氟硅樹脂涂料

1、1氟硅樹脂氟硅樹脂◆氟樹脂氟樹脂一、氟樹脂的簡(jiǎn)介與發(fā)展一、氟樹脂的簡(jiǎn)介與發(fā)展氟樹脂又稱氟碳樹脂，是指主鏈或側(cè)鏈的碳鏈上含有氟原子的合成高分子化合物。氟樹脂可以加工成塑料制品（通用塑料和工程塑料），增強(qiáng)塑料（玻璃鋼等）和涂料等產(chǎn)品。以氟樹脂為基礎(chǔ)制成的涂料稱為氟樹脂涂料，也稱氟碳樹脂涂料，簡(jiǎn)稱氟碳涂料。國(guó)際上，從氟塑料基礎(chǔ)上發(fā)展起來的涂料品種主要有三種。第一種第一種是以美國(guó)杜邦公司為代表的熱熔型氟涂料特氟龍系列不粘涂料，主要用于不粘鍋、不

2、粘餐具及不粘模具等方面；第二種第二種是以美國(guó)阿托菲納公司生產(chǎn)的聚偏氟乙烯樹脂（PVDF）為主要成分的建筑氟涂料，具有超強(qiáng)耐候性，主要用于鋁幕墻板；第三種第三種是1982年日本旭硝子公司推出了Lumiflon牌號(hào)的熱固性氟碳樹脂F(xiàn)EVE，F(xiàn)EVE由三氟氯乙烯（CTFE）和烷烯基醚共聚制得，其涂料可常溫和中溫固化。這種常溫固化型氟碳涂料不需烘烤，可在建筑及野外露天大型物件上現(xiàn)場(chǎng)施工操作，從而大大拓展了氟碳漆的應(yīng)用范圍，主要用于建筑、橋梁、電

3、視塔等難以經(jīng)常維修的大型結(jié)構(gòu)裝飾性保護(hù)等具有施工簡(jiǎn)單、防護(hù)效果好和防護(hù)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。1995年以后，杜邦公司開發(fā)了氟彈性體（氟橡膠），以后又發(fā)展了液態(tài)（包括水性）氟碳彈性體，產(chǎn)生了溶劑型和水性氟彈性體涂料。至此，具有不同用途的熱塑性、熱固性及彈性體的氟碳樹脂涂料，品種齊全，溶劑型、水性、粉末的氟樹脂涂料都在發(fā)展，拓寬了氟樹脂涂料的應(yīng)且領(lǐng)域。我國(guó)氟樹脂涂料是在借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，自20世紀(jì)90年代初期引進(jìn)日本旭硝子涂料樹脂

4、株式會(huì)社生產(chǎn)的常溫固化氟碳樹脂涂料，開始用于上海高速公路、橋梁工程。1990年代后期開始在國(guó)內(nèi)建廠生產(chǎn)。目前年生產(chǎn)能力估計(jì)達(dá)到1.2萬噸左右，已大量應(yīng)用于防腐、高速公路、鐵路橋梁、交通車輛、船舶及海洋工程設(shè)施等領(lǐng)域。二氟樹脂的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)氟樹脂的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)氟樹脂之所以有許多獨(dú)特的優(yōu)良性能，在于氟樹脂中含有較多的C—F鍵。氟元素是一種性質(zhì)獨(dú)特的化學(xué)元素，在元素周期表中，其電負(fù)性最強(qiáng)、極化率最低、原子半徑僅次于氫。氟原子取代C—H鍵上的H，形

5、成的C—F鍵極短，鍵能高達(dá)486KTmol（C—H鍵能為413KJmolC—C鍵能為347KJmol），因此，C—F鍵很難被熱、光以及化學(xué)因素破壞。F的電負(fù)性大，F(xiàn)原子上帶有較多的負(fù)電荷，相鄰F原子相互排斥，含氟烴鏈上的氟原子沿著鋸齒狀的C—C鏈作螺線型分布，C—C主鏈四周被一系列帶負(fù)電的F原子包圍，形成高度立體屏蔽，保護(hù)了C—C鍵的穩(wěn)定。因此，氟元素的引人，使含氟聚合物化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定，氟樹脂涂料則表現(xiàn)出優(yōu)異的熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)品性以及

6、超耐候性，是迄今發(fā)現(xiàn)的耐候性最好的戶外用涂料，耐用年數(shù)在20年以上（一般的高裝飾性、高耐候性的丙烯酸聚氨醋涂料、丙烯酸有機(jī)硅涂料，耐用年數(shù)一般為5~10年，有機(jī)硅聚酯涂料最高也只有10~15年）。三、氟樹脂的單體與合成三、氟樹脂的單體與合成合成氟樹脂的單體主要有四氟乙烯、三氟氯乙烯、氟乙烯、偏氟乙烯、六氟丙烯、全氟烷基乙烯基醚等。氟樹脂主要包括聚四氟乙烯（PTFE）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、聚氟乙烯（PVF）、聚偏氟乙烯（PVDF）

