低温可逆氟碳变色涂料的研究低温可逆氟碳变色涂料的研究三声缘

低温可逆氟碳变色涂料的研究,低温可逆氟碳变色涂料的研究

杨超王云普郭金山李成林王喜平一、引言变色涂料是一种特种功能性涂料，它能够在许多恶劣的环境中，特别是在某些用一般测温仪器无法测量或高速转动难以测量的场合中显示了不可替代的作用。变色涂料广泛用于航空、电力、炼油、电子、机械、食品、卫生、医疗等各个领域。变色涂料的发展在国外已有五六十年的历史，在我国也有近三十年的历史传统的可逆变色涂料是以醇酸树脂、环氧树脂及丙烯酸树脂为基料将变色填料分散于其中而制得的。但传统的变色涂料存在耐水性、耐候性不佳等缺点。氟碳涂料具有比一般涂料更优异的耐候性、耐久性、耐化学药品性、防腐性、绝缘性和非黏附性及耐污染性等。国外文献评价它是一种超耐候性和超耐久性的涂料，是集高、新、特为一体的涂料新品种。丙烯酸酯类单体可以与有机氟单体共聚，以改善共聚物的性能。其中，将叔碳酸乙烯酯与有机氟单体共聚，可改善涂膜的光泽、丰满度、化学稳定性、耐水性、耐热性、耐候性、柔韧性和硬度。本文对以氟碳树脂为基料、钴盐/三氧化二铝为变色填料的低温可逆氟碳变色涂料进行了研究。研究中采用的氟碳树脂是由甲基丙烯酸(酯)、丙烯酸六氟丁酯、叔碳酸乙烯酯共聚而成，具有突出的耐候性、保光保色性，优异的耐水性、耐碱性和耐沾污性，对填料的结合力大，施工性能好。二、试验部分1.主要原料主要原料见表1。表1主要原材料名称、规格及产地原料规格产地丙烯酸工业级日本丙烯酸丁酯分析纯天津化学试剂厂甲基丙烯酸甲酯工业级日本丙烯酸六氟丁酯工业级哈尔滨雪佳公司甲基丙烯酸十二氟庚酯工业级哈尔滨雪佳公司三羟甲基丙烷分析纯天津化学试剂厂己二酸分析纯天津化学试剂厂叔丁基过氧化氢工业级兰州助剂厂新戊二醇分析纯天津化学试剂厂2.氟碳树脂的合成在装有回流冷凝管、温度计及搅拌器的250mL四口烧瓶中加入稀释剂，升温至130℃，滴加混合单体及引发剂，2h滴加完毕，补加少量引发剂，再保温1.5h，使单体反应完全，降温即得到氟碳预聚物。将氟碳预聚物、三羟甲基丙烷、新戊二醇、己二酸加入到装有回流冷凝管、温度计及搅拌器的500mL四口烧瓶中，升温至130℃，保温3h，直至反应体系的酸值小于15mgKOH/g后，加入稀释剂即得到变色涂料用氟碳树脂。3.热变色粉料的制备取0.85gCuCl2·2H2O，0.6gCOCl2·6H2O，2gMgCl2·6H2O，混合均匀并溶于少量水中，加入4mL乙醇，搅拌倒入7.5gAl2O3(层析用)，于100℃烘干，研磨即成。其变色为：浅黄绿色(24℃)－黄绿色(45℃)－翠绿色(91℃)－草绿色(95℃)4.热变色涂料的制备将氟碳树脂用二甲苯稀释至黏度为45s，在高速搅拌下加入热变色粉料，在40-50℃保温5min，然后依次加入分散剂、防沉剂、流平剂、消泡剂等助剂及填料，充分搅拌，经砂磨得到可逆氟碳变色涂料。三、涂料性能测试按照GB/T1727-1992《漆膜一般制备法》制备试板。试板均为石棉水泥板，试板表面处理按GB9271中7.3进行。耐水性、耐人工老化性的试板尺寸均为150mm×70mm×3mm；耐洗刷性的试板尺寸为430mm×150mm×3mm。均涂布2道，第一道为120μm，第二道为80μm。耐水性、耐碱性、耐人工老化性试板保养5d，耐洗刷性试板保养7d后测试，其结果见表2。表2漆膜性能测试结果性能结果方法漆膜外观光滑平整/表干时间/h8GB/T1728-89实干时间/h13GB/T1728-89耐水性50d无异常GB/T1733-93耐汽油性(25℃，24h)无变化GB/T1734-93冲击强度/cm50CB/T1732-93耐老化性优受试验条件所限，漆膜老化是在装有紫外灯的通风橱内进行的，紫外灯功率为30W，波长为365nm，漆膜距紫外灯20cm附着力/级<3GB/T1720-1979四、变色性能测试将所制备的氟碳树脂热变色涂料喷涂在马口铁板表面上，室温干燥1周后测定漆膜的变色性能。将样板放置在烘箱内，控制烘箱内温度为24℃、45℃、91℃和95℃。每次恒温30min，并对其变色情况进行观察，结果为：浅黄绿色(24℃)－黄绿色(45℃－翠绿色(91℃)－草绿色(95℃)五、变色机理热变色涂料是把涂料加热到一定温度时，涂料中的热敏材料发生某些物理变化或化学变化，导致分子结构、分子形态发生变化，从而引起颜色变化。本研究所制备的热变色涂料是依据其中的热变色材料在温度改变时随结晶水的变化而变色的原理。由于含有结晶水，当其受热后失去结晶水而改变颜色，冷却后又能从空气中吸收水分形成结晶水而恢复原色。六、结论采用性能优良的氟碳树脂作为主要成膜物质，将无机热变色材料分散于氟碳树脂中制成低温可逆氟碳变色涂料，检测结果表明该涂料克服了传统变色涂料耐水性、耐候性不佳的缺点。本课题所制备的氟碳树脂热变色涂料具有良好的耐水性、耐腐蚀及耐候性，热变色效果明显，可广泛用于装饰、娱乐、化学防伪和各个工业领域，具有很强的应用前景。

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