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有机氟涂料采用的成膜物质最新研究动态
作者:涂料胶粘技术研究网     更新时间:2008-03-15 14:47:34
有机氟材料因具有许多优异性能而被广泛应用,在涂料工业中占有相当重要的地
位,享有"涂料王"的美称。有机氟涂料是以有机氟聚合物或有机氟改性聚合物为主要
成膜物质的涂料,具有优异的耐候性、耐久性、耐化学品性和防腐蚀、耐磨性、绝缘
性、耐沾污性及耐污染性等性能,广泛应用于建筑、航空、电子、电气、机械及家庭
日用品、木器家具等领域,是一种集高、新、特于一身的性能优异的涂料。巫有机氟
涂料的成膜物质。
     有机氟涂料的成膜物质主要是有机氟树脂和有机氟改性树脂(或改性有机氟树
脂)。
    
    1 有机氟树脂
     涂料用常规的有机氟树脂一般是用含氟烯烃如四氟乙烯(TFE)、氟乙烯(VF)、偏
二氟乙烯(VDF)等单体为原料进行均聚或共聚制得的,其性能优异,应用广泛。聚四
氟乙烯(PTFE)涂料是氟树脂涂料中不粘性、非润湿性、低磨擦性和耐热性最优秀的涂
料,主要应用于家庭制品、食品、橡胶塑料、汽车、精密机械等工业领域,作为重要
的防粘涂料、耐热涂料、绝缘涂料和耐磨涂料。聚偏二氟乙烯(PVDF)涂料通常由乳液
聚合而得,具有极佳的耐化学品性、优良的热稳定性和极好的耐候性、耐久性、耐磨
性,广泛应用于建筑铝材及金属卷材方面,可作为装饰性和保护性的罩面漆。1982年
日本旭硝子公司开发的聚氟乙烯-乙烯共聚物(PFEVE)树脂解决了氟树脂在常规溶剂中
难以溶解的难题,实现了常温固化,大大拓宽了氟涂料的应用领域。
     尽管有机氟树脂具有许多优异性能,但也存在一些问题:一般均需高温固化,
固化时间长,大面积施工不方便,与底材的附着性差,对颜填料的润湿性差,在有机
溶剂中的溶解性也不好,价格较贵等。因此,常用有机氟树脂与其他有机树脂共同制
备有机氟改性树脂或改性有机氟树脂。
    2 有机氟改性树脂
     有机氟改性树脂通常可以具有两种树脂的优点,弥补两种树脂在性能上的某些
不足,从而提高性能、拓展应用。改性的方法有物理共混和化学反应改性两种,化学
改性的产品一般要比物理共混改性的性能好。化学改性主要是与官能团单体如烯醇
类、烯酯类、烯酸类等单体共聚或其他方式将官能团引入,生成交联型共聚物,从而
使有机氟获得新的性能。在有机氟改性其他有机涂料工业中,用氟改性的有机树脂主
要有丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、环氧树脂、聚苯硫醚及有机硅树脂等。
    2.1 含氟丙烯酸酯涂料
     含氟丙烯酸酯涂料既保留丙烯酸酯涂料良好的耐碱性、保色保光性、涂膜丰满
等特点,又具有有机氟树脂耐候、耐沾污、耐腐蚀及自洁性能,是一种综合性能优良
的涂料。
     通过引入含氟基团来改变丙烯酸酯聚合物的结构,从而大大改善丙烯酸树脂的
性能,使其具有更广泛的应用前景。引入含氟基团主要有2种方法:一是使用氟化丙
烯酸酯单体与丙烯酸酯共聚;二是在聚合时加入含氟添加剂,如全氟辛酸、氟碳表面
活性剂等。前一种方法既可以改变聚合物侧链的结构,有效改变共聚物的表面性能,
也不会大幅度提高成本,具有现实意义,所用氟化丙烯酸酯单体的合成主要有氟化醇
与(甲基)丙烯酸酯化;采用全氟碘烷与(甲基)丙烯酸盐反应两种制备方法。3M、Du 
Pont、旭硝子公司和大坂有机化学公司均有生产。含氟丙烯酸酯的共聚可以用γ射
