超耐候型水性涂料乳液在幕墙铝材概况 的利用

1.媒介

阿科玛公司以Kynar500?定名 的树脂作为超耐候性树脂，在酒店等年夜 型建筑物金属幕墙涂装上被普遍 利用 。Kynar?怪异 的聚合方式 ，使其产物 由极其 藐小 平均 的粒子组成 ，良好 的消融 性和便于施工成为产物 的显著特征。Kynar500?四十年来遭到 世界各地设计师和业主的高度评价。该产物 在北美地域 据有 着很高的市场份额，最近几年 来以中国为中间 的亚洲地域 的需求也在不竭 爬升 。

最近几年 来，跟着 对材料的环保要求愈来愈 高，下降 涂猜中 的挥发性有机化合物（VOC）含量成为当务之急。阿科玛早在十多前年已 存眷 这一课题，以位于美国宾夕法尼亚州的研发中间 为主，一向 出力 于非溶剂型Kynar?涂料新手艺 的研发。特别 是以“超耐候性”为特征的新产物 的开辟 ，不但 加速 了实验 的进度，还需要在现实 情况 下对树脂和 涂料进行持久 的评估。在颠末 如许 包罗 严酷 的评估内容在内的研发，阿科玛公司于日前推出了水份 离 系PVDF乳液Kynar Aquatec?产物 。本文将首要 介绍采取 这类 材料的评估案例和 实行 案例。

2.手艺 介绍

组成 PVDF的“碳-氟键（C-F）”的结协力 可以抵当 太阳光中紫外线，具有优胜 的耐候性。是以 ，PVDF等含氟树脂的涂料凡是 都用于室外。Kynar500?等传统的含氟涂料一般在分离 于溶剂以后 和与消融 于溶剂的丙烯酸等夹杂 制成涂料。此类涂料需要高温烘烤，烘烤进程 中溶剂会挥发，有机化合物的排放问题一向 得不到解决。

阿科玛研发团队针对这个问题从10年前起头 就成立 了项目小组，致力于开辟 低VOC排放量的用于涂料的PVDF。终究 ，我们采取 了不拘泥于现有常识的全新的方式 ，开辟 出一种全新的用于涂料的水性PVDF乳液，这就是Kynar Aquatec?。

Kynar Aquatec?采取 专利手艺 制造，颠末 特别 的聚合工艺，丙烯酸份子 平均 地渗入 入PVDF份子 布局 内（首要 长短 结晶区域），构成 聚合物互穿收集 布局 (IPN： Interpenetrating network)

乳液中的PVDF和丙烯酸树脂首要 可分为“夹杂 型”、“核壳型”和“收集 型”（IPN）3种。图1显示的是各类 类型的溶液（涂料）状况 和固化后的状况 。

如图1所示，“夹杂 型”和“核壳型”在固化后乳胶颗粒不平均 地分离 在丙烯酸树脂持续 相中。图2显示了对“核壳型”的涂料涂层利用 了加速老化实验 持续 8500小时（约1年）紫外线照耀 后的SEM图象 。发生 裂痕 的部位是丙烯酸树脂集中的处所 ，该部位是发生 涂层粉化等现象的缘由 ，出格 显著地反应 在光泽的转变 上。可是 ，利用 了“收集 （IPN）型” Kynar Aquatec?的涂料，因为 丙烯酸树脂和PVDF是在份子 的程度 上构成 网状布局 的，没有丙烯酸树脂集中、持续 存在的部位，在划一 前提 下经紫外线照耀 也不会发生 裂痕 （图3）。

这一现象也能够 从涂料光泽的转变 上获得 证实 ，“收集 （IPN）型”的涂料自己 和其他状况 比拟 是一种极其 不变 的材料。图4显示的是“收集 （IPN）型”涂料、“核壳型”和纯真 的丙烯酸树脂的光泽转变 的比力 成果 。不但 如斯 ，将用于该表露 实验 的样品用紧密 天平称量，计较 其涂料概况 的腐蚀 （分化 ）速度，可以得出含有IPN布局 的涂料的分化 速度与其他类型比拟 极其 迟缓 （表1）。

