聚氟乙烯(PVF)涂料在钢桶上的应用及施工

浙江省化工研究院实验厂 陈延庆

一、聚氟乙烯涂料简介

聚氟乙烯(Polyvinyl Fluoride)简称PVF。分子式CHzCHFn。PVF是我院研制成功的热塑性含氟高聚物。国外如美、日、德、独联体等工业发达国家才有小规模的生产。由于聚合物分子链中引入一个氟原子，故比其它氟塑料制造工艺简单，原料易得，价格低廉，加工也比较容易。

制备聚氟乙烯的原料可用电石加水产生的乙炔、除去硫、磷、砷等杂质，另一种原料是由莹石与硫酸反应制备的无水氟化氢，以铝盐为催化剂在列管反应器中进行加成反应制取。制成的粗单体经过加压低温分馏提纯到含量99.9%以上。氟乙烯的聚合压力较低，用纯水作介质，水溶性偶氮盐为引发剂，通过游离基聚合而成。

聚氟乙烯树脂是白色粉状体，加入潜溶剂、稳定剂、抗氧剂，颜料及少量其它物质经过充分混和，研磨，制成一种稀糊状的分散体。

聚氟乙烯是成膜物。因C-F键的键能大，要破坏的能量也大，所以它的化学稳定性好。氟在卤族元素中原子半径最小，与氢原子较接近，容易形成晶格，使聚合物的结晶度高。由于氢键的存在使PVF的熔融温度比普通的塑料要高，接近它的分解温度，所以含氟塑料的加工成型比较困难。由于温度较高时PVF有分解产生卤化物的倾向，会造成氧的入侵点，并产生共轭双键，随之发生连锁降解反应，使PVF迅速裂解变色、发脆，焦化，所以要加入稳定性和抗氧剂，以吸收可能产生的微量卤化物及阻止氧对高分子键的入侵。有时加入微量的缓冲剂可使被涂装物体的表面钝化或形成络合物，可防止水及腐蚀介质的渗入，即使有少量破坏也可防止扩散。

二、聚氟乙烯涂料的施工

聚氟乙烯涂料可用作三防涂料，也可作防腐和食品涂料。在食品、农药、化学品等钢桶包装上， 已经大量应用在内壁的涂敷。PVF涂膜的最终性能，不仅决定于涂料本身的性能，而且还取决于施工工艺是否正确和合理。要密切注意施工质量。盛装腐蚀性和渗透性强的物质时，要尽量保证钢桶涂膜的附着力和没有针孔。这样才能获得满意的性能和效果。

1．表面处理技术

金属表面和涂膜之间的结合力是衡量施工质量的重要因素。结合力好的涂膜不但经得起机撞撞击，而且即使某处遭锈蚀或液体渗透，也不向周围扩散。要除掉金属表面的油脂和锈皮，最好进行金属表面的磷化处理，以增加涂膜的附着力。表面处理的方法众多，各单位参差不一，一般对涂漆行业的有效方法，对PVF大都适用。下面不再陈述。

2．喷涂技术

PVF涂料施工可采用压缩空气喷涂法、静电喷涂法和高压无气喷涂法。

压缩空气喷涂浩有机械喷涂和手工喷涂两种。手工喷涂设备简单，但喷涂厚度不易均匀。机械喷涂可实现半自动化操作，喷涂均匀其效率较高，静电喷涂法是一种较为合适的施工方法，得到的涂膜均匀，可采用GDD-100型固定旋杯式静电喷涂设备；使用高压无气喷涂则涂料的粘度高些较为合适。一次能获得较厚的涂膜，且涂膜均匀。

喷房最好能附加．一个回收涂料的装置。因PVF涂料和普通油漆不同，在常温下溶剂挥发极慢，暴露在空气中表面不会硬化和结皮，故飞散的涂料可以收集，回收使用。

PVF涂料不粘手，常温下不凝固，因此接触过涂料的器皿、工具、衣服及皮肤和需要重新喷涂的工件容易擦净。用肥皂水或酒精擦洗即可。由于已涂PVF的工件及烘烤后的工件再受热容易因碰撞而露底，故不能直接接触夹具、搁板等。要求喷涂现场干净，防止灰尘等粘附工件。