线、过氧化物或偶氮二异丁腈引发,可以是本体聚合、溶液聚合或乳液聚合,这种含
氟侧链在成膜后,可集中在涂膜表面,最大限度地发挥氟原子的作用,具有优异的耐
水性和耐污染性。目前在国外,含氟丙烯酸酯已经成功地应用于光纤涂料、汽车涂
料、建筑涂料和织物处理剂等方面。
     清华大学唐黎明等以聚偏氟乙烯和聚丙烯酸酯为原料,通过乳液聚合方法合成
了性能优异的聚丙烯酸酯改性乳液。该乳液与基材的附着力好且成膜后涂膜的表面性
能好,可以在要求耐污染、耐热、耐药品和不粘性等领域用于基材的表面改性,如用
于纺织、皮革制品的耐水、耐油剂等领域。
    2.2 含氟聚氨酯涂料
     含氟聚氨酯涂料具有优异的耐候性、保色性及耐热性、耐腐蚀性、耐化学品
性,可室温固化,具有其他涂料无法比拟的综合性能,广泛应用于航天航空、桥梁、
车辆、船舶防腐和建筑等领域,是铝材、钢材、水泥、塑料、木材表面的防护和装饰
涂料。
     含氟聚氨酯涂料采用羟基固化双组分聚氨酯涂料的原理,将含羟基的氟树脂,
与作为固化剂组分的多异氰酸酯配成含氟聚氨酯涂料,可常温交联。作为功能基团的
含氟共聚物,通过与多异氰酸酯常温交联固化,不仅具有氟树脂优异的化学性能,而
且具有通用涂料的性能而被广泛应用。
     RobertF.Brady报道了美国海军研制的含氟聚氨酯涂料,配方中含有聚四氟乙
烯38%(体积分数),采用六亚甲基二异氰酸酯作为固化剂,二丁基二月桂酸锡作催干
剂。该涂料具有极好的外观、耐候性、耐热性及耐腐蚀性,可作为飞机外用涂料、燃
料贮罐涂料、船舶防污涂料、汽车涂料等。
     张永明等合成了含羟基的氟硅树脂,并以此树脂60份为原料,甲基异丁基酮/二
甲苯(2:1)30份,助剂10份,HDl 25份(作为固化剂)制成清漆。该清漆不仅具有良好
的附着力和机械强度,还具有高耐热、耐候性,良好的憎水性和耐沾污性,在防腐蚀
涂料及防污涂料中有极大的潜在应用价值。
    2.3 含氟环氧树脂涂料
     含氟环氧树脂既可以改善环氧树脂的溶解性,又可以提高环氧树脂的耐热性、
耐磨性、耐腐蚀性能。武汉工业大学单松高等采用2,2-二(4-羟基苯)-1,l,1,3,
3,3-六氟代丙烷与环氧氯丙烷进行缩合聚合,氟原子的引入,不仅使环氧树脂的溶
解性上升,而且耐热性提高。
     武汉高校新技术研究所施铭德等采用环氧树脂改性偏二氟乙烯-四氟乙烯-六氟
丙烯共聚物,制得环氧改性有机氟涂料,兼有环氧树脂和有机氟树脂的优点,既具有
很好的附着力,又具有良好的机械性能和耐有机溶剂性能,应用前景广阔。
    2.4 含氟有机硅涂料
     含氟有机硅涂料可常温固化成膜,具有优良的耐腐蚀性、耐冲击性、附着性和
耐候性,使用寿命可达20年以上。上海汇馥有机硅科技有限公司开发出的WB99型含氟
有机硅涂料已成功地应用于涂装防护南浦大桥拉索聚乙烯套管。Mera等研制出的含氟
有机硅防污涂料,适用于海下贮罐、船舶、渔网、码头等的防护。
    2.5 含氟聚苯硫醚涂料
     聚苯硫醚涂料具有优良的热稳定性、阻燃性、耐化学品性、耐候性和耐辐射
性,涂层薄且无针孔。但其主要缺点是脆性大易开裂,采用有机氟对其进行改性,可
将氟树脂的高耐蚀性、耐热性及高韧性和聚苯硫醚的高附着性、热稳定性、无针孔及
防腐性能融于一体,获得高性能的防腐蚀涂层。山东大学叶鹏等以聚氟乙丙烯为面涂
层,以聚苯硫醚为底涂层,利用梯度功能材料的原理,加人中间过渡层,分层过渡,
提高涂层的结合强度,研制出一种性能优良的防腐涂料。
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