收藏本頁(yè) | 設(shè)為主頁(yè) | 隨便看看
普通會(huì)員

上海匯精亞納米新材料公司

活性空心微珠、活性陶瓷微珠、活性晶須硅、空心微珠、陶瓷微粉、晶須硅、陶瓷微珠、...

站內(nèi)搜索
 
友情鏈接
  • 暫無(wú)鏈接
您當(dāng)前的位置:首頁(yè) » » 水性不粘涂料特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀
水性不粘涂料特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀
發(fā)布時(shí)間:2015-05-06        瀏覽次數(shù):1296        返回列表

  不粘涂料是一種涂層表面不易被其他粘性物質(zhì)所粘附或粘著后易被除去的特種涂料。此種涂料因其所形成涂層的表面能極低、摩擦系數(shù)小、易滑動(dòng)等防粘性特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于家用電器、烹飪廚具、汽車、機(jī)械、化工等行業(yè)。按涂料的介質(zhì)與狀態(tài)不同,不粘涂料可分為水性、溶劑型和粉末等類型。水性不粘涂料由于所含有機(jī)溶劑少,安全性好,環(huán)境污染小,因此最受用戶歡迎,產(chǎn)量也最大。不粘涂料近年來(lái)世界需求量以每年20%~25%的速度增加。我國(guó)不粘涂料的研究開(kāi)發(fā)還處于起步發(fā)展階段,產(chǎn)品也較少,遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足國(guó)內(nèi)的需求;诖耍疚闹靥接懹煞鷺(shù)脂和粘結(jié)劑為主要原料配制水性不粘涂料的基本思路,并對(duì)成膜機(jī)理及主要影響因素進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆治?
1 水性不粘涂料基本成膜物質(zhì)及成膜原理
11 氟樹(shù)脂
  不粘涂料的基本成膜物質(zhì)為氟樹(shù)脂與粘結(jié)劑。氟樹(shù)脂的選擇對(duì)不粘涂料的不粘性能起著至關(guān)重要的作用。氟樹(shù)脂種類很多,在諸多的氟樹(shù)脂中,聚四氟乙烯(PTFE)摩擦系數(shù)最小,因而PTFE為不粘涂料的首選氟樹(shù)脂。為得到更好的涂層性能或便于施工,一般在PTFE的基礎(chǔ)上,添加如四氟乙烯—全氟烷基乙烯基醚共聚物(PFA)或四氟乙烯—六氟丙烯共聚物(FEP)等樹(shù)脂,故不粘涂料所用氟樹(shù)脂一般是以PTFE為主的混合物。
PTFE的分子結(jié)構(gòu)為—CF2—CF2—。由于分子中的碳鏈周圍被電負(fù)性極強(qiáng)的氟原子所包圍,形成了穩(wěn)定的C—F鍵,要使此鍵斷裂,需要500J以上的熱能,因而PTFE的耐熱性極為優(yōu)良。同時(shí)由于它能遮蔽主鏈上的C原子,這樣就使其表面呈惰性,幾乎所有粘性物質(zhì)都不能粘附在此表面上,也不能用普通方法進(jìn)行粘合。在PTFE分子中,氟原子間相互排斥力大,C—F分子鏈的空間排列呈螺旋形,這樣分子鏈比較僵硬,融熔粘度很高。雖然PTFE的分子鏈僵硬,分子間卻容易滑移,這一特性賦予PTFE有益的自潤(rùn)滑性和低摩擦系數(shù)。
PTFE結(jié)構(gòu)規(guī)整,結(jié)晶度高,常溫條件下幾乎不溶于任何溶劑;且熔融溫度高,熔融粘度大,涂層流動(dòng)性不好,直接影響不粘涂層的不粘性;谝陨显,一般不粘涂料所用氟樹(shù)脂是PTFE與其它氟樹(shù)脂的混合物,如:FEP、PFA等。FEP與PTFE相比,優(yōu)點(diǎn)是熔體流動(dòng)性較好,結(jié)晶度較低,從而使所形成的涂層孔隙率較低,特別適合烘烤食品廠的濕熱環(huán)境。PFA具有十分接近于PTFE的耐化學(xué)品性和熱穩(wěn)定性,但PFA的韌性高于PTFE,可改善涂層的耐磨性。添加PFA可阻止涂膜表面大晶體區(qū)的形成。通常添加40wt%以上的PFA就有明顯的效果。