喷涂施工的工作压力一般为0.15～0.25Mpa,距离15-25厘米。一次不宜喷得太厚或太薄。太厚时在气流冲击下表面容易产生麻点和水波状，还易产生流挂现象。应用于包装钢桶上，一般采用二喷二烘工艺。每次涂覆厚度控制在10^ 15微米，两次厚度可达20～30微米。如果钢桶防腐性能要求不高时也可控制在15-20微米。表面力求喷得均匀，以提高涂膜的效果。静置时聚氟乙烯涂料比普通的油漆稠厚。一般不需要调整粘度就可以喷涂。如确实粘稠，可添加少量的邻苯二甲酸二甲酯，充分搅拌后即可使用。久贮的PVF涂料的上层有清液析出，只需搅拌就可恢原，不影响质量。

3．烘烤塑化技术和安全问题

喷涂后的工件允许放置在室内，但很容易沾上灰尘，最好及时进行烘烤。烘烤塑化是将喷好的工件在烘道或烘房中加热，去掉二甲酯等挥发成份。这是PVF树脂塑化成膜的关键性工序。影响塑化成膜的主要因素是温度和时间。

1)对烘烤塑化设备的要求。可根据被涂工件的产量和几何尺寸选定连续式烘道或固定式烘房。凡有条件的单位应采用连续式烘道。为保证得到良好的涂膜及实现安全生产，烘烤设备应满足以下几个要求：

①能够达到足够高的温度（平均大于270℃)；

②应设置良好的排风口；

⑧炉内不应有明火；

④温度控制灵敏并可调节。

2)烘烤的温度和周期。当炉温升至指定的温度后，方可送入工件。可用的烘烤温度大约230～280℃，实际多用240-260℃，要随具体情况而定。适宜的温度取决于工件壁的厚薄，进入数量和材质。壁厚或数量多则热容量大。工件进入后易降温，就得选用较高的炉温，有时会需要300℃。用降低温度延长烘烤时间的做法是不适宜的。—烘烤温度有一个最低的限度。在过低的温度下烘烤，轻则边角出现裂纹，重则整个沫层龟裂。其附着力明显下降。

烘烤时间一般为5～20分钟。工件放入烘道内大约1-5分钟后开始大量冒烟（二甲酯蒸气），待潜溶剂挥发完则烘烤已经完成，可以取出工件。烘烤周期受炉温，工件壁厚薄和数量，涂层厚度等因素的影响。炉温相同的情况下，壁厚、量多、涂层厚时间就延长。同一种工件其数量和厚度相同，如炉温高，烘烤时间则短，反之如炉温低，则烘烤时间就长。但烘烤时间不能过长，一般不超过20分钟。若超过20分钟， 则要提高炉温。温度也不能过高，炉温过高，烘烤时间不易掌握，涂膜容易焦化。根据不同的设备，在一定的温度范围内选一个最佳的炉温和烘烤时间，这个最佳条件并不难掌握。烘烤时间太长涂膜会泛黄或焦化，太短附着力不好。轻微的泛黄，并不影响使用的质量。

烘烤完的工件可以自然冷却，吹风或浸水冷却。急冷的优点是缩短生产周期，减少热而软的涂层沾灰，因碰撞损坏涂层，降低聚合物的结晶蘑，从而增加徐膜的柔韧性。

要特别注意烘烤过程中的安全工作。首先要防止明火。在烘烤过程中，涂膜蒸发出的二甲酯气体在一定的浓度范围内与明火接触会引起燃烧。因此，在施工中必须注意以下几点：

①在低于额定电压下使用电热丝。

②防止热元件发红。

⑧防止电源接头，因接触不良引起电火花。最好把电源接头安装炉壁外。

④保持足够的排风量，及时排出二甲酯气体。

⑤控制烘道（烘房）烘烤的涂件数量，不能放得过多和过密。防止溶剂气体局部浓度太高而起火。

4．质量检验方法和缺陷处理

1)质量检验方法：合格的涂膜表面应平整，没有裂纹，污物和破绽，色泽均匀，不焦脆。用指甲划时，不留痕迹。用指甲猛刮边角处不致鼓起或脱落，用小刀割破后不能从破口剥进。

针孔检查：

硫酸铜浸泡法：用5%硫酸铜溶液常温浸泡24小时以上，若表面有铜粒析出即表示该处有针孔。

兆欧表测量法：用1000伏手摇式兆欧表，一极同工件的金属接触，一极接蘸盐水的毛笔，在涂膜表面移动，指针跳动即说明所在部位有针孔。也可用1. 5伏干电池配以灵敏的检流表或微安表。

2)常见的质量问题及处理方法见下表：