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        1. 橡膠制品表面用含氟涂料研究進展

          時間:2017/2/27 9:19:16 瀏覽:4226次

          隨著現代橡膠合成和加工工業技術的日趨完善,橡膠制品憑其獨特的優良特性越來越多地應用到汽車、電子、航空等高科技領域。同時,人們對橡膠制品的性能要求也越來越嚴格,但橡膠材料本身在高溫、高輻射、高污染等惡劣環境中的耐老化、耐腐蝕、耐候性、耐磨性等方面存在不足,而影響其使用壽命和應用范圍。橡膠制品的性能在很大程度上取決于其表面層的性能,故對橡膠制品的表面進行涂裝改性,能有效的延長橡膠制品的使用周期。

          含氟涂料是以含氟聚合物或有機氟改性聚合物為主要成膜物質的涂料,具有優異的熱穩定性、高化學惰性、耐候性、耐污染性及非粘附性等性能。用含氟涂料對橡膠制品表面進行涂裝改性,能有效的改善橡膠制品的表面性能。

          1·含氟涂料的性能特點

          一般的聚烯烴分子碳鏈呈鋸齒狀,而在含氟涂料中,由于氟原子電負性大(4.0),原子半徑小(0.13nm),C-F鍵鍵長短,鍵能大,相鄰氟原子相互排斥,使主鏈上的C-C-C鍵角由112o變為107o,氟原子不在同一平面內,沿碳鏈作螺旋分布,故碳鏈四周被氟原子嚴密包裹起來,起到良好的屏蔽作用。對稱分布使得整個分子為非極性;全氟有機化合物的共價鍵鍵能達到544kJ/mol,能很好的抵御太陽光中的紫外光部分對有機物的破壞,所以氟系涂料具有極好的耐候性。氟系涂料的耐化學性能也很好,因為氟原子比氫原子大的多,將C-C鍵包圍起來,使得任何原子或集團都不能進入而破壞C-C鍵。

          2·含氟涂料的分類

          2.1乙烯基含氟涂料張鈴欣等[1]制備了以聚四氟乙烯為主要成分的水溶性含氟涂料,對氫化丁腈橡膠(HNBR)試樣表面噴涂改性,研究其摩擦性能,并與膨脹石墨改性HNBR試樣表面進行對比。研究結果表明,采用含氟涂料對HNBR試樣表面進行噴涂改性,在摩擦初期即可獲得極低的摩擦因數,并在較長時間內將其保持;而用膨脹石墨改性HNBR試樣初始摩擦因數很高。

          2.2環氧基含氟涂料

          環氧樹脂具有優良的粘接性能,可以彌補氟樹脂粘接力差的不足,在保持氟樹脂優良耐腐蝕性、低表面能的同時提高樹脂粘接力,使得涂料的性能顯著提高。

          王成忠、左禹等[2]將合成的端異氰酸酯含氟化合物接枝到雙酚A環氧樹脂上,形成側鏈含氟的環氧樹脂,目的在于保持環氧樹脂優良粘接力的同時,提高其表面性能,將環氧樹脂和氟碳樹脂的優點集于一體,獲得1種新型的樹脂材料,測試結果表明該含氟環氧樹脂的韌性和電性能得到顯著提高。

          2.3含氟丙烯酸類聚合物涂料

          丙烯酸酯類材料具有極好的粘接性能。雖然F-C鍵比丙烯酸中的C-H鍵耐化學腐蝕性好,但卻缺乏丙烯酸的一些優點,因此將有機氟基團引入丙烯酸聚合物制備含氟丙烯酸酯涂料,既保留丙烯酸酯漆良好的耐堿性、保色保光性、涂膜豐滿等特點,又具有有機氟樹脂耐候、耐沾污、耐腐蝕及自潔性能的優點,是一種綜合性能優良的涂料。

          清華大學唐黎明等[3]以聚偏氟乙烯和聚丙烯酸酯為原料,通過乳液聚合方法合成了性能優異的聚丙烯酸酯改性乳液。該乳液與基材的粘結性好,成膜后膠膜的表面性能好,可以在要求耐污染、耐熱、耐藥品和不粘性的領域用于基材的表面改性,如用于紡織、皮革制品的耐水、耐油劑等領域。

          2.4含氟硅化物涂料

          含氟有機硅涂料可常溫固化成膜,具有優良的耐腐蝕性能、抗沖擊性能、附著性能和耐候性能,使用壽命可達20年以上。上海匯馥有機硅科技有限公司開發出的WB99型含氟有機硅涂料已成功應用于涂裝防護南浦大橋拉索聚乙烯套管[4]。Mera等研制出的含氟有機硅防污涂料,適用于海下儲罐、船舶、漁網、碼頭等的防護[5]。杜慧茹,陳芳等[6]研究了一種具有良好防水和防滲透性能的有機硅氟材料,分別進行了滲透深度、接觸角、透氣性、耐凍融、耐鹽結晶、耐酸以及耐堿等系列實驗,以評估該材料應用在砂巖文物保護方面的效果。結果表明:有機硅氟聚合物是砂巖類文物的良好保護材料。

          2.5含氟聚氨酯涂料

          含氟聚氨酯涂料具有優異的耐候性、耐腐蝕、保色性及耐熱、可室溫固化,耐化學品性,其綜合性能是其他涂料無法比擬的,因此被廣泛應用于航天航空、船舶防腐、橋梁車輛和建筑等領域,是鋁材、水泥、鋼材、塑料、橡膠、木材表面很好的防護和裝飾涂料。作為功能基團的含氟共聚物與多異氰酸酯常溫交聯固化,不僅具有氟樹脂優異的化學性能,而且具有通用涂料的性能而被廣泛應用。

          張永明等[7]合成了含羥基的氟硅樹脂,并以此樹脂60份為原料,甲基異丁基酮/二甲苯(2∶1)30份、助劑10份、HDI25份作為固化劑制成清漆。該清漆不僅保持了良好的附著力和機械強度,還具有高耐熱、耐候性,良好的憎水性和防沾污性,預計在防腐蝕涂料及防污涂料方面有極大的潛在應用價值。

          3·含氟涂料在橡膠制品表面中的應用

          一直以來,涂層難于附著于橡膠表面是涂料研制中首先要考慮的問題。首先,金屬表面是高能表面,易于附著,而橡膠表面張力<100mN/cm,是低能表面,涂料在其上很難潤濕和鋪展。液體要想在固體表面潤濕和鋪展,其表張力必須小于固體的表面張力才能實現,這就將涂料的表面張力限制在一定范圍內,而涂料表面張力是基料樹脂和溶劑的表面張力的綜合體現,必須選擇適當的涂料體系。一般說來,涂料樹脂與橡膠底材結構相似、相溶性良好(溶解度參數相似)、極性相近才能使得涂料樹脂在橡膠表面良好的附著;其次橡膠制品是一種特殊的基材,其彈性高(模量低)、柔韌性好,易于發生形變,對涂料的匹配性要求很高,一般都將相對伸長率作為橡膠涂料的技術指標,選擇熱膨脹系數與底材相似、模量低、柔韌性好的涂料,且不會因氣候影響而發生漆膜脫落、龜裂、起皺紋現象,苛刻的條件甚至要求涂料能滿足橡膠制品在使用中經常發生較大的形變。

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