氟树脂涂料
氟树脂
1.1含氟树脂概述自1963年聚偏氟乙烯（PVDF）涂料成功地应用在建筑业，涂覆于装饰板材上以来。
氟树脂涂料已经走过了近40年的发展历程，氟树脂涂料以其独特的性能经受住了历史的考验。
目前国际上形成了三种不同用途的氟树脂与氟涂料行业，第一种是以美国阿托—菲纳公司生产的PVDF树脂为主要成分的外墙高耐候性氟树脂涂料、具有超强耐候性；第二种是以美国杜邦公司为代表的特氟龙不粘涂料。
主要用于不粘锅、不粘餐具及不粘模具等方面；第三种是以日本旭硝子为代表的室外常温固化氟树脂涂料，主要应用于桥梁、电视塔等难以经常施工的塔架防腐等[1]。
1.2含氟树脂的结构特点及性能1.2.1氟树脂的结构特点常温固化氟树脂的结构如图1.1所示, 在FEVE的分子结构中, 作为主要的单体三氟氯乙烯, 由于前述氟原子的特性, 在空间结构和化学上, 氟烯烃单元保护了不很稳定的乙烯基醚单元, 使其难以受氧化侵蚀, 提高了树脂的耐候性和耐化学腐蚀性,并为树脂提供了必要的硬度。
环己基的引人, 则赋予了树脂刚性和透明性, 其侧链的大环降低了树脂的结晶性, 使其可以在常温下溶于大多数有机溶剂。
烷基的引人给树脂提供了较好的挠曲性能, 增加了树脂的柔韧性能。
经烷基的引人则给树脂带来了固化点, 使树脂能在常温下与异氛酸醋交联固化, 高温下与三聚氰胺树脂交联固化, 使树脂具有从室温到高温广阔温度范围内固化的性能, 应用范围大为扩展。
而侧链上梭基的引人, 则提高了树脂对颜料的润湿性, 加强了树脂与固化剂、有机颜料的相溶性。
C-F键能高达486KJ/mol,因此分子结构稳定, 很难被热、光以及其它化学因素破坏。
在同一分子中未成键原子之间存在着一种较弱的范德华力。
2个氟原子的范德华半径之和为0.27nm,两个氟原子正好把C-C之间的空隙填满, 保护了碳碳键, 使氟碳树脂相当稳定。
1.2.2氟树脂的性能氟树脂具有优异的耐候性、耐腐蚀性、耐沾污性、耐热性、耐化学品性、斥水斥油性、绝缘性及低摩擦系数, 其原因是由于氟原子电负性高, 原子半径小, 与碳形成的C-F键极短, 相邻氟原子相互排斥, 使含氟烷烃中氟原子呈螺线形分布, 碳链周围被一系列带负电性的氟原子所包围, 形成屏蔽层。
氟树脂涂层和电泳成本
氟树脂涂层和电泳成本氟树脂涂层和电泳涂装都是常用的表面处理技术，它们在提高产品耐腐蚀性、美观性等方面具有显著效果。
然而，这两种技术的成本有所不同，具体表现在材料成本、设备投入、能耗、人工成本等方面。
本文将从氟树脂涂层和电泳涂装的成本方面进行详细阐述。
一、氟树脂涂层成本1. 材料成本：氟树脂是一种高性能的涂料，具有优异的耐腐蚀、耐高温、抗氧化等性能。
然而，由于其生产过程复杂，原材料价格较高，导致氟树脂涂层的材料成本较高。
2. 设备投入：氟树脂涂层涂装需要专用设备，如喷涂设备、固化炉等。
这些设备的投入成本较高，且需要定期维护和更新。
3. 能耗成本：氟树脂涂层涂装过程中，需要消耗大量的能源，如电力、燃气等。
因此，能耗成本是氟树脂涂层涂装的一个重要组成部分。
4. 人工成本：氟树脂涂层涂装过程复杂，需要经过多道工序，如底漆涂装、氟树脂涂层涂装、固化等。
因此，人工成本较高。
二、电泳涂装成本1. 材料成本：电泳涂装使用的涂料为水溶性涂料，其主要原料为树脂、颜料、助剂等。
与氟树脂涂层相比，电泳涂料的材料成本较低。
