超耐候型水性涂料乳液在幕墻鋁材概況 的利用

1.媒介

阿科瑪公司以Kynar500?定名 的樹脂作為超耐候性樹脂，在酒店等年夜 型建筑物金屬幕墻涂裝上被普遍 利用 。Kynar?怪異 的聚合方式 ，使其產(chǎn)物 由極其 藐小 平均 的粒子組成 ，良好 的消融 性和便于施工成為產(chǎn)物 的顯著特征。Kynar500?四十年來遭到 世界各地設(shè)計(jì)師和業(yè)主的高度評(píng)價(jià)。該產(chǎn)物 在北美地域 據(jù)有 著很高的市場(chǎng)份額，最近幾年 來以中國為中間 的亞洲地域 的需求也在不竭 爬升 。

最近幾年 來，跟著 對(duì)材料的環(huán)保要求愈來愈 高，下降 涂猜中 的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）含量成為當(dāng)務(wù)之急。阿科瑪早在十多前年已 存眷 這一課題，以位于美國賓夕法尼亞州的研發(fā)中間 為主，一向 出力 于非溶劑型Kynar?涂料新手藝 的研發(fā)。特別 是以“超耐候性”為特征的新產(chǎn)物 的開辟 ，不但 加速 了實(shí)驗(yàn) 的進(jìn)度，還需要在現(xiàn)實(shí) 情況 下對(duì)樹脂和 涂料進(jìn)行持久 的評(píng)估。在顛末 如許 包羅 嚴(yán)酷 的評(píng)估內(nèi)容在內(nèi)的研發(fā)，阿科瑪公司于日前推出了水份 離 系PVDF乳液Kynar Aquatec?產(chǎn)物 。本文將首要 介紹采取 這類 材料的評(píng)估案例和 實(shí)行 案例。

2.手藝 介紹

組成 PVDF的“碳-氟鍵（C-F）”的結(jié)協(xié)力 可以抵當(dāng) 太陽光中紫外線，具有優(yōu)勝 的耐候性。是以 ，PVDF等含氟樹脂的涂料凡是 都用于室外。Kynar500?等傳統(tǒng)的含氟涂料一般在分離 于溶劑以后 和與消融 于溶劑的丙烯酸等夾雜 制成涂料。此類涂料需要高溫烘烤，烘烤進(jìn)程 中溶劑會(huì)揮發(fā)，有機(jī)化合物的排放問題一向 得不到解決。

阿科瑪研發(fā)團(tuán)隊(duì)針對(duì)這個(gè)問題從10年前起頭 就成立 了項(xiàng)目小組，致力于開辟 低VOC排放量的用于涂料的PVDF。終究 ，我們采取 了不拘泥于現(xiàn)有常識(shí)的全新的方式 ，開辟 出一種全新的用于涂料的水性PVDF乳液，這就是Kynar Aquatec?。

Kynar Aquatec?采取 專利手藝 制造，顛末 特別 的聚合工藝，丙烯酸份子 平均 地滲入 入PVDF份子 布局 內(nèi)（首要 長短 結(jié)晶區(qū)域），構(gòu)成 聚合物互穿收集 布局 (IPN： Interpenetrating network)

乳液中的PVDF和丙烯酸樹脂首要 可分為“夾雜 型”、“核殼型”和“收集 型”（IPN）3種。圖1顯示的是各類 類型的溶液（涂料）狀況 和固化后的狀況 。

如圖1所示，“夾雜 型”和“核殼型”在固化后乳膠顆粒不平均 地分離 在丙烯酸樹脂持續(xù) 相中。圖2顯示了對(duì)“核殼型”的涂料涂層利用 了加速老化實(shí)驗(yàn) 持續(xù) 8500小時(shí)（約1年）紫外線照耀 后的SEM圖象 。發(fā)生 裂痕 的部位是丙烯酸樹脂集中的處所 ，該部位是發(fā)生 涂層粉化等現(xiàn)象的緣由 ，出格 顯著地反應(yīng) 在光澤的轉(zhuǎn)變 上。可是 ，利用 了“收集 （IPN）型” Kynar Aquatec?的涂料，因?yàn)?丙烯酸樹脂和PVDF是在份子 的程度 上構(gòu)成 網(wǎng)狀布局 的，沒有丙烯酸樹脂集中、持續(xù) 存在的部位，在劃一 前提 下經(jīng)紫外線照耀 也不會(huì)發(fā)生 裂痕 （圖3）。