然而,PTFE與FEP的混溶性有限,在各聚合物分離的部分會(huì)形成結(jié)晶區(qū),有時(shí)會(huì)產(chǎn)生涂膜缺陷。大的孔隙和涂膜缺陷在一種用于防止底材透水和/或透氣的涂層中是不允許的。這些缺陷在很大程度上與氟聚合物的組成有關(guān),也可能與涂料配方中的其它成分有關(guān)。使用涂料的方法和條件在控制涂膜的結(jié)構(gòu)中也很重要(如冷卻速度)。添加象FEP和PFA這樣的共聚物因其結(jié)晶度較低,有助于形成比用純PTFE滲透性較低非晶態(tài)程度較高的涂層。因此,不粘涂料中PTFE與FEP或PFA混合可提高涂膜的防滲透性,阻止了氣泡或腐蝕斑點(diǎn)等缺陷的產(chǎn)生。
由于氟聚合物幾乎不溶于任何溶劑,可將其制成水分散體。要求微粉粒徑達(dá)到微米級(jí),且由于氟聚合物表面能極低,要求用特殊表面活性劑潤(rùn)濕其表面,形成穩(wěn)定的水性PTFE分散體。水性PTFE分散體不可直接涂覆于經(jīng)表面處理后的基材表面。這是由于PTFE表面能極低,高溫熔融冷卻后形成的涂層附著力不良,因而需要與底材附著力好的粘結(jié)劑,可以說(shuō),不粘涂層是氟樹(shù)脂與粘接劑組成的高分子合金。
12 不粘涂料用粘結(jié)成分
  不粘涂料中粘結(jié)成分的主要作用是使氟樹(shù)脂附著在基材上,而且對(duì)氟樹(shù)脂進(jìn)行改性,強(qiáng)化涂層的各種性能,使氟樹(shù)脂的特殊功能充分發(fā)揮。氟樹(shù)脂具有優(yōu)異的防粘性、自潤(rùn)滑性、耐熱性等,但由于其特殊的分子結(jié)構(gòu),氟樹(shù)脂不能以單一的成膜物用于涂料。需在不枯涂料中加入粘結(jié)成分來(lái)增強(qiáng)氟樹(shù)脂不粘涂層的附著力、硬度、耐久性等性能。在溶劑型不粘徐料中,通常加入聚醚砜樹(shù)脂、有機(jī)硅樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂。若使用溫度不高,可采用丙烯酸樹(shù)脂。在對(duì)水性不粘涂料要求較高的使用溫度時(shí),則較多使用聚苯硫醚樹(shù)脂和聚酰胺酰亞胺(PAI)。
PAI是在聚酰亞胺分子中引入酰胺鍵制得的產(chǎn)物,是主鏈上兼有酰胺和酰亞胺基團(tuán)的芳香族非晶型聚合物,玻璃化溫度Tg較高。PAI的摩擦系數(shù)較低,在高溫下也具有較好的耐磨性。PAI與PTFE具有良好的相容性,兩者復(fù)配的范圍廣,這有利于開(kāi)發(fā)不同組成的不粘涂料以滿足各種需要。除上述特點(diǎn)外,作為不粘涂料的粘結(jié)成分PAI還有以下特點(diǎn):把PAI制成水溶液,與水形成單相均一體,有利于制備水性徐料;它在徐料中所占的比例雖少,卻能把PTFE牢固附著于墓材上;涂膜流乎性、觸變性良好,涂層光滑度高;對(duì)顏料的分散性好,著色容易。由于PAI用于水性不粘涂料有較多優(yōu)勢(shì),許多外國(guó)公司的水性不粘涂料均采用了PAI作為粘結(jié)成分。含有PAI的不粘涂料可以制成單層、雙層涂覆型徐料,通用的涂料設(shè)備就可以滿足制漆的需要。
2 自分層現(xiàn)象及助劑對(duì)其的影響
  理想的氟樹(shù)脂與粘結(jié)劑組成的高分子合金不粘涂層,表層應(yīng)盡可能多的含有氟樹(shù)脂,底層盡可能多的含有粘結(jié)刑,而且從表層至底層存在濃度梯度,也即存在所謂的自分層現(xiàn)象。這樣做的目的可使底層與基材具有良好附著力,表層具有良好不粘性,且涂層中間不存在剝落現(xiàn)象。如何制得穩(wěn)定的氟樹(shù)脂水分散體及粘結(jié)劑水溶液或水分散體,如何使它們相互配伍,且在涂層形成過(guò)程中出現(xiàn)分層現(xiàn)象,是水性不粘涂料制備與施工的關(guān)鍵技術(shù)之一。影響涂層自分層性的因素很多,例如涂料的組成配比、樹(shù)脂的相容性、涂料粒子的密度和大小、助劑對(duì)粒子表面的改性作用,涂層的塑化工藝以及涂料的制備過(guò)程等。
