摘要：研究了6種FEVE氟碳涂料的拉伸應力-應變行為以及氟碳涂料與環(huán)氧底漆的相容性，結果表明：氟碳涂料具有良好的力學性能，并且與環(huán)氧底涂層匹配性良好。
關鍵詞：FEVE；拉伸應力-應變；附著力；相容性
0.引言
常溫固化FEVE氟碳樹脂是三氟氯乙烯或四氟乙烯和乙烯基醚或乙烯基酯的交替共聚物，為提高顏料的潤濕分散性共聚了少量的帶—COOH官能團的乙烯基單體，為提供可交聯(lián)基團共聚了適量的帶—OH功能基團的乙烯基單體。FEVE樹脂交替共聚的化學結構，使氟單體對共聚單體提供了有效的保護，從而賦予其優(yōu)異的耐候性能[1-3]，因此被廣泛地用作長壽命防腐涂層體系的耐候面漆[4-6]。涂料的力學性能以及涂層之間的附著力和匹配性，是涂層體系適應使用環(huán)境、發(fā)揮長效防腐的基礎。涂料的成膜物對涂料的力學性能起決定作用。涂料的成膜物是一種高分子材料，其力學性能由高分子鏈的化學組成、共聚單元的序列結構、分子鏈的大小和形態(tài)以及它們的聚集態(tài)結構決定。各種類型的FEVE由于其結構不同在力學性能上有差異。本文研究了市場常見類型FEVE氟碳涂料的力學性能以及和環(huán)氧底涂層的附著力。
1.實驗部分
1.1主要原料
1#FEVE氟碳樹脂：CC-03，常熟三愛富中昊化工新材料有限公司；2#FEVE氟碳樹脂：GK-570，大金氟涂料(上海)有限公司；3#FEVE氟碳樹脂：GK-510，大金株式會社；4#FEVE氟碳樹脂：ZH-04，常熟三愛富中昊化工新材料有限公司；5#FEVE氟碳樹脂：LF-200，旭銷子株式會社；6#FEVE氟碳樹脂：JF-2X，常熟三愛富中昊化工新材料有限公司。固化劑22A-75PX：旭化成株式會社；二氧化鈦R960：美國杜邦公司；助劑：BYK公司。
1.2涂料制備
研磨PVC值相近的白色涂料作為涂料力學性能比較基礎。顏料均選用二氧化鈦R960，助劑為與不同F(xiàn)EVE相適應的助劑，PVC值為15%。
1.3涂膜制備
按照n(—NCO)∶n(—OH)=1.1∶1的比例將基料和固化劑混合攪拌均勻，熟化0.5h后用刷涂法制備漆膜。拉伸性能漆膜制備：在表面含脫膜劑的聚酯膜上刷涂兩道涂料，間隔時間為1h，漆膜總厚度為250～300μm。涂層附著力漆膜制備：環(huán)氧涂料刷涂24h后，刷涂氟碳涂料。
1.4性能測試
采用電子拉力試驗機測試應力-應變性能，試驗溫度(25±2)℃，拉伸速率25mm/min。涂層附著力試驗：拉開法按照GB/T5210—1985《色漆和清漆拉開法附著力試驗》的規(guī)定進行；劃格法按照GB/T9286—1998《色漆和清漆漆膜的劃格試驗》的規(guī)定進行。
2.結果與討論
2.1FEVE氟碳涂料拉伸應力-應變曲線
將制備的6種氟碳涂料涂膜在溫度為(25±2)℃，相對濕度為30%～60%條件下，養(yǎng)護30天后，測試拉伸應力-應變曲線，如圖1所示。
從圖1可以看出，1#試樣呈現(xiàn)玻璃態(tài)高聚物的拉伸曲線特征，在低伸長率下(<2%)，應力隨應變快速增加，這主要是分子鍵長、鍵角的變化引起的，屬于虎克彈性形變，當形變達到屈服點后，高分子鏈開始滑移，拉伸強度隨伸長率緩慢增加，當伸長率增加到一定程度后(>20%)，高分子鏈發(fā)生了在拉伸方向上的取向，隨著伸長率的增加拉伸強度迅速增加，直到斷裂。5#和6#試樣呈現(xiàn)橡膠態(tài)高聚物的拉伸曲線特征，低伸長率下的彈性形變很不明顯，在伸長率低于30%時，強度明顯低于1#試樣，且拉伸強度隨伸長率緩慢上升，當伸長率大于40%時，拉伸強度隨伸長率變化明顯增大。2#、3#、4#的拉伸曲線形態(tài)位于1#和5#、6#試樣之間，4#試樣在低伸長率下有一定的彈性形變，隨后的變化規(guī)律與6#相近；2#與3#試樣彈性形變區(qū)和緩慢增長區(qū)不明顯，拉伸強度隨伸長率增加速率大于其他試樣。高聚物的拉伸應力-應變曲線依賴于分子結構內(nèi)因，也顯著地依賴于試樣形變時所處的外部條件。由于高聚物分子鏈運動具有明顯的松弛效應，體現(xiàn)為顯著的時間依賴性和溫度依賴性。在較高溫度、較低拉伸速率下，高聚物更容易出現(xiàn)橡膠態(tài)的拉伸曲線特征；在較低溫度、較高拉伸速率下，高聚物更易出現(xiàn)玻璃態(tài)的拉伸曲線特征。圖1中顯示的拉伸曲線體現(xiàn)了特定FEVE氟碳涂膜在規(guī)定拉伸條件下，分子運動受外力的響應情況。影響這6種FEVE氟碳涂膜拉伸曲線形態(tài)的內(nèi)因主要包括：分子鏈的化學組成、Tg、分子鏈的大小和形態(tài)、交聯(lián)點密度。5#為三氟氯乙烯-乙烯基醚的共聚物，6#為三氟氯乙烯-醋酸乙烯酯的共聚物，可看出它們拉伸曲線形態(tài)的相似性，由于6#羥基含量高，交聯(lián)點密度高，拉伸強度高于5#。4#與6#一樣，也為三氟氯乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，但比6#具有更高的Tg和交聯(lián)密度，因此5#具有低伸長率下的較明顯的彈性形變，且在同樣的拉伸倍率下具有更高的拉伸強度。2#為四氟乙烯-(乙烯基醚與乙烯基酯)共聚物，3#為四氟乙烯-醋酸乙烯酯共聚物，并且兩者具有相近的相對分子質(zhì)量和交聯(lián)密度，可看出二者拉伸曲線的相似性。1#為三氟氯乙烯-乙烯基酯大單體，共聚的大單體使分子鏈的內(nèi)旋轉(zhuǎn)受到限制，使得共聚物具有較高的Tg，拉伸曲線明顯地體現(xiàn)了高聚物處于玻璃態(tài)時的特征，在低伸長率下，明顯地呈現(xiàn)虎克彈性形變。
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