CN1070666A

CN1070666A - 适用于流涂的氟树脂涂料组合物

Info

Publication number: CN1070666A
Application number: CN92109748A
Authority: CN
Inventors: 萩原美典; 田口恭平; K·巴扎; P·L·休斯曼
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1991-07-26
Filing date: 1992-07-25
Publication date: 1993-04-07
Also published as: KR960001361B1; KR930002459A; TW215451B; JPH0543832A

Abstract

一种用于流涂的氟树脂涂料组合物，其组成主要包括全氟乙烯醚共聚物、聚四氟乙烯、相对于这些氟树脂组分总量按重量计算为0.5～30％的丙烯酸酯聚合物或甲基丙烯酸酯聚合物以及非离子表面活性剂，其中全氟乙烯醚共聚物与聚四氟乙烯的重量比为 5∶95～99.5∶0.5，并且该组合物的粘度为5～ 70cps。

该组合物适用于流涂并形成具有很高耐磨性和耐腐蚀性的涂层。

Description

本发明涉及一种适用于流涂烹调用金属器皿或其他类似物并形成持久而耐蚀涂层的氟树脂涂料组合物。

含有聚四氟乙烯（以下缩写为PTFE）的氟树脂涂料组合物在现有技术中已知用于处理烹调用金属器皿（例如，米饭蒸煮器的内罐）的表面。这种主要含PTFE的涂料组合物用作流涂方法（主要是旋转流涂方法）的涂料。旋转涂层包括利用离心力涂敷到因蚀刻变粗糙的铝板表面上或其他类似的表面上。

近来，为了改进这种涂料的耐久性，氟树脂组分也使用一种含有全氟乙烯醚共聚物（利用全氟乙烯醚作为单体组分而得到的共聚物，以下缩写为PFA）和PTFE的涂料组合物。在制备这种涂料组合物的过程中，PFA和PTFE是以粉末或水分散液的形式使用。但是，通常可以得到的含PFA和PTFE的水分散液具有高粘度（用2号心轴的布氏粘度计在20rpm条件下测定，粘度至少为100cps），由于未能流动形成均匀膜厚度并显示出润湿不良，因此作为喷射用的这种组合物是不适于流涂的。流涂允许直接涂敷到粗糙的底材表面上，而喷涂工艺是一种需要用含粘结剂底漆处理的涂敷方法。

由PFA的水分散液和PTFE的水分散液形成的简单的混合物，由于聚合物收缩不同或其它类似原因，在干燥或烘烤之后涂层出现裂纹，因而导致耐腐蚀性降低，从而不能达到使用PFA提高涂层耐久性的固有优点。

本发明的目的在于提供一种适合于流涂并得到高度耐用和耐腐蚀的薄膜的氟树脂涂料组合物。

上述问题是通过一种主要含有全氟乙烯醚共聚物、聚四氟乙烯、以及基于这些氟树脂组分按重量计算为0.5～30%的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物和一种非离子表面活性剂的适于流涂的氟树脂涂料组合物解决的，其中上述全氟乙烯醚共聚物对聚四氟乙烯的重量比是5∶95～99.5∶0.5，上述组合物的粘度为5～70cps。该粘度是用2号轴心的布氏粘度计在50rpm条件下测定的。

为了改进涂膜的耐久性和耐腐蚀性，本发明的氟树脂涂料组合物包括混合的PFA与PTFE。在制备涂料组合物过程中，PTFE和PFA是分别以它们的水分散液形式被使用，而粉末状的PTFE和PFA可用表面活性剂分散。

如上所述，简单地混合PTFE的水分散液和PFA水分散液由于在干燥或烘烤后涂层中产生裂纹所以未能形成膜。因此，本发明的氟树脂涂料组合物中掺入有丙烯酸酯聚合物或甲基丙烯酸酯聚合物。在这种涂料组合物施工后，在从氟树脂的熔化温度至分解温度范围，丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物解聚并蒸发汽化，结果形成的膜改进了抗裂和抗起泡性能，因此，保持了主要含有PTFE和PFA混合物涂料的固有优点，例如耐久性以及诸如此类的其他性能。为了促进丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯聚合物的蒸发最好使用分解促进剂例如辛酸铈（cerium octanoate）。分解促进剂最好是溶于与水可混溶的溶剂的形式。

被混合的PTFE和PFA水分散液的粘度为20～40cps，通过加入上述丙烯酸酯聚合物或其他添加剂粘度增加到70～100cps。但是，适于流涂的粘度范围是5～70cps。特别是旋转流涂，为得到均匀涂膜优选的粘度是5～50cps，尤其是30～50cps。粘度小于5cps得不到满意的膜，当粘度高于70cps时，在盘状情况下，膜的厚度在中心与盘边缘之间变化。本发明通过加水稀释调节组合物粘度为5～70cps。