Kynar Aquatec?不管 从无需烘干仍是 下降 环保负荷的角度看都是很是 好的材料。是以 ，其可以在实地应用 ，可以等候 其操作性会获得 年夜 幅度地提高。涂料的固化成膜进程 已如图1所示，水份 蒸发后，粒子界面起头 迟缓 地变形塌陷（collapse），与接触到的粒子起头 融会 最后成膜。粒子界面的变形塌陷是涂猜中 微量添加的成膜助剂（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拟 ，有VOC含量低、耐候性、耐污染性、耐酸性高档 特点（VOC含量是制成涂料以后 的数值，Kynar Aquatec?自己 几近 不含VOC）。含氟树脂和其他树脂比拟 价钱 固然 更高，可是 可以年夜 年夜 下降 保护 的频率，斟酌 到这一点，利用 超耐候性的涂料从持久 来说 反而是比力 经济的选择。

3.现实 情况 中的评估实例

我们作为以“超耐候性”为特征的涂料原材料供给 厂商，始终对峙 必需 在现实 情况 下进行充实 的耐候性实验 的原则。现实 情况 中风雨和猛烈 的温度转变 、与粉尘和微量的化学物资 的接触等，存在着加速实验 没法 展望 的浩繁 复杂身分 。我们将涂有Kynar Aquatec?的金属板在美国佛罗里达州进行了长达6年的室外曝晒实验 ，这里我们以该实验 的成果 为中间 介绍一下本材料的耐候性评估的成果 （佛罗里达室外实验 ，是美国的涂料、建筑厂商履行 的尺度 的实验 方式 之一）。

起首 ，将Kynar Aquatec?为树脂乳液的白色涂料涂在金属板上，在室外曝晒6年后，总日光反射值（TSR）的评估成果 如表3所示。我们利用 了有代表性的5种二氧化钛颜料，曝晒前获得了0.808~0.830的规模 内的不变 的TSR的数值。该样本颠末 了6年现实 情况 下（南佛罗里达曝晒实验 ）的处置 后，测出TSR为0.798~0.820，与曝晒前比力 转变 量很是 小。这一成果 表白 ，以Kynar Aquatec?为首要 成份 的白色涂料不但 具有优胜 的耐候性，并且 可以持久 不变 地反射红外线，可以作为将来 “冷屋顶”（cool roof）涂层的抱负 材料。（已 证实 ，利用 冷屋顶的布局 材料可以使 夏日 的电力消费量下降 约20%摆布 。）

然后，用调配涂料（tint,经TiO2稀释的色漆）涂在金属板后表露 在室外5年后，其TSR评估的成果 如表4所示。利用 调配涂料时的肇端 TSR为0.5~0.6与白色涂料比拟 相对下降 了，可是 在表露 5年后数值根基 没有发生转变 ，表白 其可以保持 不变 的红外线反射率。

别的 ，经Kynar Aquatec?涂层的金属板在室外曝晒5年，清洗后的光泽度和传统的耐候性丙烯酸树脂涂料比力 的成果 如图5所示。传统型的耐候性丙烯酸树脂涂料的光泽度有较着 的削弱 ，特别 是在曝晒了20个月后数值就显著下降。而Kynar Aquatec?在颠末 5年曝晒后光泽度没有发生转变 ，表白 其可以保持 不变 的光泽度。

在现有的建筑物上频仍 的涂料重涂从本钱 上来说效力 很低，并且 ，利用 传统型的涂料VOC的排放从环保的角度看也是一个需要解决的问题。Kynar Aquatec?不但 针对新建的建筑物，在保护 现有建筑物时的重涂上也能够 阐扬 功用。利用 Kynar Aquatec?时，不但 可削减 涂刷时VOC的排放量，并且 一次涂刷后可以获得持久 不变 的机能 ，对提高保护 的效力 也能够 作出进献 。图6是我们在丙烯酸涂层和Kynar Aquatec?涂层概况 进行耐玷辱 性测试的情况（碳黑、氧化铁红）。可以看到，与丙烯酸涂料比拟 ，Kynar Aquatec?涂层较着 更容易 于清洗，具有 更出色 的抗玷辱 机能 。

4.利用 实例

下面介绍一下两个利用 Kynar Aquatec?的涂料的现实 室外涂刷的利用 实例。

第一例是利用 在拉斯维加斯的米高梅酒店屋顶。本地 的日照很是 强烈，酒店屋顶的吸热影响最高层的客房的室温，常常 发生投诉，问题很严重。并且 ，用了传统型的丙烯酸树脂，老化很快，每几年就要重涂一次，使部门 客房的遏制 营业等，成为经营效力 低下的缘由 。