2. 设备投入：电泳涂装需要专用设备，如电泳槽、电源、搅拌装置等。
这些设备的投入成本较高，但相对于氟树脂涂层涂装，电泳涂装的设备投入成本较低。
3. 能耗成本：电泳涂装过程中，需要消耗大量的能源，如电力、水等。
然而，由于电泳涂装过程中能源的回收利用较高，其能耗成本相对较低。
4. 人工成本：电泳涂装过程相对简单，只需将待涂装工件放入电泳槽中进行涂装，人工成本较低。
三、总结综合比较氟树脂涂层和电泳涂装的成本，可以得出以下结论：1. 材料成本：氟树脂涂层的材料成本较高，主要原因是氟树脂的生产过程复杂，原材料价格较高。
而电泳涂装的涂料为水溶性涂料，材料成本较低。
2. 设备投入：氟树脂涂层涂装和电泳涂装都需要专用设备，但氟树脂涂层涂装的设备投入成本较高。
电泳涂装的设备投入成本较低。
3. 能耗成本：氟树脂涂层涂装过程中能耗较高，主要原因是其生产过程复杂，能源消耗较大。
氟碳树脂与氟碳涂料
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四、FEVE氟碳树脂与涂料
以FEVE分子键中每个C-C键（键能为 32.6千卡/摩尔）都被螺旋式的三维式排 列的氟原子紧紧包围着，使其免受紫外 线、热及其他介质侵害。同时由于很小 的透氧性，所以能防止底材锈蚀。
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四、FEVE氟碳树脂与涂料
图2 FEVE分子结构中的螺旋式结构
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涂料类型
磨耗单位重量所需时间（小时）
含氟聚氨酯涂料
6000
过氧乙烯树脂涂料
3000
丙烯酸树脂涂料
2400
硝基涂料
1800
醇酸树脂涂料
1500
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四、FEVE氟碳树脂与涂料
6、FEVE氟碳涂料的用途 航天航空涂料 钢结构防腐涂料 建筑装饰涂料 高耐候装饰性涂料
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四、FEVE氟碳树脂与涂料
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一、 PTFE系列氟碳树脂及涂料
PTFE系列含氟涂料的特点是： – 不粘性 – 低摩擦系数 – 不湿性 – 热稳定性 – 化学/耐腐蚀性 – 独特的电气性能
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PTFE系列的树脂包括液态树脂 和粉末状态树脂两种。而从化合物 方面分类则可分为纯含氟聚合物和 树脂结合型聚合物两类。
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纯含氟化合物通常包括聚四氟乙烯 （PTFE）、聚全氟乙丙烯（FEP）、四氟 乙烯-全氟基乙烯醚共聚物（PFA）、乙 烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）等。这类树 脂基本上是水分散体系，FEP、PFA和 ETFE也可以也可以制成粉末涂料。
化）涂料。 封闭聚氨酯高温交联固化的单组份涂料。 氨基树脂高温交联固化的单组份涂料。
