氟材料結(jié)構(gòu)與性能

1、有機(jī)氟材料的結(jié)構(gòu)與性能及其在涂料中的應(yīng)用隨著科學(xué)及人類生活的進(jìn)步和改善涂料越來(lái)越多的被應(yīng)用于高溫、腐蝕性強(qiáng)、污染度高等劣環(huán)境中因而人們對(duì)涂料性能的要求也越來(lái)越高。氟系涂覆材料由于其優(yōu)異的耐侯性、耐腐蝕U5p%j3g5Vso性、耐熱性、耐化學(xué)品性、防污性、斥水斥油性及低摩擦性等優(yōu)良特性而成為化工設(shè)各、海上平臺(tái)、大型船舶防護(hù)等極端惡劣環(huán)境中使用的最高技術(shù)涂料。特別是近年未出現(xiàn)了可保持光澤10年以上的交聯(lián)型氟樹脂涂料使氟涂料正在建筑、重防腐、

2、汽車涂裝等領(lǐng)域取得驚人的發(fā)展并由此引發(fā)了涂料市場(chǎng)的巨大變革開始實(shí)現(xiàn)超長(zhǎng)耐候性(可達(dá)30年)及大型被涂物的免維修等目標(biāo)。1氟材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)氟涂料的優(yōu)異性能從分子結(jié)構(gòu)而言一般聚烯烴分子的碳鏈呈鋸齒形如將氫原子換成氟原子由于氟原子電負(fù)性大原子半徑小C—F鍵短鍵能高達(dá)500KJmol而且由于相鄰氟原子的相互排斥使氟原子不在同一平面內(nèi)主鏈中C—C—C鍵角由112變?yōu)?07沿碳鏈作螺旋分布故碳鏈四周被一系列性質(zhì)穩(wěn)定的氟原子所包圍。由于是對(duì)稱分布整個(gè)

3、分子呈非極性又因氟原子極化率低碳氟化合物的介電常數(shù)和損耗因子均很小所以其聚合物是高度絕緣的在化學(xué)上突出的表現(xiàn)是高熱穩(wěn)定性和化學(xué)惰性。另外通常太陽(yáng)能中對(duì)有機(jī)物起破壞作用的是可見光2紫外光部分即波長(zhǎng)為700～200nm之間的光子而全氟有機(jī)化合物的共價(jià)鍵能達(dá)544KJmol接近220nm光子所具有的能量。由于太陽(yáng)光中能量大于220nm的光子所占比重極微所以氟系涂料耐候性極好。全氟碳鏈中兩個(gè)氟原子的范德華半徑之和為0.27nm基本上將C—C—C

4、鍵包圍填充。這種幾乎無(wú)空隙的空間屏障使任何原子或基團(tuán)都不能進(jìn)入而破壞C—C鍵。因此其耐化學(xué)性極好。2含氟樹脂涂料的發(fā)展過(guò)程及主要品種氟樹脂的歷史始于1938年美國(guó)的Plunket博士發(fā)現(xiàn)四氟乙烯室溫下聚合生成白色粉末。50年代工業(yè)上開始大量生產(chǎn)牌號(hào)為Teflon的聚四氟乙烯。氟樹脂在涂料上的應(yīng)用研究也由此開始。VId4k6WxB!`1YAltochem公司新推出的功能化PVDF共聚物是對(duì)Kynar做進(jìn)一步改性的產(chǎn)物。它以VDF為主單體與

5、三氟氯乙烯、四氟乙烯或六氟丙烯及其它含功能基團(tuán)的單體如N2羥甲基丙烯酰胺等在一定壓力下經(jīng)溶液聚合而成。此種共聚物在常規(guī)有機(jī)溶劑如在大多數(shù)的酮或酯類極性溶劑中都表現(xiàn)出良好的溶解性在烴類非極性溶劑中也能部分溶解。施銘德等人[12]將偏二氟乙烯四氟乙烯六氟丙烯共聚物按合適的比例溶于酮與酯的混合溶劑中然后與環(huán)氧樹脂、固化劑及聚酯混合形成一四組分混合體系發(fā)現(xiàn)環(huán)氧聚酯固化劑交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)而氟聚合物大分子纏結(jié)于網(wǎng)絡(luò)中形成半互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。改性后的氟樹

6、脂具有良好的附著力和耐溶劑性。)YN(_$tY“L4l%j2此外還可用丙烯酸酯與PVDF樹脂混合來(lái)改善涂料的粘附性和對(duì)顏料的親和性。但由于二I&n%i$`oL.E_者僅以物理方式混合改性效果并不理想目前在PVDF涂料中占據(jù)重要地位的HylarTM5000及Kyn2arTM500都屬這類產(chǎn)品。最近Iezzi[13]提出了一種以丙烯酸酯類化合物改性PVDF的新途徑。該法采用兩步種子乳液聚合法合成含不同PVDF丙烯酸酯比例的、高固分的核2殼結(jié)

7、構(gòu)乳液(AMF)。使PVDF與丙烯酸酯結(jié)構(gòu)單元在微觀水平上緊密結(jié)合從而大大提高了性能。這種乳液為低有機(jī)溶劑揮發(fā)量的水性涂料既可室溫固化成膜也可用于卷涂和噴涂烘烤固化成膜。與傳統(tǒng)的溶劑型PVDF涂料相比它在固化條件、光澤度、硬度、附著力等各方面都有很大提高。如果以PVDF為基礎(chǔ)的AMF聚合物中共聚進(jìn)六氟丙烯或四氟乙烯等另外一些含氟單體預(yù)計(jì)性能還會(huì)有進(jìn)一步的提高。o(odG7P5h#[(M2.3氟烯烴乙烯基醚共聚樹脂(FEVE)9O5d:S