這一現(xiàn)象也能夠 從涂料光澤的轉(zhuǎn)變 上獲得 證實(shí) ，“收集 （IPN）型”的涂料自己 和其他狀況 比擬 是一種極其 不變 的材料。圖4顯示的是“收集 （IPN）型”涂料、“核殼型”和純真 的丙烯酸樹脂的光澤轉(zhuǎn)變 的比力 成果 。不但 如斯 ，將用于該表露 實(shí)驗(yàn) 的樣品用緊密 天平稱量，計(jì)較 其涂料概況 的腐蝕 （分化 ）速度，可以得出含有IPN布局 的涂料的分化 速度與其他類型比擬 極其 遲緩 （表1）。

Kynar Aquatec?不管 從無需烘干仍是 下降 環(huán)保負(fù)荷的角度看都是很是 好的材料。是以 ，其可以在實(shí)地應(yīng)用 ，可以等候 其操作性會(huì)獲得 年夜 幅度地提高。涂料的固化成膜進(jìn)程 已如圖1所示，水份 蒸發(fā)后，粒子界面起頭 遲緩 地變形塌陷（collapse），與接觸到的粒子起頭 融會(huì) 最后成膜。粒子界面的變形塌陷是涂猜中 微量添加的成膜助劑（coalescent）的感化 。

在Kynar Aquatec?根本 上制造的涂料的一般特征 如表2所示。Kynar Aquatec?和其他代表性的涂料比擬 ，有VOC含量低、耐候性、耐污染性、耐酸性高檔 特點(diǎn)（VOC含量是制成涂料以后 的數(shù)值，Kynar Aquatec?自己 幾近 不含VOC）。含氟樹脂和其他樹脂比擬 價(jià)錢 固然 更高，可是 可以年夜 年夜 下降 保護(hù) 的頻率，斟酌 到這一點(diǎn)，利用 超耐候性的涂料從持久 來說 反而是比力 經(jīng)濟(jì)的選擇。

3.現(xiàn)實(shí) 情況 中的評(píng)估實(shí)例

我們作為以“超耐候性”為特征的涂料原材料供給 廠商，始終對(duì)峙 必需 在現(xiàn)實(shí) 情況 下進(jìn)行充實(shí) 的耐候性實(shí)驗(yàn) 的原則?，F(xiàn)實(shí) 情況 中風(fēng)雨和猛烈 的溫度轉(zhuǎn)變 、與粉塵和微量的化學(xué)物資 的接觸等，存在著加速實(shí)驗(yàn) 沒法 展望 的浩繁 復(fù)雜身分 。我們將涂有Kynar Aquatec?的金屬板在美國佛羅里達(dá)州進(jìn)行了長達(dá)6年的室外曝曬實(shí)驗(yàn) ，這里我們以該實(shí)驗(yàn) 的成果 為中間 介紹一下本材料的耐候性評(píng)估的成果 （佛羅里達(dá)室外實(shí)驗(yàn) ，是美國的涂料、建筑廠商履行 的尺度 的實(shí)驗(yàn) 方式 之一）。

起首 ，將Kynar Aquatec?為樹脂乳液的白色涂料涂在金屬板上，在室外曝曬6年后，總?cè)展夥瓷渲担═SR）的評(píng)估成果 如表3所示。我們利用 了有代表性的5種二氧化鈦顏料，曝曬前獲得了0.808~0.830的規(guī)模 內(nèi)的不變 的TSR的數(shù)值。該樣本顛末 了6年現(xiàn)實(shí) 情況 下（南佛羅里達(dá)曝曬實(shí)驗(yàn) ）的處置 后，測(cè)出TSR為0.798~0.820，與曝曬前比力 轉(zhuǎn)變 量很是 小。這一成果 表白 ，以Kynar Aquatec?為首要 成份 的白色涂料不但 具有優(yōu)勝 的耐候性，并且 可以持久 不變 地反射紅外線，可以作為將來 “冷屋頂”（cool roof）涂層的抱負(fù) 材料。（已 證實(shí) ，利用 冷屋頂?shù)牟季?材料可以使 夏日 的電力消費(fèi)量下降 約20%擺布 。）