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四、FEVE氟碳树脂与涂料
5、FEVE氟碳涂料的涂膜特点 超常的耐候性 突出的耐盐雾性 优异的耐化学药品性 良好的抗沾污性和耐冲刷性 理想的综合性能
氟碳树脂涂料 AC800
氟碳树脂涂料 AC800产品说明HIGOAL氟碳树脂涂料AC800是由高度耐候性的三元氟共聚物PTFE树脂及高稳定性的颜料添加剂组成的。
PTFE树脂是带有活性可交联基团的有机氟树脂，该树脂在交联成膜后有极高的化学稳定性，耐候性及抗污染性，其最大的特性为常温固化，这对有高耐候要求的现场构件板材二次涂装成为可能。
设计用途1．同丙烯酸、弹性漆或质感漆等涂层一起构成建筑外墙复合装饰防腐涂层系统，长效免维护。
2．同HIGOAL氟碳树脂相对应的底漆相配套，涂复于卷钢板及镀铝锌板或工件的表面对其提高长效的面层保护 3．可直接涂复于已涂布过类似PE，PVDF材质涂层的板材表面以对其进行改色。
4．同HIGOAL相对应的底漆相配套，可涂复于钢构件、冷藏集装箱外表面或是其它有高耐候要求的构件表面对其提供长效稳定的面层保护。
优异性能超耐候耐久性：AC800系列氟碳涂料，其分子键中每个C-C键都被螺旋式的三维排列的氟原子紧紧包围，这种分子结构能抵抗紫外线的降解作用或其它介质侵害，显示出无与伦比的耐久性、耐紫外线及耐候性。
氟碳涂层完美如新，减少维修的要求。
（分子结构示意图）低透氧性： AC800系列氟碳涂料，氟的透氧系数极低，能防止底材的锈蚀，因而特别适合于对金属材质的保护涂装。
牢固的附着结合性： AC800系列氟碳涂料，氟离子的电负性极高，与碳的键距离很短，C-F键能高分子结构稳定，可以抵抗导致劣化的紫外线对分子结构的破坏，无论是混凝土、水泥板、PC板等无机建材，对镀锌板、铝板、不锈钢或玻璃等非金属建材都有极好的附着性。
防腐蚀和耐化学品性： AC800系列氟碳涂料具有耐酸、耐碱等化学药品性与耐溶剂性。
满足恶劣的环境及无须维护要求的涂装。
通过多层次涂装，利用涂层的装饰作用，屏蔽作用，缓蚀作用和阴极保护作用，达到数十年的防腐涂装效果。
常温固化性： AC800系列氟碳涂料有极其优异的使用性能，它克服了PVDF涂料需要高温烘烤，不能常温固化的缺点，常温固化技术的开发，是氟碳涂料能广泛应用于几乎所有材料表面。
氟树脂涂料
氟树脂涂料蒋卓君 04300011摘要：简述了氟树脂涂料的发展、分类、特点、性能、存在的问题与对策，并简单介绍了几种典型的氟树脂涂料的性能和合成工艺。
关键词:氟树脂; 氟涂料1 前言自1963 年聚偏氟乙烯(PVDF) 涂料成功地应用在建筑业,涂覆于装饰板材上以来,氟树脂涂料已经走过了近40 年的发展历程,氟树脂涂料以其独特的性能经受住了历史的考验。
目前国际上形成了三种不同用途的氟树脂与氟涂料行业, 第一种是以美国阿托—菲纳公司生产的PVDF 树脂为主要成分的外墙高耐候性氟树脂涂料, 具有超强耐候性;第二种是以美国杜邦公司为代表的特氟龙不粘涂料, 主要用于不粘锅、不粘餐具及不粘模具等方面; 第三种是以日本旭硝子为代表的室外常温固化氟树脂涂料, 主要应用于桥梁、电视塔等难以经常施工的塔架防腐等[1]。
2氟树脂涂料发展的几个阶段氟树脂涂料的品种发展主要经历了熔融型、溶剂可溶型、可交联固化型及水性氟树脂涂料等阶段。
