聚氯乙烯涂层的研究进展.pdf

塑料工业
第40卷第11期
CHINA PLASTICS INDUSTRY
2012年11月
聚氯乙烯涂层的研究进展
赵丽娟2,岳静
(]1.四川师范大学化学与材料科学学院,先进功能材料四川省高校重点实验室,四川成都610066
新疆蓝山屯河化T有限公司,新疆昌吉831100)
摘要:从涂层的研究背景、作用机理和涂层基膜类型等角度,对近几十年聚氯乙烯(PVC)涂层的研究进行了总
结与回顾,同时对一些新型、有应用价值、可市场化的涂层的研发进行了展望。
关键词:聚氯乙烯;涂层
DO0I:10.3969/jisn.1005-5770.2012.11.002
中图分类号:TQ325.3
文献标识码:A
文章编号;1005-5770(2012)11-0006-03
Research Progress on PVC Coating Film
ZHAO Li-juan", YUE Jing
(1. College of Chemistry and Material Science, Key Laboratory of Advanced Functional Materials of Sichuan Province Higher
Education System, Sichuan Normal University, Chengdu 610066, China
2. Xinjiang Blue Ridge Tunhe Chemical Industry Co, Itd. Changji831100, China
Abstract: Protection coating film of poly( vinyl chloride in the last few decades were summarized and
reviewed in aspects of the background protective mechanisms and the type of coatings. Meanwhile, we put
forward more useful, applicable and marketable coating film.
Keywords: PVC; Coating Film
21世纪理想的建筑和生活用型材应具有优良的够防止由于雪兩粘连而导致的信号衰减,同时材料的
防水性、对水蒸汽的通透性、防紫外光和自洁功能,表面疏水化可抑制微生物对物体表面的黏附。本文将
能够长期保持洁浄、靓丽的外表。聚氯乙烯(PVC)从涂层的保护机理和涂层材料的类型等几个方面对该
型材具有节能、节材、保护环境、较好的耐热性和耐领域近几十年的研究成果进行总结和评述,并对新型
腐蚀性、防火性能好、可加工性强等特点,是国家推实用涂层展。
进农村城镇化和城镇现有建筑节能改造的重要建材产1涂层作用机理
品。目前,中国市场50%左右的PVC用于户外制品,
Decker s等研究发现,将等量的光稳定剂置于
在长期的户外使用过程中,PVC制品容易受到自然
试样的表层时,稳定剂的防老化效果是将其混入本体
界中热、氧、太阳光以及环境中其他因素的共同作的20倍。产生这种效果的原因在于涂层材料对基体
用,制品出现变色发黄、发霉、粉化、变硬、变脆
聚合物产生保护作用。表面附有涂层的PVC在环境
以及机械性能丧失等现象,尤其是耐紫外光性能差已
中使用时,光化学反应发生在光照面上,材料内层的
经成为PVC发展的一个关键瓶颈。
反应是由光照表层的反应引发的。因此,改变PVC
近几十年,提高PVC的光、热、氧等稳定性的
稳定剂,减缓其在环境や表层性质,或在其表层施以保护涂层材料将能更有效
地提高PC的耐老化性能。
的老化过程-?。借鉴外墙涂料保护内墙的方法,
涂层材料对基体聚合物产生作用的理论主要涉
研究学者在PVC表面引人有机涂层,可有效地降低
及:涂层对基材的附着力、涂层对基材保护的机理以
自然环境对PVC材料的老化,拓宽PVC材料的应用
领域。同时,具有防污自清洁性能的涂层还可以有效及涂层的性质。
涂层对基材附着力的理论主要有:机械咬合理
防止灰尘污染和雪雨粘连,用于雷达、天线表面时能
*四川省教育厅青年项目(10ZB006),中国博士后基金(2011M501411),“先进功能材料”四川省高校重点实验室开
放课题(KFK1201305
作者简介:赵丽娟,女,博土,主要从事高分子材料结构和性能演变的研究。lijuan_zhao@scnu.edu.cn
第40卷第11期
赵丽娟,等:聚氯乙烯凃层的研究进展
论、吸附理论、扩散理论、静电理论以及弱边界层理能方向发展。赵晓娣等”研究发现,基于“荷叶效
论等。其中, Xyutskii提出的扩散理论得到较多的应”原理,用PVDF(聚偏氟乙烯)与纳米SiO2粒子
承认,他认为涂层附着力的大小与涂料分子扩散到基在PVC建筑膜材表面构筑微米一纳米粗糙结构,经
材内部能力的大小有密切的关系。涂层的扩散力越测试,面涂后的PVC建筑膜材与水的接触角达
强,涂层对基材的附着力越大。如果基材与涂层有相158.9°,滚动角为3°,集灰实验测试表明,水滴能
近的表面自由能,有利于扩散。涂层分子一旦渗透到将撒在PVC建筑膜材表面的炭黑带走,具有一定防
基材中,静电理论和机械咬合理论将能进一步解释二污自洁性(如图3所示)。
者之间的附着力。强的附着力能够使表面的涂层起到
有效的保护作用。
屏障”原理是目前多数观点认同的涂层对基材
的防护机理。涂层像一道屏障或者一件衣服,阻隔污
染物黏附到基材表面,同时涂层材料能吸附和反射大
部分紫外光,从而极大地减弱紫外光对被保护基材的
直接危害,某些涂层还赋予塑料基材特殊的性能。四
Fig3面涂后PVC建筑膜材的集灰实验效果
Fig 3 Experimental effects of architectural PVC after PVC
川大学叶先科博士研究了丙烯酸酯以及丙烯酸酯一丙
surface coated dust
烯腈共聚物等凃层对PVC附着力、防紫外性能的影
响。应用结果表明(见图1、图2),涂覆有单组份2PVC涂层基膜的类型
环保水性紫外光防护涂层材料的PVC制品,其紫外
鉴于涂层成本和涂层对塑料的附着力等因素的影
光稳定性能显著改善,力学性能长期保持率得到大幅响,尤其对用量较大、价格较便宜的PC来说,涂
度提高,外观颜色的稳定性也显著増强5-?。
层的种类和应用相对还较少。目前,研究应用的涂层
基膜类型主要有丙烯酸酯类、有机硅和氟等,为了使
涂层具有多功能性,常采用丙烯酸酯类、有机硅和氟
等材料的共聚物
2.1丙烯酸酯类涂层
环氧一丙烯酸酯聚合物的耐侯性较好,且表面硬
度高,能满足光防护涂层材料的基本要求。但因其对
图1PVC老化后表面变化
基材的黏附力较差,导致这类材料的光防护效率不
Fig 1 The photo of samples after UV irradiation
高。针对这一缺憾, Decker等的通过引人特殊的光
接枝改性方法提高了环氧一丙烯酸酯聚合物对PVC
1无涂
基材的附着力,涂层具有优良的耐紫外性能、耐有机
2-涂AA涂展
30
3一涂AA纳米SiO2涂展
化学溶剂