为了降服 这个问题，利用 了耐候性和红外线反射性（冷屋顶机能 ）优胜 的Kynar Aquatec?白色涂料涂刷在屋顶上。（图7）在一层约0.3mm厚的发泡聚氨酯上，涂刷一样 0.3mm厚的弹性丙烯酸树脂，最概况 涂刷0.06mm厚的Kynar Aquatec?的涂层（拜见 图8）。涂刷后，我们获得陈述 ，屋面临 太阳光的反射性显著提高了，是以 ，最高层的客房因日照发生的温度转变 也年夜 幅度地减小了。酒店司理 称： “在进行了屋面的修复后，在高温季候 我们根基 没有收到过来自于高层客房关于房间温度的投诉。”

图1．PVDF和丙烯酸树脂的状况 和固化后的状况 模式图（夹杂 型和核壳型PVDF乳胶颗粒不平均 地分离 在丙烯酸树脂持续 相中，收集 （IPN）型PVDF和丙烯酸树脂在份子 程度 连结 网状布局 。）

○：乳胶粒子；●：PVDF粒子；：IPN粒子

图2．利用 加速实验 器进行8500小时的UV照耀 后的“核壳型（PVDF-丙烯酸树脂布局 ）”概况 的SEM图象 （丙烯酸树脂持续 的部门 因为 分化 发生 了裂痕 ）。

图3．利用 加速实验 器，进行8500小时UV照耀 后的“收集 （IPN）型（Kynar Aquatec?）”概况 的AFM图象 （没有发生 因UV分化 的裂痕 ,图象 强调厚度标的目的 的转变 。）

， 图4．Kynar Aquatec?、核壳型PVDF-丙烯酸树脂乳胶、耐候性丙烯酸树脂乳胶的光泽度的转变 的比力 （表白 收集 （IPN）型布局 的Kynar Aquatec?的光泽转变 率极低）。

表1．概况 腐蚀 （分化 ）速度按照 长时候 UV照耀 后重量的转变 换算。表白 Kynar Aquatec?的分化 速度极慢。

概况 腐蚀 （分化 ）速度(nm/h)

Kynar Aquatec?

0.2

核壳型PVDF-丙烯酸树脂涂料

1.5

耐候性丙烯酸树脂涂料

3.0

表2．Kynar Aquatec?与其他各类 树脂涂料一般特征 的比力

树脂

Kynar Aquatec?

Kynar ADS

其他公司产物

聚氨酯改性醇酸树脂

水性丙

烯酸

组成

水性PVDF

PVDF

溶剂型氟

溶剂型聚氨酯改性

醇酸树脂

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

光泽（70度）

70s

50s

80s

80s

70s

铅笔画 刮强度

F

HB

2H

2H

F

耐候性

优

优

优~良

良

通俗

耐污垢性

优

通俗

良

优

通俗

耐MEK（rev/mil）

40

>500

>500

耐二甲苯（rev/mil）

>600

250

>600

>600

耐酸性

优

优

良

良

良

环氧附着性

良

优

优

优

良

Kynar?500附着性

良

优

不良

不良

良

表3．采取 Kynar Aquatec?为首要 原料调制的白色涂料涂刷后，实行 6年“南佛罗里达曝晒实验 ”后总日光反射值的转变

二氧化钛品级

表露 前

6年佛罗里达

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?为首要 原料调制的淡色 漆涂刷后，实行 5年“南佛罗里达表露 实验 ”后总日光反射值的转变

颜料

(TiO2 Tint)

表露 前

5年佛罗里达

清洗后

未清洗

绿色

0.590

0.584

0.576

淡绿色

0.538

0.532

0.524

淡蓝色

0.583

0.580

0.566

淡茶色

0.680

0.664

0.648

黄色

0.794

0.783

0.764

图5．室外曝晒实验 （佛罗里达曝晒实验 ）中Kynar Aquatec?和丙烯酸树脂涂料的60°光泽的转变 。

图6.利用 碳黑和氧化铁红对丙烯酸树脂涂层（照片左边 ）和Kynar Aquatec?涂料的涂层（照片右边 ）玷辱 性测试的对照 。（涂层均颠末 清水冲刷 ）

图7.拉斯维加斯的米高梅酒店利用 Kynar? Aquatec涂料涂刷前后的屋顶外不雅 。（照片由美国结合 涂料公司供给 ）

图8．实例1在发泡聚氨酯层上，涂刷弹性丙烯酸树脂，最概况 涂刷Kynar Aquatec?时的各层示意图