7、、聚全氟乙丙烯（FEP）、乙烯四氟乙烯共聚物（ETFE）、四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚共聚物（PFA）、乙烯三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)等，其中以四氟乙烯均聚物及共聚物最為常見。1.聚四氟乙烯聚四氟乙烯聚四氟乙烯（PTFE）由四氟乙烯單體（TFE）聚合而成，聚合機(jī)理屬自由基聚合。CF2CF2CF2CF2n￠n聚合過程一般在水介質(zhì)中進(jìn)行，既可在30℃以下的低溫下用氧化還原體系引發(fā)，也可在較高溫度下用過硫酸鹽來引發(fā)。以過硫酸鉀K2S2O8作引

8、發(fā)劑時(shí)，聚合機(jī)理如下：（1）過硫酸鉀加熱分解成自由基：OSOOOOSOOOOSOOO2（2）四氟乙烯溶解在水相中，與四氟乙烯反應(yīng)生成新的自由基：SO4OSOOOCF2CF2CF2CF2O3SO(3)鏈增長(zhǎng)：CF2CF2O3SOCF2CF2nCF2CF2O3SOCF2CF2n(4)自由基水解成羥端基和羧端基自由基：3具和電熨斗等，橡膠工業(yè)上的脫模器具等。聚四氟乙烯涂料本身對(duì)滲透和吸附物理過程的抵抗能力比其他涂料好，但由于聚四氟乙烯涂料不能

9、熔融流動(dòng)，其涂層致密性較差，孔隙率高，腐蝕介質(zhì)將通過孔隙侵蝕基材。因此聚四氟乙烯涂料還不能用于制造防腐蝕涂層，但是作為防腐蝕涂層的底漆是有利的。聚全氟乙丙烯涂料聚全氟乙丙烯涂料主要作為耐化學(xué)藥品侵蝕涂料和防粘涂料，如用于化工、醫(yī)療器械、醫(yī)藥工業(yè)設(shè)備、管道、閥門、儲(chǔ)槽和機(jī)械等防護(hù)涂裝。乙烯四氟乙烯共聚物涂料的應(yīng)用與其涂層或薄膜的特性有關(guān)，無針孔的厚涂膜適用于防腐蝕領(lǐng)域，電氣性能好的薄膜適用于電子計(jì)算機(jī)等絕緣，具有耐紫外線和耐候性的涂膜可用

10、于長(zhǎng)期保護(hù)高速公路的隔音壁等。聚四氟乙烯全氟烷基乙烯基醚共聚物涂料具有優(yōu)異的耐蝕性能、不粘性能、電性能和耐候性能等。在化工和石油化工等等行業(yè)中，用于強(qiáng)腐蝕介質(zhì)，特別是在高溫（200~250℃）和強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑以及強(qiáng)極性溶劑介質(zhì)條件下，管道、閥門、儲(chǔ)罐和其他設(shè)備的防腐處理，取得了令了滿意的效果。作為防粘涂料，廣泛應(yīng)用于復(fù)印機(jī)熱輥及食品加工模具等。聚氟乙烯樹脂聚氟乙烯樹脂可以制成粉末涂料、分散涂料，但是以分散涂料為主。聚氟乙烯樹脂和顏

11、料分散在高沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑中制成發(fā)散液涂料，可以形成無孔的涂層，主要應(yīng)用于化工等領(lǐng)域設(shè)備的防腐處理和戶外建筑涂裝。聚偏氟乙烯聚偏氟乙烯的耐腐蝕性比聚氟乙烯好，但不如聚四氟乙烯。聚偏氟乙烯基本不溶于所有非極性溶劑，但能溶于烷基酰胺等強(qiáng)極性溶劑中，另外還可溶于酮類和酯類溶劑中。聚偏氟乙烯樹脂既可制成粉末涂料，直接用粉末靜電噴涂和流化床浸涂等方法涂覆，也可以將聚偏氟乙烯樹脂配成分散液進(jìn)行涂覆。聚偏氟乙烯涂料可作為一種耐候性涂料使用，涂層具有很長(zhǎng)

12、的使用壽命，是一種超耐候性涂料，廣泛應(yīng)用于建筑鋁板和再成型（二次成型）鋼板（也稱金屬卷材）。聚三氟氯乙烯涂料聚三氟氯乙烯涂料可以制成分散液涂料和粉末涂料，主要用于反應(yīng)釜、熱交換器、管道、閥門、泵、儲(chǔ)槽等化工設(shè)備的防腐蝕處理以及紡織、造紙等工業(yè)用各類滾筒的防粘處理。乙烯三氟乙烯共聚物涂料可以制成粉末涂料和懸浮液涂料，粉末涂料適合于靜電噴涂和流化床浸涂，涂膜對(duì)無機(jī)藥品具有良好的耐蝕性，但是對(duì)有機(jī)溶劑比全氟樹脂差，耐熱性也比聚四氟乙烯低。主要

