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氟碳树脂涂料的发展及新技术应用

发布日期:2010-03-27

1 氟碳树脂涂料的发展 

    氟碳涂料目前呈现多品种并存、相互交叉的局面。以PVF(聚氟乙烯)、PVDF(聚偏氟氯乙烯)、PTFE(聚四氟乙烯)为基础的涂料主要利用其不粘性,属于热熔型的氟碳涂料,需高温烘烤,热熔融流平成涂膜。如DuPont公司的特氟隆涂料,主要应用于电饭锅及烹饪用具、电熨斗、高温反应釜的内壁等。由于这类涂料施工工艺复杂,其应用受到限制,只能用于可经受高温的铝板或钢板上。对这类涂料的改性,一方面要提高溶剂的可溶解性;另一方面是降低烘烤温度。已采用多种含氟单体与带侧基的乙烯单体或其它极性乙烯单体共聚的方式进行,减少了结晶性,增加了溶剂可溶性,如ElfAtochem(北美)公司的VDF/TFE/HFP三元共聚物及VF2/HFP二元共聚物涂料,降低了烘烤温度并提高了溶解性。使用四氟乙烯或三氟氯乙烯单体与其他极性乙烯单体在控制条件下进行溶液聚合、悬浮聚合可以制得分子量为2000~5000的有机可溶的热塑性氟树脂涂料。 
    PVF和PVDF与丙烯酸酯共混的超耐候性建筑涂料是氟碳涂料的第二大类。将VDF共聚物与PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)溶于溶剂中,用辊涂法将这种混合物施工,并在(200~230)℃下烘烤,随着溶剂蒸发形成一层均匀的聚合物涂膜。随着研究的进展,该类型涂料已水性化。 
    用含氟单体与非含氟单体进行共聚制得溶剂型或水性涂料是氟碳涂料发展的又一品种。一般是先由含氟单体与一般(甲基)丙烯酸酯类单体或烷基乙烯基醚类单体进行溶液或乳液聚合形成有机氟聚合物,再进行复配成为可交联型的高性能涂料。日本旭硝子公司的Lumiflon系列产品就是这种类型。目前常用的含氟单体有TFE、CTFE(三氟氯乙烯)、VF和VDF等。这些氟碳涂料具有优异的耐候性、耐水性和耐油性,已在金属和非金属建材涂装、纺织品和皮革涂饰等领域获得了广泛的应用。 
    含(全)氟基团的丙烯酸酯类聚合物的应用又开创了氟碳涂料的新品种。可分为全氟丙烯酸酯类均聚物、全氟丙烯酸无轨共聚物和全氟嵌段丙烯酸酯类共聚物。可通过加入引发剂和乳化剂,经乳液聚合反应制得水性涂料,也可制得高固体分涂料,应用范围极广。
氟碳涂料的最新进展和发展趋势是采用分子设计理论,融进许多新技术和方法,使氟碳树脂能满足发展的需求,满足各具特色的实际应用。如纳米技术、自分层技术、自组装技术、超临界流体技术、等离子体化学蒸气沉积和物理蒸气沉积、溅射技术、消融技术、自旋涂装、转移涂层、模塑装饰、预加工涂层等。表面改性技术也取得了进展,如所谓的“莲饰效果”,即对涂膜的表层状态进行改性。汽车行业对氟碳涂料呈现出极大的兴趣,杜邦公司开发出含氟量小至1%的涂料产品,并直接涂装在基材表面上。氟碳树脂的发展方向将是低成本、低熔点、低氟含量和高耐久性。 

2 新型氟碳涂料技术
 

2.1 自分层(self-stratification)氟碳涂料[1,2] 

    自分层涂料由两个或多个不相容的树脂组成,可为粉末、水性或溶剂型涂料。将其施工在底材上,成膜过程中发生相分离或组分迁移,成为涂膜组成逐渐变化的梯度涂层。这样一次施工,如与氟碳树脂复配的涂料体系,固化分层后,既能获得氟碳树脂优异的表面性能,又能获得复配树脂对底材的优良的附着力和强度,同时过渡区域将层与层扣在一起,不存在层间附着力问题,且施工简便。 

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