2.1熔融型氟树脂涂料熔融型氟树脂涂料又称高温烘烤型氟树脂涂料,是最早的氟树脂涂料品种。
PTFE、PVF、PVDF 等均可制成熔融型氟树脂涂料,常用熔融型氟树脂及其性能如表1 所示[2 ]。
由表可见,这些氟树脂都有很好的耐候性、耐溶剂性及耐高温性。
但由于这些氟树脂涂料须在高温下烘烤使其熔融成膜,只适合于工厂涂装,不适合现场施工。
因而应用范围主要局限在电饭锅、耐高温铝板或钢板上,从而限制了自身的发展。
2.2溶剂可溶型氟树脂涂料为扩大氟树脂涂料的应用范围,首先必须降低氟树脂的结晶度,提高其在有机溶剂中的溶解度。
因此,研究者们就将各种含氟单体与带侧基的乙烯单体进行共聚改性,制得了溶解性较高的氟树脂涂料。
如VDF/ TFE/ HFP 三元共聚物、VF2/ HFP 二元共聚物涂料等。
这种涂料可在较低温度下成膜,因而拓展了氟树脂涂料的使用范围。
2.3可交联固化型氟树脂涂料可交联固化型氟树脂涂料是指在氟树脂中引入—OH 及—COOH 等官能团,使之可与异氰酸酯、三聚氰胺和氨基树脂等进行交联固化。
氟树脂涂料
氟树脂涂料简介：氟树脂涂料是以氟树脂为主要成膜物质的涂料，也称氟碳涂料、氟涂料。
氟树脂涂料是一种重要的防腐涂料。
性能：氟树脂涂料的性能如下：①氟树脂涂料具有超耐候性能；氟碳树脂有键能最大的氟碳键，有惊人的化学惰性，可在户外使用二十年以上，外观影响非常小。
②氟树脂涂料的耐温性好；氟树脂涂料可在-50~150℃下长期使用。
③氟树脂涂料的耐腐蚀性能佳；氟树脂涂料优异的耐酸、耐碱、耐盐等介质腐蚀性能是其它涂料无法比拟的，氟碳涂料的基料已通过50000h的中性盐雾试验。
即使在海洋、工业区、酸雨的环境下，氟碳涂料能表现出稳定的性能。
④氟树脂涂料的耐污性突出；氟树脂涂料的涂层具有憎油、憎水、憎灰尘和自洁性强的性能，它对水的接触角度为80-100°，表面光滑，，粘附性小，极易清洗，不易被污染，还具有自我润滑性能与低摩擦性能。
⑤氟树脂涂料的抗冲击性、抗划伤性、耐磨性、耐擦洗等性能良好，可与玻璃、石材媲美。
⑥氟树脂涂料具有优良的机械性能；在所有涂料品种中，氟树脂涂料的附着力、抗冲击力、硬度和柔韧性最好。
它对许多基面有良好的附着效果，不仅限于一种基材。
⑦氟树脂涂料具有高雅的装饰性能。
氟树脂涂料的颜色可随意调配，可随意分隔成各种图案。
分类：氟树脂涂料可按成膜物质、涂料形态、用途、成膜机理等方法分类。
按照成膜机理，氟树脂涂料可分为热塑性树脂涂料、热固性树脂涂料和氟弹性体涂料。
按照成膜物质，氟树脂涂料可分为纯树脂涂料和树脂结合型含氟树脂涂料两类。
纯树脂涂料包括PTEE涂料、FEP涂料、PFA涂料、ETFE涂料等，除FEP、PFA、ETFE也可制成粉末涂料，其它纯树脂涂料主要以水为分散介质；树脂结合型含氟树脂涂料，即改性氟树脂涂料，是指一种或多种纯树脂经其它高性能树脂改性后制备的涂料，包括聚苯硫醚PPS、环氧树脂、聚醚醚酮PEEK和聚酰亚胺PI等，可配制成溶液，制备单一图层。
按照涂料形态，氟树脂涂料可分为粉末涂料（固体）和液体涂料。
氟树脂涂料
中国矿业大学毕业论文
第2页
表面，形成氟保护涂膜。 FEVE 氟涂料的出现，极大地拓展了氟涂料的
应用范围，使氟涂料在日常生活中得到应用。
绿色环保和可持续发展的宏观战略成为 21 世纪的发展主题，许多
国家开始限制使用溶剂型涂料，高固体分氟涂料和水性氟涂料的开发成