然后，用調(diào)配涂料（tint,經(jīng)TiO2稀釋的色漆）涂在金屬板后表露 在室外5年后，其TSR評(píng)估的成果 如表4所示。利用 調(diào)配涂料時(shí)的肇端 TSR為0.5~0.6與白色涂料比擬 相對(duì)下降 了，可是 在表露 5年后數(shù)值根基 沒有發(fā)生轉(zhuǎn)變 ，表白 其可以保持 不變 的紅外線反射率。

別的 ，經(jīng)Kynar Aquatec?涂層的金屬板在室外曝曬5年，清洗后的光澤度和傳統(tǒng)的耐候性丙烯酸樹脂涂料比力 的成果 如圖5所示。傳統(tǒng)型的耐候性丙烯酸樹脂涂料的光澤度有較著 的削弱 ，特別 是在曝曬了20個(gè)月后數(shù)值就顯著下降。而Kynar Aquatec?在顛末 5年曝曬后光澤度沒有發(fā)生轉(zhuǎn)變 ，表白 其可以保持 不變 的光澤度。

在現(xiàn)有的建筑物上頻仍 的涂料重涂從本錢 上來說效力 很低，并且 ，利用 傳統(tǒng)型的涂料VOC的排放從環(huán)保的角度看也是一個(gè)需要解決的問題。Kynar Aquatec?不但 針對(duì)新建的建筑物，在保護(hù) 現(xiàn)有建筑物時(shí)的重涂上也能夠 闡揚(yáng) 功用。利用 Kynar Aquatec?時(shí)，不但 可削減 涂刷時(shí)VOC的排放量，并且 一次涂刷后可以獲得持久 不變 的機(jī)能 ，對(duì)提高保護(hù) 的效力 也能夠 作出進(jìn)獻(xiàn) 。圖6是我們?cè)诒┧嵬繉雍蚄ynar Aquatec?涂層概況 進(jìn)行耐玷辱 性測(cè)試的情況（碳黑、氧化鐵紅）?？梢钥吹?，與丙烯酸涂料比擬 ，Kynar Aquatec?涂層較著 更容易 于清洗，具有 更出色 的抗玷辱 機(jī)能 。

4.利用 實(shí)例

下面介紹一下兩個(gè)利用 Kynar Aquatec?的涂料的現(xiàn)實(shí) 室外涂刷的利用 實(shí)例。

第一例是利用 在拉斯維加斯的米高梅酒店屋頂。本地 的日照很是 強(qiáng)烈，酒店屋頂?shù)奈鼰嵊绊懽罡邔拥目头康氖覝?，常?發(fā)生投訴，問題很嚴(yán)重。并且 ，用了傳統(tǒng)型的丙烯酸樹脂，老化很快，每幾年就要重涂一次，使部門 客房的遏制 營業(yè)等，成為經(jīng)營效力 低下的緣由 。

為了降服 這個(gè)問題，利用 了耐候性和紅外線反射性（冷屋頂機(jī)能 ）優(yōu)勝 的Kynar Aquatec?白色涂料涂刷在屋頂上。（圖7）在一層約0.3mm厚的發(fā)泡聚氨酯上，涂刷一樣 0.3mm厚的彈性丙烯酸樹脂，最概況 涂刷0.06mm厚的Kynar Aquatec?的涂層（拜見 圖8）。涂刷后，我們獲得陳述 ，屋面臨 太陽光的反射性顯著提高了，是以 ，最高層的客房因日照發(fā)生的溫度轉(zhuǎn)變 也年夜 幅度地減小了。酒店司理 稱： “在進(jìn)行了屋面的修復(fù)后，在高溫季候 我們根基 沒有收到過來自于高層客房關(guān)于房間溫度的投訴。”

圖1．PVDF和丙烯酸樹脂的狀況 和固化后的狀況 模式圖（夾雜 型和核殼型PVDF乳膠顆粒不平均 地分離 在丙烯酸樹脂持續(xù) 相中，收集 （IPN）型PVDF和丙烯酸樹脂在份子 程度 連結(jié) 網(wǎng)狀布局 。）

○：乳膠粒子；●：PVDF粒子；：IPN粒子

圖2．利用 加速實(shí)驗(yàn) 器進(jìn)行8500小時(shí)的UV照耀 后的“核殼型（PVDF-丙烯酸樹脂布局 ）”概況 的SEM圖象 （丙烯酸樹脂持續(xù) 的部門 因?yàn)?分化 發(fā)生 了裂痕 ）。

