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氟碳涂料的發展

發布時間:2015-11-12 14:32:10

氟碳涂料的發展

氟碳涂料的發展從 1938 年美國道化學公司合成聚四氟乙烯樹脂至今,已有 60 多年的歷史,樹脂品種發展已多樣化。而氟碳涂料的開發始于杜邦公司的 PTFE 涂料及日本的 PVDF 涂料,至今也有三十年的歷史。 氟碳涂料的發展經歷了熱熔型——溶劑可溶型——可交聯型幾個階段,而隨著環保要求的逐步提高,氟碳涂料將進一步朝著高固體份和水性化的方向發展。

熱熔型氟碳涂料需高溫烘烤成膜。以 PVF 、 PVDF 、 PTFE 為代表的熱塑性氟碳樹脂具有結構的規整性,聚合物本身呈半結晶狀態。一方面它具有優良的的耐溶劑性,另一方面在溶劑中的不溶解性又造成了使用上的不便,所以最初的氟碳涂料只能制成水分散型涂料、粉末涂料或有機溶膠。水分散型氟碳涂料是將樹脂粉末、耐高溫顏料、分散劑、粘合劑及水等在適當的設備中進行分散而成,有的是原料供應商以乳液聚合或懸浮聚合后的液態形式提供給涂料廠家的;有機溶膠是將氟碳樹脂粉末如 PVDF 粉末分散于丙烯酸樹脂溶液中,外加有機溶劑,制成有機溶膠(非水分散體)。如需制備色漆,則和顏料混合分散,制成色漿,再將氟碳樹脂粉末分散于其中,制成有機溶膠型氟碳樹脂色漆。除丙烯酸樹脂外,也可加入環氧樹脂、聚酰胺和聚酰胺酰亞胺、聚氨酯、聚苯硫醚等耐熱性及附著力均好的樹脂,以達到改性的目的。這類涂料施工后均需在高溫下烘烤,熱熔融流平成涂膜。如 DuPont 公司的特氟隆涂料,主要應用于電飯鍋及烹飪用具及高溫反應釜的內壁等。由于這類涂料施工工藝復雜,其應用受到限制,只能用于可以經受高溫的鋁板或鋼板上。

溶劑可溶型涂料是在熱熔型涂料基礎上開發出的又一氟碳涂料品種。這類涂料可以在較低溫度或常溫下成膜,其應用范圍得到拓展。它采用多種含氟單體與帶側基的乙烯單體或其它極性乙烯單體共聚的方式制得。減少了結晶性,增加了溶劑可溶性,如 Elf Atochem North America Inc. 公司的 VDF/TFE/HFP 三元共聚物( Kynar ADS )及 VF 2 /HFP 二元共聚物涂料,降低了烘烤溫度并提高了溶解性;使用四氟乙烯或三氟氯乙烯單體與其他極性乙烯單體在控制條件下進行溶液聚合、懸浮聚合可以制得分子量為 2000 ~ 5000 的有機溶劑可溶的熱塑性氟樹脂涂料。

為了進一步提高含氟涂料的溶解性能,增加固含量,改善施工性能,人們又研究了帶官能團的特別是— OH 及— COOH 官能團的含氟樹脂,可與異氰酸酯或氨基樹脂進行交聯固化,即所謂的可交聯型氟碳樹脂涂料。采用與含官能團單體如烯醇類、烯酯類、烯酸類單體共聚或其他方式將官能團引入,如氟乙烯、烴基乙烯基醚共聚物( FEVE )及全氟聚醚( PFPE ),與 PVDF 相比,它們被賦予了一定的活性官能團,它們不但吸取氟碳樹脂的優良性能,而且由于官能團的引入,增加了在有機溶劑中的溶解性,與顏料及交聯劑的相容性、光澤、柔韌性及施工性能。
關于可交聯型含氟樹脂,近年來人們又逐漸提出含氟丙烯酸、含氟異氰酸酯、含氟環氧樹脂等多種樹脂的合成,以滿足不同的實際需要。如用含氟的醇類與甲基丙烯酸酯化生成含氟丙烯酸單體,再用一般的溶液聚合方法和常用的引發劑,即可得到溶劑可溶的交聯型樹脂,也可根據實際需要直接制成乳液或水性化聚合物。
目前,人們對氟碳涂料的研究已經達到分子設計的水平,可以根據實際的需要進行結構設計,吸取氟碳樹脂優異性能的同時再賦予其他功能基團千差萬別的個性,使其滿足各種使用條件的要求。而且隨著環保法規的日趨嚴格,氟碳涂料已向高固體份和水性化的方向發展,不斷涌現符合環保要求的高性能新品種。




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