为氟涂料重点开发方向。日本大金公司和大连振邦氟涂料公司都开始在
中国矿业大学毕业论文
一、综 述
第1页
(一)前言
氟树脂涂料具有一些其他涂料难以比拟的独特性能 ,例如 :极好的 耐候性、优良的抗化学腐蚀性、低磨擦性、憎水性、憎油性、不燃性等 , 使得它在许多应用领域中独领风骚 ,愈来愈受到国内外涂料界人士的 关注。
随着我国国民经济的日益发展和人民生活水平的不断提高 ,人们对 涂料的装饰性、耐候性、耐化学品性、耐水性和耐粘污性的要求越来越 高。氟树脂涂料正是一种综合上述优秀性能的 ,且具有很大发展潜力 的多功能涂料。因而氟树脂涂料在建筑行业如铝合金幕墙 ,桥梁 ,电视 发射塔涂覆和外墙涂料等 )、家用不粘炊具、厨房用家电、防积雪器材 (如滑雪板 )、耐海洋生物污损、及战斗机 (耐高温涂料 )等国民经济 和国防建设中得到越来越多的应用。
包括水乳胶氟树脂涂料和水稀释氟树脂涂料。而以水乳胶氟树脂涂料的
发展最快 ,应用领域广泛 ,约占水性氟树脂涂料总量的 50 % ,目前 ,
日本、美国、欧洲文献报道较多. 氟树脂乳液涂料指含氟单体与其他
乙烯基单体通过乳液聚合制得数均分子量为 10～20 万的含氟聚合物乳
液 ,并以此乳液作为成膜物 ,配以颜料、助剂等制成氟树脂乳液涂料。
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CTFE /苯甲酸乙烯酯/AA =48.5/48.5/3 ,Tg=64℃ ;
交联型氟树脂涂料用途
交联型氟树脂涂料是一种高性能的涂料，具有优异的耐化学性和耐温性等特点，因此在工业领域具有广泛的应用。
下面我们来了解一下交联型氟树脂涂料的具体用途。
第一段：汽车领域。
交联型氟树脂涂料可用于汽车外壳和零部件的表面涂层，可以提供优异的防腐蚀性和耐候性，有效地防止其因长期暴露在外的恶劣环境中而受损。
第二段：建筑领域。
交联型氟树脂涂料可以应用于建筑物表面，例如钢结构、铝材、混凝土等，以提供耐候性、耐化学性、耐污染性和防火性等，延长建筑物的使用寿命。
第三段：船舶领域。
船舶在咸水和强风等恶劣海况下运作，需要涂层能够提供耐腐蚀、抗海水侵蚀、抗紫外线和耐刮擦等性能。
因此，交联型氟树脂涂料广泛应用于船壳和船舱的表面涂层。
第四段：食品加工领域。
在食品加工过程中，表面需要用耐腐蚀、防氧化、耐高温的涂层来保证食品的安全。
交联型氟树脂涂料可以应用于食品加工设备，可以有效提高设备的耐用性和安全性能。
第五段：电气电子领域。
交联型氟树脂涂料应用于电气和电子部件，例如印刷电路板和半导体设备等，可以提供耐化学性和耐高温性，防止电路短路和器件的损坏，从而保证电子设备的可靠性和安全性。
总之，交联型氟树脂涂料在各行业领域有着广泛的应用，它可以有效地保护基材，提高产品的性能和寿命，是一种非常有价值的高性能涂料。
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氟树脂涂料蒋卓君 04300011摘要：简述了氟树脂涂料的发展、分类、特点、性能、存在的问题与对策，并简单介绍了几种典型的氟树脂涂料的性能和合成工艺。
关键词:氟树脂; 氟涂料1 前言自1963 年聚偏氟乙烯(PVDF) 涂料成功地应用在建筑业,涂覆于装饰板材上以来,氟树脂涂料已经走过了近40 年的发展历程,氟树脂涂料以其独特的性能经受住了历史的考验。
