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    氟含量与氟碳涂料性能关系分析

    文章来源:梦能科技   浏览次数:2799

    一、应用原理:

    氟原子范德华半径较小(0.135 nm),与碳原子形成共价键时,键长短(0.1317 nm)、键能大 (485.7 kJ/mol),电负性大(4.0)。由于氟原子核对其核外电子及成键电子云的束缚作用较强,结构相对对称,分子是非极性的,氟的极化率小。同时氟原子在高聚物中所起到的高度屏蔽效应和空间位阻作用,使其共聚物具有比普通非氟共聚物更高的化学惰性。因而决定含氟聚合物具有优异的性能,如光电学(低折射率、高绝缘性和低介电常数)、化学稳定性、特殊表面性能(耐水性、耐油性和耐沾污性)等。

    二、氟含量情况分析:

    目前国内市场上使用的溶剂型氟碳树脂多是以CTFE(三氟氯乙烯)为主的产品,氟含量为19%? 28 %,变化范围较大。氟树脂是一种共聚物,组成是比较复杂的,不同氟化单体氟含量情况是不一样 的,引进的非氟共聚单体不一样,对聚合物氟含量也有一定影响。由于氟树脂涂料长期的保光性和保色性难以用短时间的人工试验方法(如QUV等)做出准确判定,而在实际环境中曝哂时间又较长,因此对氟含量的规定是必要的,但氟含量的规定应该和组成联系在一起,而且要综合考察氟涂料的相关性能。
    由于氟单体均聚物很难做成常温使用的氟涂料,需采用与非氟单体共聚制备含氟共聚物,因此氟含量都有不同程度地下降,引入非氟单体越多,下降越多;或者通过混拼的方式,也可以导致氟含量的下降,但要根据实际应用情况进行综合考虑。从表中可以看出,在均聚物中,氟乙烯具有最低的氟含量,但其聚合物同样具有氟材料各种优异的光学、化学等稳定性能。
    对于全氟丙烯酸酯类共聚物而言,由于受价格和共聚条件等限制,一般引进的氟单体的量很低,若按含氟单体的氟含量为50.55 %计算,引进单体量为8 %,F %(理论)为4.044 % ,而实际测得共聚物的氟含量更低一些,为2.667 %。结论表明,尽管氟含量很低,但该种共聚物充分利用全氟烷基侧链一(CF2)nCF3(n=2?11)取向朝外占据涂层与空气界面,从而赋予聚合物优异的斥水、斥油等表面特性,而且与氟烷基在表面分布的程度有关。
    据介绍,日本道路协会涂料标准中规定氟含量为15 %以上,分科会各成员公司的氟含量都在20% 以上,日本工业标准(JIS)规定氟含量标准:溶剂可溶物的氟元素的含量在15 %以上。我国参照上述标准,在《交联型氟树脂涂料》(草)标准中规定溶剂型双组分交联固化型树脂A组分氟含量大于20 %,而单组分烘烤交联型氟含量大于14 %。

    三、氟含量对氟涂料其他性能的影响:

    氟原子极性低,表面性质光滑,具有不粘性及平滑性,保持含氟聚合物一定的氟含量能使氟涂料具有突出的抗污染特性、自洁性;由于氟原子的特殊物性常数及氟原子三维排列的螺旋结构,含氟聚合物的耐热性、耐化学腐蚀性、抗光化学降解性等性能也十分突出。但是过高的氟含量(如TFE共聚物)还会出现低黏附性、低反射率(光泽低)、低极性(溶解性差、 附着性降低、颜料相容性差)等负面影响。
    氟含量是氟聚合物的一个重要指标,对于不同类型聚合物,有不同的可比性,其高低对性能的影响也不一致,要区别对待。根据使用环境和性能要求,做到氟含量与性能之间的最佳平衡。

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