圖3．利用 加速實(shí)驗(yàn) 器，進(jìn)行8500小時(shí)UV照耀 后的“收集 （IPN）型（Kynar Aquatec?）”概況 的AFM圖象 （沒有發(fā)生 因UV分化 的裂痕 ,圖象 強(qiáng)調(diào)厚度標(biāo)的目的 的轉(zhuǎn)變 。）

， 圖4．Kynar Aquatec?、核殼型PVDF-丙烯酸樹脂乳膠、耐候性丙烯酸樹脂乳膠的光澤度的轉(zhuǎn)變 的比力 （表白 收集 （IPN）型布局 的Kynar Aquatec?的光澤轉(zhuǎn)變 率極低）。

表1．概況 腐蝕 （分化 ）速度按照 長時(shí)候 UV照耀 后重量的轉(zhuǎn)變 換算。表白 Kynar Aquatec?的分化 速度極慢。

概況 腐蝕 （分化 ）速度(nm/h)

Kynar Aquatec?

0.2

核殼型PVDF-丙烯酸樹脂涂料

1.5

耐候性丙烯酸樹脂涂料

3.0

表2．Kynar Aquatec?與其他各類 樹脂涂料一般特征 的比力

樹脂

Kynar Aquatec?

Kynar ADS

其他公司產(chǎn)物

聚氨酯改性醇酸樹脂

水性丙

烯酸

組成

水性PVDF

PVDF

溶劑型氟

溶劑型聚氨酯改性

醇酸樹脂

水性丙

烯酸

VOC（kg/L）

0.1-0.3

0.6-0.8

0.4-0.6

0.4-0.6

0.1-0.3

光澤（70度）

70s

50s

80s

80s

70s

鉛筆畫 刮強(qiáng)度

F

HB

2H

2H

F

耐候性

優(yōu)

優(yōu)

優(yōu)~良

良

通俗

耐污垢性

優(yōu)

通俗

良

優(yōu)

通俗

耐MEK（rev/mil）

40

>500

>500

耐二甲苯（rev/mil）

>600

250

>600

>600

耐酸性

優(yōu)

優(yōu)

良

良

良

環(huán)氧附著性

良

優(yōu)

優(yōu)

優(yōu)

良

Kynar?500附著性

良

優(yōu)

不良

不良

良

表3．采取 Kynar Aquatec?為首要 原料調(diào)制的白色涂料涂刷后，實(shí)行 6年“南佛羅里達(dá)曝曬實(shí)驗(yàn) ”后總?cè)展夥瓷渲档霓D(zhuǎn)變

二氧化鈦品級(jí)

表露 前

6年佛羅里達(dá)

清洗后

未清洗

白色 A

0.808

0.798

0.780

白色 B

0.830

0.820

0.800

白色 C

0.810

0.808

0.788

白色 D

0.823

0.812

0.784

白色 E

0.817

0.816

0.808

表4．采取 Kynar Aquatec?為首要 原料調(diào)制的淡色 漆涂刷后，實(shí)行 5年“南佛羅里達(dá)表露 實(shí)驗(yàn) ”后總?cè)展夥瓷渲档霓D(zhuǎn)變

顏料

(TiO2 Tint)

表露 前

5年佛羅里達(dá)

清洗后

未清洗

綠色

0.590

0.584

0.576

淡綠色

0.538

0.532

0.524

淡藍(lán)色

0.583

0.580

0.566

淡茶色

0.680

0.664

0.648

黃色

0.794

0.783

0.764

圖5．室外曝曬實(shí)驗(yàn) （佛羅里達(dá)曝曬實(shí)驗(yàn) ）中Kynar Aquatec?和丙烯酸樹脂涂料的60°光澤的轉(zhuǎn)變 。

圖6.利用 碳黑和氧化鐵紅對(duì)丙烯酸樹脂涂層（照片左邊 ）和Kynar Aquatec?涂料的涂層（照片右邊 ）玷辱 性測(cè)試的對(duì)照 。（涂層均顛末 清水沖刷 ）

圖7.拉斯維加斯的米高梅酒店利用 Kynar? Aquatec涂料涂刷前后的屋頂外不雅 。（照片由美國結(jié)合 涂料公司供給 ）

圖8．實(shí)例1在發(fā)泡聚氨酯層上，涂刷彈性丙烯酸樹脂，最概況 涂刷Kynar Aquatec?時(shí)的各層示意圖