目前国际上形成了三种不同用途的氟树脂与氟涂料行业, 第一种是以美国阿托—菲纳公司生产的PVDF 树脂为主要成分的外墙高耐候性氟树脂涂料, 具有超强耐候性;第二种是以美国杜邦公司为代表的特氟龙不粘涂料, 主要用于不粘锅、不粘餐具及不粘模具等方面; 第三种是以日本旭硝子为代表的室外常温固化氟树脂涂料, 主要应用于桥梁、电视塔等难以经常施工的塔架防腐等[1]。
2氟树脂涂料发展的几个阶段氟树脂涂料的品种发展主要经历了熔融型、溶剂可溶型、可交联固化型及水性氟树脂涂料等阶段。
2.1熔融型氟树脂涂料熔融型氟树脂涂料又称高温烘烤型氟树脂涂料,是最早的氟树脂涂料品种。
PTFE、PVF、PVDF 等均可制成熔融型氟树脂涂料,常用熔融型氟树脂及其性能如表1 所示[2 ]。
由表可见,这些氟树脂都有很好的耐候性、耐溶剂性及耐高温性。
但由于这些氟树脂涂料须在高温下烘烤使其熔融成膜,只适合于工厂涂装,不适合现场施工。
因而应用范围主要局限在电饭锅、耐高温铝板或钢板上,从而限制了自身的发展。
2.2溶剂可溶型氟树脂涂料为扩大氟树脂涂料的应用范围,首先必须降低氟树脂的结晶度,提高其在有机溶剂中的溶解度。
因此,研究者们就将各种含氟单体与带侧基的乙烯单体进行共聚改性,制得了溶解性较高的氟树脂涂料。
如VDF/ TFE/ HFP 三元共聚物、VF2/ HFP 二元共聚物涂料等。
这种涂料可在较低温度下成膜,因而拓展了氟树脂涂料的使用范围。
2.3可交联固化型氟树脂涂料可交联固化型氟树脂涂料是指在氟树脂中引入—OH 及—COOH 等官能团,使之可与异氰酸酯、三聚氰胺和氨基树脂等进行交联固化。
典型的可交联固化型氟树脂涂料有羟基乙烯基醚共聚物( PFEVE) 涂料等。
2.4 水性氟树脂涂料随着人们环保意识的加强,水性涂料将成为21世纪的主流产品之一,因此,水性氟树脂涂料已成为当今涂料研究的热点。
水性氟树脂涂料一般是由含氟烯烃、乙烯基醚、含羧基化合物和水溶性氨基树脂共聚而制得。
研究较多的有三氟氯乙烯共聚物涂料、四氟氯乙烯共聚物涂料及偏氟乙烯共聚物涂料等。
降低水性氟树脂涂料的成膜温度是研究的热点。
目前,日本旭硝子公司的PFEVE 乳胶成膜温度为35～50 ℃。
国内水性氟树脂涂料也在积极研究之中,研究焦点也集中在如何降低成膜温度上。
3氟涂料的分类氟涂料可按成膜物质、成膜机理、涂料形态和用途分类,列于表2[4]。
表2氟涂料的分类4 有机氟树脂的结构特点和性能4.1有机氟树脂的结构特点氟是元素周期表中电负性最大的元素, 具有最强的电负性、最低的极化率, 而原子半径仅次于氢。
氟原子取代C —H 键上的H , 形成的C —F 键极短, 而键能高达460 kJ / mol (C —H 键能为413kJ / mol , C —C 键能为347 kJ / mol) [2 ] , 一般聚烯烃分子的碳链呈锯齿形, 若氟原子替换氢原子, 由于氟原子上负电荷比较集中, 电负性大, 电子云密布, 相邻氟原子的相互排斥, 使氟原子不在同一平面内, 主链中C —C —C 键角由112°变为107°, 沿碳链作螺旋分布, 故碳链四周被一系列性质稳定的氟原子所包围。
由于C —F 键的键能比C —H 键的大, 氟原子的电子云对C —C 键的屏蔽作用较H 原子强, 因此, C —F 键很难被热、光以及化学物品等破坏。
