有機(jī)氟材料的結(jié)構(gòu)與性能及其在涂料中的運(yùn)用(已修改)
2025-08-01 02:45 本頁面
【正文】 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,因而人們對涂料性能的要求也越來越高。氟系涂覆材料由于其優(yōu)異的耐侯性、耐腐蝕。 U5 p% j3 g* ?5 V+ s/ o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、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、汽車涂裝等領(lǐng)域取得驚人的發(fā)展,并由此引發(fā)了涂料市場的巨大變革,開始實(shí)現(xiàn)超長耐候性(可達(dá)30 年) 及大型被涂物的免維修等目標(biāo)。5 N \ B。 C5 q% A C+ P4 ~0 D2 B% o a1 氟材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)$ y0 E4 y( I. n: L7 D$ J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)500KJ / mol ,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112176。變?yōu)?07176。,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。由于是對稱分布,整個分子呈非極性。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,通常太陽能中對有機(jī)物起破壞作用的是可見光2紫外光部分,即波長為700～200nm 之間的光子,而全氟有機(jī)化合物的共價鍵能達(dá)544KJ / mol ,接近220nm 光子所具有的能量。由于太陽光中能量大于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,兩個氟原子的范德華半徑之和為0. 27nm ,基本上將C —C —C 鍵包圍填充。這種幾乎無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。 y3 Uamp。 z! y* i7 J7 R2 H! A Oamp。 L6 E+ F: z7 n: F, L2 含氟樹脂涂料的發(fā)展過程及主要品種9 c% s9 K7 V namp。 ]1 {3 t氟樹脂的歷史始于1938 年,美國的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。 V/ \。 Iamp。 C8 Z2 ~8 L4 f% E但四氟乙烯的熔點(diǎn)高達(dá)300 ℃,且不溶于溶劑,一般只能采用火焰噴涂技術(shù)使其成膜,施工條件苛刻,成本高。所以,僅有水分散型氟樹脂涂料獲得有限的應(yīng)用。20 世紀(jì)60 年代,成功開發(fā)出了可分散于有機(jī)溶劑的聚偏氟乙烯(PVDF) 型樹脂涂料,這種涂料由于可在240 ℃烘烤固化,并具有傳統(tǒng)涂料無法比擬的優(yōu)越的耐侯性,故開始廣泛應(yīng)用于高層建筑等要求苛刻的物件的涂覆。目前,這種涂料已占據(jù)高溫型氟樹脂涂料的主導(dǎo)地位。日本于1982 年開發(fā)成功可溶性氟樹脂涂料2氟乙烯/乙烯基醚的共聚物,其可廣泛用做常溫固化和熱固化型、溶劑型和水溶型涂料。由于其烘烤溫度降低到140～170 ℃,故中溫烘烤型在氟涂料中所占份額上升到lP2。3 C$ b4 a8 h: G8 t( }/ Z4 @+ Xc7 ~a0 E* `amp。 \2. 1 聚四氟乙烯( PTFE)( v39。 m+ } D+ P. c2 ]2 o/ Y2 ^ x) Q2 z% r0 d由于PTFE 主鏈的高度剛性及結(jié)晶性,而且不帶任何功能基團(tuán),這使其加工性、溶解性和相容* J4 Qhc+ T( t M性都很差。所以PTFE 在涂料領(lǐng)域的應(yīng)用通常被限制在防粘和織物防水上,PTFE 薄膜層壓織物是第一個使雨衣達(dá)到既防水、又透濕的產(chǎn)品。PTFE 也可用作船舶殼體的防污涂料,雖然其涂層的表面能很低,但出乎意料的是涂層會被海洋生物大量粘附,這是由于涂層不致密,存在大量孔洞的緣故。為了提高其主鏈的柔韌性,降低結(jié)晶度,可在聚合物中引入丙烯及縮水甘油乙烯基醚進(jìn)行改性。其化學(xué)結(jié)構(gòu)如下:h) u39。 ` Q5 A4 X. H ~amp。 Q% w, G5 t8 j8 C39。 [3 }1 N1 H2 R1 Bamp。 d3 A. z其中四氟乙烯與丙烯鏈節(jié)交替排列,主鏈上無規(guī)的分布著一些縮水甘油乙烯基醚鏈段。分子1 R+ f7 Z B39。 H2 e中丙烯鏈段賦予柔韌性,而縮水甘油乙烯基醚鏈段則提供固化點(diǎn)。這類聚合物可溶于有機(jī)溶劑中。! @! `2 X/ C39。 `% \+ z% ^2 `Vecellio 對四氟乙烯與全氟烷氧基乙烯基醚的共聚改性產(chǎn)物的優(yōu)異性能作了較為詳細(xì)的介紹[1 ] 。k2 z4 D39。 z% g/ F1 MJohn 等用TFE 與PMVE(全氟甲基乙烯基醚) 進(jìn)行輻射共聚改性,得到了一種新的含氟聚合物[2 ]
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