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氟碳涂料氟含量與性能的關系分析

發布時間:2019-04-25 08:04   幫助了3186人

氟原子與碳原子形成共價鍵時,鍵長(0.1317nm)、鍵能(485.7kJ/mol)和電負性(4.0)較大。由于氟原子核對其核外電子和鍵合電子云具有較強的結合作用,結構相對對稱,分子為非極性,氟的極化率很小。同時,聚合物中氟原子的高屏蔽效應和空間位阻使聚合物的化學惰性高于普通的非氟共聚物。因此,含氟聚合物具有優良的光電性能(低折射率、高絕緣、低介電常數)、化學穩定性、特殊的表面性能(耐水、耐油、耐污染)。目前國內市場氟含量分析,溶劑型氟碳樹脂主要是CTFE(三氟氯乙烯)產品,氟含量為19%[28%],變化范圍廣泛。氟樹脂是一種共聚物,其組成比較復雜,不同含氟單體的氟含量不同,引入的無氟共聚物不同,對聚合物的氟含量也有一定的影響。由于氟樹脂涂料的長期光澤和保色性不能通過短期人工試驗方法(如QUV)和實際環境中長時間的曝光來準確判斷,有必要規定氟含量,但氟含量的規定應與組成及相關性能相聯系。氟樹脂涂料的ES應進行綜合研究。氟單體的氟含量和氟含量單體名稱均聚物氟含量(質量分數)/%CH2=CF2(氟乙烯基)59.20CH2=CHF(氟乙烯基)59.20CH2=CHF(氟乙烯基)41.18CF2=CFCL(三氟氯乙烯基)41.75CF2=CFCLCLCLCL(三氟乙烯基)48.75CF2Oroethylene)75.60cfh=cfh=cf2(三氟乙烯基)69.403-cf2(六氟丙烯基)75.60cf2(六氟丙烯基)75 cf 81-60.58*丙烯酸氟酯,其中m代表含fn和cm的烷基,n=3-17,m=1-10。由于氟單體均聚物在室溫下很難用作氟涂料,需要與非氟單體共聚制備含氟共聚物,使氟含量不同程度地降低。引入的非氟單體越多,氟含量越低。或采用混合的方法也會導致氟含量的降低。但應根據實際應用情況綜合考慮。從表中可以看出,在均聚物中,氟化乙烯的氟含量最低,但其聚合物也具有優異的氟材料的光學和化學穩定性。對于全氟丙烯酸酯共聚物,由于價格和共聚條件的原因,氟單體的引入量很低。

如果含氟單體的氟含量為50.55%,則氟單體的引入量為8%,F%(理論)為4.044%,而實際測得的共聚物氟含量較低,為2.667%。結果表明,盡管氟含量很低,但共聚反應是成功的。該聚合物充分利用全氟烷基側鏈1(CF2)NCF3(n=2 11)的取向,占據了涂層與空氣的界面,具有良好的拒水、拒油等表面性能,這與氟烷基在表面的分布程度有關。據報道,日本道路協會涂料標準規定氟含量在15%以上,各分公司氟含量在20%以上,日本工業標準規定溶劑可溶性物質的氟含量在15%以上。參照上述標準,我國規定溶劑型雙組分交聯固化樹脂A組分的氟含量大于20%,而單組分烘烤交聯樹脂的氟含量大于14%。與聚偏氟乙烯樹脂相比,FEVE樹脂在使用時通常與丙烯酸樹脂混合。使用率70%以上,丙烯酸樹脂30%。其商品名為Kynar 500,氟含量超過41.38%。它的耐久性長達20年。但是,FEVE樹脂的氟含量很低。與Kynar 500相比,其耐久性一般為10-15年。這種現象是由于長時間暴露在室外后,FEVE樹脂的非氟單體鏈發生降解。由此可見,氟含量是影響FEVE樹脂性能的重要因素,但聚合物中氟單體的鏈段不能提供足夠的防護。研究了溶劑型氟樹脂涂料與性能的關系,選擇國產溶劑型氟樹脂制備不同氟含量的白色和銀色涂料。在標準條件下,用石棉水泥板測試了不同氟含量與薄膜性能f/%quv1000h、耐光性/%e、耐化學腐蝕性(室溫7d)、耐溶劑性5%H2SO4、5%Naohmek擦白641.1++光的關系。亮度略有下降23白551.4+,光澤度下降23白631.1+,光澤度略有下降19白691.0+,光澤度下降27銀740.5+,光澤度下降23銀577.0+,無異常22銀374.4+,僅摩擦痕跡19銀324.0+,光澤度下降19茶296.7+,有少量溶解性。27只綠145.8+,只摩擦痕跡23只淺灰色151.8+,光澤度下降。光澤度降低20灰色660.4++光澤度降低說明:+無異常,-表示漆膜表面發生變化(光澤度降低、變色或起泡)。所有樣品對5%硫酸有良好的抗性,大多數樣品對5%氫氧化鈉有良好的抗性,其中少數樣品對5%氫氧化鈉的抗性較差。在MEK擦拭試驗中,大多數產品的光澤度降低,經過1000小時的老化試驗,樣品之間的光澤度保持率差異很大。從表中的數據可以看出,涂料的性能并不完全取決于氟含量,而是取決于含氟共聚物的分子結構、涂料配方和具體工藝。程等因素直接相關。氟含量對氟涂料其它性能的影響主要表現在極性低、表面光滑、無粘性和光滑性。保持含氟聚合物中的氟含量可以使氟涂料具有優異的抗污染和自清潔性能。由于氟原子的特殊物理常數和氟原子三維排列的螺旋結構,含氟聚合物具有耐熱性、耐化學腐蝕性和耐光性。化學降解等性能也很突出。然而,氟含量過高(如TFE共聚物)也會產生諸如低粘附性、低反射率(低光澤)、低極性(溶解性差、低粘附性、顏料相容性差)等負面影響。氟含量是氟聚合物的一個重要指標。對于不同類型的聚合物,有著不同的可比性,氟含量對性能的影響也不相同,應區別對待。根據使用環境和性能要求,氟含量與性能達到最佳平衡。


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