而氟原子的共价半径非常小, 2 个氟原子的范德华半径之和是217 ×10 - 10 m , 2 个氟原子正好把2 个碳原子之间的空隙(2 个碳原子之间距离为2154 ×10 - 10 m) 填满, 使任何反应试剂难以插入, 保护了碳碳主链; 又因氟原子核对其核外电子及成键电子云的束缚作用较强, 氟原子极化率低,在分子中对称分布, 整个分子是非极性的, 碳氟化合物的介电常数和损耗因子均很小, 所以其聚合物是高度绝缘的, 化学上突出的表现是高温稳定性和化学惰性。
氟化合物的分子间凝聚力低, 空气和聚合物界面间的分子作用力小, 表面自由能低, 因此难于被液体或固体浸润或粘着, 表面摩擦系数小, 所以赋予氟树脂优异的性能。
4.2有机氟树脂的性能由于氟原子结构上的特点, 将氟原子引入到树脂中, 使得含氟树脂具有不同于其它树脂的特殊性能,如低表面自由能、良好的耐候、耐污等许多性能。
4.2.1 低表面自由能自由能常用来表示聚合物表面和其它物质发生相互作用能力的大小。
一般有机物的表面自由能为11～80 mJ/ m2 , 而含有氟烷基侧链的聚合物具有较低的表面自由能, 一般在11～30 mJ/ m2之间, 如表3所示[3]。
低表面自由能的含氟树脂使得其表面难以润湿, 具有憎水憎油的特性, 因此用这种含氟树脂制得的涂料, 其粘附性能差, 防污染能力强。
表3 常见含氟树脂的表面自由能4.2.2超常的耐候性含氟树脂结构上的特点, 使得以其制得的涂料具有优良的耐久性和耐候性, 其中, 物理性能优良、熔点低、加工性能好、涂层质量好的聚二偏氟乙烯(PVDF) 树脂在涂料中应用最为广泛, 如美国Atofina公司的Kynar500 和意大利Ausimont 公司的Hylar5000 , 它们均是以PVDF 生产的产品。
含氟树脂涂料与丙烯酸树脂、聚酯、有机硅及其改性的产物相比, 有机氟树脂涂料为基材提供更长久的保护和装饰, 图1[2 ]以PVDF 树脂涂层的耐候性为例, 与丙烯酸树脂、聚酯、有机硅树脂进行了比较。
研究表明, 用PVDF 为基础制得的涂料无论是加速老化实验, 还是天然曝晒10 a 或更长时间, 其涂膜均未发生显著的化学变化。
图1 美国Florida 曝晒实验4.2.3 突出的耐盐雾性[3]对于涂料特别是含氟聚氨酯涂料的耐盐雾性能, 国外文献已有报道, 如日本旭硝子公司生产的室温干燥型含氟面漆耐盐雾试验可达3 000 h 不起泡、不脱落。
而国内报道的含氟涂料可以做到500h 漆膜无变化; 飞机蒙皮含氟涂料经2 500 h 基本无变化。
4.2.4 优异的耐污性一般而言, 有机涂层的耐沾污性主要与涂层的表面形态、表面自由能等有关。
所以, 减小污染源与涂层的接触面积, 对涂层的抗粘附作用和自清洗有利; 而通过增大污染源与涂层的接触角(也就是减小其表面自由能) , 提高表面的平整性就能起到良好的防粘附作用, 进而影响涂层表面对污染源的粘附性。
在含氟树脂涂料中, 由于电负性最强的氟取代了氢的位置, 大大降低了表面能, 电子被紧紧地吸附于氟原子核周围, 不易极化, 屏蔽了原子核; 而氟原子的半径小、C —F 键的极化率小, 二者联合作用, 致使其分子内部结构致密, 显示非凡的耐沾污性、斥水、斥油等特殊的表面性能, 可以起到很好的防污作用。
以PVDF 树脂的耐沾污性为例, 与含硅树脂、聚酯、水性丙烯酸树脂、溶剂型丙烯酸树脂比较如图2 所示[2] , 沾污的情况依次分别为痕量(816) 、痕量(810) 、痕量(810) 、轻微(715) 、轻微(615) ,比较可以看出, 氟树脂的耐沾污性是最好的。
