玻璃防尘涂料的制备及其特性研究
常红彬 李小池 张娟 吕能
(西安科技大学材料科学与工程系 陕西西安 710054)
防尘涂料是一种涂层表面不易被其它粘性物质所粘附或粘附后易被除去的特种涂料. 本实验论文研究的防尘涂料则主要是涂敷在建筑玻璃、光学玻璃等玻璃表面, 在不影响玻璃本身使用的条件下使其能有效防尘。作者综合比较现有各种树脂涂料的基本性能, 通过筛选改性, 结合使用条件、性价比等因素, 以氟碳树脂为基料制备出玻璃用防尘涂料, 并对涂料、涂层具体的性能进行了测试分析和研究。
1 试验部分
1.1 原料
氟碳树脂, 表面活性剂, 硅烷偶联剂,普通硅酸盐玻璃。
1 . 2 涂料、涂层的制备
涂料制备: 将树脂基料以适当配比稀释后, 加入表面活性剂降低其表面能, 为改善涂料与玻璃的附着力可使用硅烷偶联剂。
涂层制备：刷涂或辊涂, 常温干燥成膜。
涂层制备：刷涂或辊涂, 常温干燥成膜。
1.3 性能测试
①黏度测试：
②挥发份含量的测定：按G B / T 1 7 2 5 -89 进行。
③干膜厚度的测定： HCC-24 型涂层测厚仪测试。④附着力测定：参照G B /T9286-88。
⑤表面能测定：涂层表面张力的定量表示。
⑥耐磨性的测定：用Q M X 型涂层耐磨性试验机。
⑦耐水性测试：按照GB/T1733-1933
2 结果讨论
2 . 1 稀释剂的选择及用量的影响
挥发性又是选择稀释剂的关键因素。蒸发速率必须恰当。挥发太快的溶剂趋向于使涂料的流平性不良, 并可能诱发潮气凝结使漆膜发白, 蒸发太慢的溶剂会引起干燥不足、硬化受阻、漆膜发黏或耐污性不良等类似问题。溶剂对底材( 玻璃) 的湿润和不湿润也有影响
2 . 2 附着力问题的研究改进
硅烷偶联剂和玻璃表面的键合机理是利用其酯键与玻璃表面的- O H 基团发生氢键作用, 产生硅氧烷键, 另一端可打开双键与氟树脂涂料发生接枝反应, 以达到黏附的效果。通过上表可知, 硅烷偶联剂加入到氟碳树脂涂料中可以提高玻璃基材与氟树脂涂料的粘结性能；加入总树脂量1 .0 % 的硅烷偶联剂对提高氟树脂涂料涂层的附着力效果好。
普通溶剂型涂料, 很容易借助硅烷偶联剂的键合作用与基体材料形成良好粘结性能的涂层。氟碳树脂涂料一般融熔黏度较大, 因此仅通过用1 % 硅烷偶联剂的化学方法处理基体表面, 很难获得理想的结合强度。需要在氟树脂涂料配方中再添加硅烷偶联剂对基体表面进行二次处理, 才能达到提高涂层结合强度的目的。
2 . 3 涂层与水的接触角
试验结果为：自固- 液界面经过液体内部到气- 液界面的接触角θ = 1 0 4 . 3 °由杨氏方程有：γsl= γsg- γlgcos θ ①γ s g 为固- 气表面张力; γ l g 为液- 气表面张力; γ s l 为固- 液界面张力由Dupre 关系式有：ωsl=γsg+γlg-γls ②ω s l 为液体和固体之间粘着力联立①②两式有：ωsl= γlg(1-cos θ) ③25℃时,γ lg=71.97 mN·m-1。代入公式有ω sl=71.97 ×(1- cos104.3°)=71.97× 1.2470=89.75 (mN·m-1)。试验定量测试清洁的玻璃的静水接触角,θ =0°,代入公式③ω sl= γ lg(1- cosθ)=0。
氟碳树脂涂层与水的接触角比一般树脂涂层的接触角要大得多, 原因是氟碳树脂单体的结晶度高, 分子量大, 而且分子中无支链, F 原子紧密排列在C - C 骨架周围,C 原子连扭曲成Z 字型, 所以这种特殊结构就决定了氟碳树脂涂层具有不吸水, 不粘的特点。可使用表面活性剂, 使活性基团迁移到涂层表面降低界面张力, 提高涂层的不粘性.
4 结语
由该配方制得的玻璃用防尘涂料具有以下特点：
① 模仿自然界荷叶超强疏水自洁功能, 雨水在玻璃上尤如落在荷叶上迅速滑落。
②超低表面能, 使灰尘及污渍难以附着, 玻璃表面极易清洁。