13、用于反應(yīng)器、泵、管道、閥門、氣體捕集器、液膜蒸餾器以及食品和藥物的處理裝置等方面?！艄铇渲铇渲弧⒐铇渲暮?jiǎn)介與發(fā)展一、硅樹脂的簡(jiǎn)介與發(fā)展硅樹脂又稱有機(jī)硅樹脂，是指具有高度交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的聚有機(jī)硅氧烷，是以Si—O鍵為分子主鏈，并具有高支鏈度的有機(jī)硅聚合物?，F(xiàn)在有機(jī)硅聚合物的發(fā)展已超出耐熱高聚物的范圍。有機(jī)硅產(chǎn)品不僅能耐高溫、低溫，而且具有優(yōu)良的電絕緣性、耐候性、耐臭氧性、表面活性，又有無毒、無味及生理惰性等特殊性能，按照不同要求，制成

14、各種制品：從液體油到彈性橡膠；從柔性樹脂涂層到剛性塑料；從水溶液到乳液型的各種處理劑，以滿足現(xiàn)代工業(yè)的各種需要。從人們的衣、食、住、行到國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)各部門都能找到有機(jī)硅產(chǎn)品。有機(jī)硅產(chǎn)品正朝著高性能、多樣化的方向發(fā)展。有機(jī)硅樹脂涂料是以有機(jī)硅樹脂及有機(jī)硅改性樹脂(如醇酸樹脂、聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯樹脂、聚氨酯樹脂等)為主要成膜物質(zhì)的涂料，與其它有機(jī)樹脂相比，具有優(yōu)異的耐熱性、耐寒性、耐候性、電絕緣性、疏水性及防粘脫模性等，因此，被廣

15、泛用作耐高低溫涂料、電絕緣涂料、耐熱涂料、耐候涂料、耐燒蝕涂料等。18世紀(jì)下葉，當(dāng)化學(xué)家們正競(jìng)相研究有機(jī)化合物時(shí)，C.Friedel、J.M.Crafts、A.Ladenberg、F.S.Kipping等作了大量工作。已注意到了硅和硅碳化合物，并進(jìn)行了廣泛、深入的研究。特別是F.S.Kipping的工作奠定了有機(jī)硅化學(xué)的基礎(chǔ)。鑒于當(dāng)時(shí)航天工業(yè)對(duì)新型耐熱合成材料的需要，美國(guó)道康寧公司(DOWCNINGCO)的G.F.Hyde、通用電氣公司

16、(G.E.CO.)的W.J.Patnode、E.G.Rochow和前蘇聯(lián)的Б.H.Дolrов、K.A.Aндрианов等化學(xué)家聯(lián)想到天然硅酸鹽中硅氧鍵結(jié)構(gòu)的優(yōu)異耐熱性，并考慮到引入有機(jī)基團(tuán)的優(yōu)越性，于是在F.S.Kipping研究的基礎(chǔ)上，繼續(xù)進(jìn)行研究，1943年開發(fā)出耐熱新型有機(jī)硅聚合物材料，并得到了廣泛應(yīng)用。二硅樹脂的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)硅樹脂的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn)有機(jī)硅樹脂以Si—O鍵為主鏈，其耐熱性好。這是由于：①在有機(jī)硅樹脂中Si—O鍵的鍵能

17、比普通有機(jī)高聚物中的C—C鍵鍵能大，熱穩(wěn)定性好；②Si—O鍵中硅原子和氧原子的相對(duì)電負(fù)性差數(shù)大，因此Si—O鍵極性大，有51％離子化傾向。對(duì)Si原子上連接的烴基有偶極感應(yīng)影響，提高了所連接烴基對(duì)氧化作用的穩(wěn)定性，也就是說Si—O—Si鍵對(duì)這些烴基基團(tuán)的氧化，能起到屏蔽作用；③有機(jī)硅樹脂中硅原子和氧原子形成dpπ鍵，增加了高聚物的穩(wěn)定性、鍵能，也增加了熱穩(wěn)定性；④普通有機(jī)高聚物的C—C鍵受熱氧化易斷裂為低分子物，而有機(jī)硅樹脂中硅原子上所連

18、烴基受熱氧化后，生成的是高度交聯(lián)的更加穩(wěn)定的Si—O—Si鍵，能防止其主鏈的斷裂降解；⑤在受熱氧化時(shí)，有機(jī)硅硅樹脂表面生成了富于Si—O—Si鍵的穩(wěn)定保護(hù)層，減輕了對(duì)高聚物內(nèi)部的影響。例如聚二甲基硅氧烷在250℃時(shí)僅輕微裂解，Si—O—Si主鏈要到350℃才開始斷裂，而一般有機(jī)高聚物早已全部裂解，失掉使用性能。因此有機(jī)硅高聚物具有特殊的熱穩(wěn)定性。有機(jī)硅產(chǎn)品含有Si—O鍵，在這一點(diǎn)上基本與形成硅酸和硅酸鹽的無機(jī)物結(jié)構(gòu)單元相同；同時(shí)又含有S