图2 氟树脂与其它树脂的耐沾污性比较5 氟涂料存在的问题与对策含氟材料由于其特有的超耐候性、耐腐蚀性、低表面张力等一系列优点而被广泛应用于化工设备、建筑、食品工业, 印刷工业。
但它也不可避免的存在一些缺点和不足。
例如, 表面张力小, 润湿困难, 作为涂料使用不容易被分散, 由于分子的高度对称性, 致使它的粘度大, 流平性差, 不易形成装饰性较高的涂层。
这些缺点限制了它的使用, 为此研究者从各个不同的角度探讨了可能改善的措施。
归结起来包括:5.1改进氟树脂与界面的附着力由于氟树脂具有表面张力小, 故对金属、陶瓷和玻璃等材料的结合性能很差, 为了改善涂层对底材的附着力, 可采取以下几种方法:(1) 粗化基材将基材表面用物理或化学的方法粗化, 产生锚定效应, 然后涂氟树脂。
常用的化学方法包括电解腐蚀和化学多孔膜法, 常用的物理方法有熔涂玻璃, 表面机械处理。
(2) 物理混拼在氟树脂中加入其他化学物质,将氟树脂作为填料, 所加入的物质作为涂层的成膜物质。
加入的物质一般具有较高耐温性和较好的附着力。
加入的物质一般分为2 类: 无机和有机高分子。
无机类的包括: 金属氧化物、硅酸盐、磷酸盐、低温陶瓷。
有机类的包括: 丙烯酸树脂、环氧树脂、有机硅树脂、聚酰胺、聚苯硫醚等。
(3) 化学改性聚四氟乙烯的化学改性主要是通过共混改性实现的。
即: 在四氟乙烯单体上引入具有体积较为庞大的侧基单体, 通过与四氟乙烯单体共混聚合, 控制聚合分子量大小, 达到降低树脂的结晶度、改善共聚物的熔融粘度。
常用的共混单体有:六氟丙烯、乙烯、全氟烷基乙烯基等, 所得到的聚合物分别是聚全氟乙丙烯( FEP) 、乙烯2四氟乙烯共聚物( ETFE) 、四氟乙烯2全氟烷代丙氧基共聚物(PFA ) 等, 上述物质具有与PTFE 相近的性能。
改性后的树脂可兼作底漆, 也可直接在处理过的基材上涂敷。
(4) 底漆法 先在基材上涂敷一层底漆, 使底漆对基材和氟树脂均有良好的粘结性能。
底漆含有氟树脂、粘接剂、聚结剂、溶剂。
粘接剂包括: 碱金属(锂、钠、钾) 的硅酸盐类。
聚酰胺盐和聚苯硫醚等。
聚结剂通常是能溶解在聚酰胺盐中、N 甲基吡咯烷酮以及二甲基甲酰胺类的强极性溶剂中。
溶剂与各组分不发生反应, 干燥后全部挥发, 基本不影响涂层的性能。
底漆的固含量一般为45%～ 50%。
(5) 淬冷混合物塑化后的工件立即放入冷水中进行聚冷淬火处理, 大的工件可用冷水冲淋。
热处理目的在于降低涂层的结晶度, 避免因内应力造成的涂层脱落, 从而提高涂层的韧性和附着力。
典型的聚四氟乙烯涂装工艺为: 将装备好的聚四氟乙烯涂料装入喷枪料斗内, 用净化的压缩空气进行喷涂。
喷枪压力为4～ 6 kPa, 喷涂距离为200～ 250 mm。
在喷涂过程中, 一般一次喷涂厚度控制在0. 01～ 0. 02mm 范围内, 否则在高温塑化过程中容易出现龟裂。
将涂装好的工件置于烘箱中干燥10～20 m in, 再送到马弗炉中塑化。
塑化温度为360～ 390 ℃, 塑化时间为10～30 m in。
塑化完的工件立即放入冷水中骤冷进行淬火处理, 大的工件可用冷水冲淋。
5.2改进氟树脂的可加工性能氟树脂具有独特的优异性能, 作为成膜物质用来制备氟涂料, 已成涂料行业共识。