金工业有限公司开发的水性氟化聚氨酯树脂新家族的发展，在初步测试中，其性能与现有的基于氟多元醇和多异氰酸酯的2K溶剂型体系一样好。这种新化学物质是一种2K水性树脂，可用于制备VOC低于100g/L的工业涂料，本文给出了一种特定的树脂。该研究比较了水性树脂ZEFFLE™SE与高特性的2K溶剂型体系的性能，2K溶剂型体系已经在商业上应用了超过25年，以及其他竞争化学品和非交联商用水性大金树脂的性能。

这里的涂料配方包括使用日本市场通用的原材料，而不一定是美洲市场通用的。它们是演示树脂性能的简单公式。那些在涂料配方的艺术和科学方面熟练的人可以很容易地优化原材料的特定性能和最终用途应用。测试使用了两个TiO₂-色素和透明涂层配方。

实验

树脂的描述

本研究中使用的体系(A, C)是双组分体系。它们由羟基功能丙烯酸酯和多异氰酸酯组成，以商业溶剂为已知阳性对照。作为类似(但不能交联的)化学的比较，是系统(B)。这些系统描述在下面和表1中。

本研究强调的开发产品(A)是具有羟基功能的偏氟乙烯(VdF)共聚物。商用水性无交联树脂(B)是一种共聚丙烯酸VdF。溶剂基树脂(C)由羟基功能聚丙烯酸酯组成，通常与低粘度异氰酸酯型多异氰酸酯交联。所使用的多异氰酸酯为100%固体，粘度为3000 cps, NCO含量为21.4%。

发展树脂的一个有趣的方面可以在MFFT中看到，以及它如何与配方中使用的聚结水平相关。人们会期望配方中树脂的数量需要比达到2-4°C的涂层MFFT所需的更多的聚结。

涂料配方

如前所述，透明(1C, 2C和3C)和着色(1P, 2P和3P)涂料的涂料配方包括使用日本市场常见的原材料。使用免聚结剂来降低VOC水平。它们的配方简单，成分少，用以说明树脂的性能。这些起点公式可以很容易地针对特定的性能和最终应用程序进行优化。测试使用了两个TiO₂-色素和透明涂层配方。这些公式可以在本文末尾的附录1中查看。

涂料的应用

将多异氰酸酯机械地混合到配制的羟基功能树脂中，静置半小时，让气泡逸出。然后在接下来的一个小时内就采用了这种方法。在玻璃上使用10密耳的湿拉杆和PET上的24号缠绕线杆，将配制好的涂料应用到各种基材上。所有面板在常温下固化7天。

测试方案

在室温下固化7天后，测试涂覆面板的光泽度、对PET的附着力、MEK双摩擦、铅笔硬度和对永久性标记的清洁度。加速风化和自然风化都在进行中。所用的试验程序如表2所示。

业绩总结

表3总结了配制的白色颜料涂料的性能。本文的其余部分将详细介绍测试方法和性能，然后简要概述接下来的步骤。与任何配方一样，对原料利用的专业知识可以并将优化光泽和保留率等。

交叉孵化粘附试验

有许多不同的测试可以用来评估树脂和涂层系统的附着力。交叉培养粘附试验是相关的，并在实验室评价中用于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。如果交联过度，或者如果涂膜太厚，就会对困难的基材产生较差的附着力。此外，大金还发现，有首选的交联剂，可对聚氯乙烯(PVC)和热塑性聚烯烃(TPO)等困难的基材提供最佳的附着力。水性和溶剂型交联体系对PET的黏附率均为100%(图1)。

耐溶剂- MEK双摩擦

采用ASTM D5402-15测试耐腐蚀性溶剂。一般来说，该方法与凝胶分数相关性良好，尽管可能受到单体组成和形态的影响。测试表明，显影树脂ZEFFLE SE在白色色素涂层中的表现与2K溶剂型树脂相似(图2)。

除尘力

该涂层被应用到铝片上并固化。将二甲苯基的黑色、红色和蓝色标记涂在涂层上，并在环境中干燥3小时。用乙醇湿润Kimwipe，然后将标记尽可能多地从涂层上去除。结果被记录为删除或未删除(通过/失败)。

通过这种方法测试，所有三个标记都从白色涂层中的显影树脂中完全去除。其他两种系统各有一种标记色失效(图3)。这些树脂的目标是工业市场，但预计对家庭污渍的抗腐蚀性和清洁度将是相似的。

结论

该研究表明，低voc水性氟烷涂料可配制成与溶剂型氟烷涂料在金属表面使用时性能相当的涂料。这些涂料是双组分水性聚氨酯，由水性VdF共聚物和水分散聚异氰酸酯组成。水性氟烷涂料的实验室结果表明，在耐溶剂性、对难处理的基材的粘附性、耐永久标记性和易清理性方面，与标准溶剂型聚氨酯涂料持平或更好。预计正在进行的自然和加速风化测试将显示相同的趋势，并在很长一段时间内提供类似或更好的光泽保持和不变黄。