助劑的作用就是改善涂料各組分的表面性質(zhì),促進(jìn)涂料的研磨、穩(wěn)定和施工等性能。除主要考慮涂料各組分的潤(rùn)濕分散穩(wěn)定作用外,還要考慮如何改善和調(diào)節(jié)樹(shù)脂間的相容性和促進(jìn)涂層的自分層性,以獲得良好的附著力和不粘性。就潤(rùn)濕分散面言,主要考慮原料粒子表面與分散介質(zhì)水的作用,由于涂料成分包括從非極性的氟樹(shù)脂和粘結(jié)樹(shù)脂到高極性的某些顏填料,各成分的表面極性相差甚遠(yuǎn),對(duì)潤(rùn)濕劑和分散、穩(wěn)定劑的要求也極不相同,必須綜合考慮,相互兼顧。就改善樹(shù)脂相容性與自分層而言,主要考慮樹(shù)脂與樹(shù)脂間的作用力大小。樹(shù)脂間結(jié)合牢固,不易相互分離,氟樹(shù)脂不能遷移至表面,涂層的自分層性無(wú)法實(shí)現(xiàn),涂層不粘性差;樹(shù)脂相容性不好,樹(shù)脂間極易相互分離,涂料的研磨分散和施工性能差,樹(shù)脂間出現(xiàn)明顯的相分離,涂層表現(xiàn)為明顯的粘結(jié)樹(shù)脂和氟樹(shù)脂兩部分,性能為各自的單獨(dú)性,無(wú)互補(bǔ)性,涂層強(qiáng)度低,綜合性能差。助劑的作用就是使樹(shù)脂間的相容性與涂層的自分層性和諧統(tǒng)一,使涂料綜合性能達(dá)到最好。
3 涂層不粘性能測(cè)試
不粘涂料的不粘性主要是通過(guò)測(cè)量涂層上液滴(水或油)的接觸角來(lái)判斷。固體表面張力愈小則另一種液體在其表面上展開(kāi)的能力愈差,即浸潤(rùn)性愈差,不粘性就愈好。通常,液體在固體表面上的展開(kāi)能力用展開(kāi)系數(shù)S來(lái)衡量。
S=γs—γSL—γL
式中:γs——固體表面張力;γSL——固液界面的表面張力;γL——液體表面張力
S值越小,液體在固體表面展開(kāi)的能力越弱,固體表面的不粘性越好。
γs-γSL=γLcosθ
S=γL(cosθ-1)
若選定一種物質(zhì)作為標(biāo)準(zhǔn)液體,那么γL是一定的。通過(guò)測(cè)量該標(biāo)準(zhǔn)液體在不同固體表面的接觸角θ1θ2Λθn。可求得鋪展系數(shù)S1S2ΛSn。
θ越大,S越小,液體傾向于減少與固體接觸的面積,該固體表面的不粘性就越好。也就是說(shuō),可以用接觸角θ來(lái)定量評(píng)價(jià)涂層的不粘性能。
4 工藝的影響
  水性不粘涂料噴涂成型包括基材表面預(yù)處理、噴涂和燒結(jié)3個(gè)步驟。燒結(jié)溫度一般為360~380℃,燒結(jié)時(shí)間為15~30min。燒結(jié)溫度愈高,涂層的附著力愈強(qiáng),但是燒結(jié)溫度過(guò)高,涂層將褪色、結(jié)疤和鼓泡,甚至燒焦,另外燒結(jié)溫度過(guò)高,氟樹(shù)脂分解產(chǎn)生劇毒氟化物。燒結(jié)溫度過(guò)低時(shí),涂層不能充分熔化和流平,涂層容易形成針孔,達(dá)不到設(shè)計(jì)的技術(shù)要求。當(dāng)涂膜仍然是熔融狀態(tài)時(shí),在冷水中淬冷的涂膜,結(jié)晶度較低,涂層致密性好。對(duì)于PTFE/PFA混合物而言,淬冷的涂膜很快就失去其結(jié)晶結(jié)構(gòu)。大約40%的共聚物含量就會(huì)對(duì)室溫冷卻的涂膜有明顯的影響,但是如果涂膜快速淬冷,僅20%的PFA(甚至不添加任何PFA)就很有效。
5 結(jié)語(yǔ)
水性不粘涂料作為一種實(shí)用性強(qiáng)、技術(shù)含量高的環(huán)保型特種涂料,越來(lái)越引起涂料研發(fā)工作者的廣泛關(guān)注。由于水性不粘涂料技術(shù)復(fù)雜,針對(duì)如何分散氟樹(shù)脂微粉,如何選取粘結(jié)樹(shù)脂,如何使各樹(shù)脂相互配伍等仍是目前研制開(kāi)發(fā)水性防粘涂料的重要課題。
網(wǎng)站首頁(yè)  | 公司介紹  | 供應(yīng)產(chǎn)品  | 榮譽(yù)資質(zhì)  | 聯(lián)系方式  | 公司相冊(cè)  | 招商代理  | 品牌展示  | 誠(chéng)信檔案  | 管理入口
©2024 上海匯精亞納米新材料公司 版權(quán)所有   技術(shù)支持:新型涂料網(wǎng)    訪問(wèn)量:73912