得到的含有添加水的混合物往往引起析相作用。特别是，当溶剂用于将分解促进剂加入到丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物中时，形成混合的溶液-水体系，该体系往往导致不稳定和析相。当用于流涂时则不能得到均匀的表面，而是形成波状花纹。因此，本发明的涂料组合物包括加入非离子表面活性剂。本发明中使用的表面活性剂最好是少量使用就能稳定溶液，特别是在浓度不大于1%时并同时降低表面张力（最好为15～30达因），因而改进了润湿性。如果这种通常用于水分散液的表面活性剂大量地被使用则会形成高粘度，但如果少量地使用则不能形成足够的稳定性和润湿性。

本发明组合物中使用的PFA，首先选用的是99.5～92%（按重量计算）的四氟乙烯和0.5～8%（按重量计算）的全氟乙烯醚的共聚物。尤其是最好用含有99～96（重量）%的四氟乙烯和1-4（重量）%全氟乙烯醚的共聚物。在本发明组合物中PFA和PTFE的重量比为5∶95～99.5∶0.5，最好是10∶90～50∶50。

本发明组合物中使用的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物是包含带有一种或多种单烯不饱和酸单元的丙烯酸或甲基丙烯酸单元的聚合物。任何丙烯酸或甲基丙烯酸酯聚合物均可被使用，可以是均聚物或是共聚物，这些聚合物在涂料组合物施工（应用）之后可以解聚，而且得到的解聚产物在温度为被使用的氟树脂的熔化温度到分解温度之间可以蒸发。使用的量是氟树脂固体（例如，PFA，PTFE等）的0.5～30%（按重量计算），最好是2～12%（按重量计算）。

本发明组合物中使用的非离子表面活性剂可以是任意的，经混合能生成含有如上所述含量的PFA，PTFE和丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物组分并具有良好稳定性和润湿性以及粘度为5～70cps的本发明涂料组合物。最好是使用氟树脂类的表面活性剂，例如Dupont公司的ZONYL FSN。也可以使用烃类表面活性剂，例如Air Products公司的SURYNOL 440。也可以使用两种或多种表面活性剂的混合物。

本发明的氟树脂涂料组合物可以通过混合PFA的水分散液、PTFE水分散液、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物的分散体、表面活性剂和水来制备。最好是在有分解促进剂（例如辛酸铈）存在的条件下，将PFA的水分散液、PTFE的水分散液和丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物的分散体进行混合，接着用水稀释到需要的粘度并加入表面活性剂。其次，在混合过程中也可以加入颜料、云母等等。也可加入各种通常的添加剂。为了提高硬度或诸如此类的性能可以加入热固性树脂（聚酰胺-酰亚胺，聚酰亚胺），以及诸如此类的物质。

本发明的涂料组合物不仅可用作一道涂层的配方并且也可用作二道涂层的配方。为了提高硬度可以加入热固性树脂例如，聚酰胺-酰亚胺或诸如此类的物质或是为了改进外观可以加入颜料以形成适用的底漆，接着涂敷可以是本发明组合物的面漆，为了改进耐腐蚀性能可以在其中加入少量颜料（包括云母）、或是通常使用的脱模剂或是常规的PTFE分散体。

由本发明组合物形成的涂层由于具有抗针孔形成的性能，因而显示出极好的耐磨性和耐腐蚀性。因此，这种涂料最适合用作烹调用金属器皿的涂层试剂以及印刷器、打印机等等中的移动（或固定）滚筒的涂层试剂。尤其是，当本发明的氟树脂涂料组合物被用于涂敷蒸饭器的内筒时，可以在内筒中洗米。

下面用实施便和对照例对本发明作进一步的描述，但是本发明范围并不限于这些实施例。在这些实施例中，%是重量百分数。

实施例

PTFE的水分散液与PFA的水分散液相混合，接着按以下顺序加入甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸乙酯/甲基丙烯酸的三元共聚物，辛酸铈的溶液和表面活性剂（ZONYL FSN）然后用水稀释制成粘度为30cps的涂料组合物。

对组合物及这些液体组分的量作如下说明。

PTFE的水分散液约含60%氟树脂固体（PTFE）和2-4%的Triton X表面活性剂[Dupont公司（原译者注：Rohm & Haas公司？）的一种产品]，其用量是相对于涂料组合物总量的60%。

PFA的水分散液约含60%氟树脂固体（97%的四氟乙烯和3%的全氟丙烯乙烯醚）和2-4%的Triton X表面活性剂[Dupont公司（原译者注：Rohm & Haas公司？）的一种产品]，其用量是相对于涂料组合物总量的10.6%。甲基丙烯酸甲酯/丙烯酸乙酯/甲基丙烯酸的三元共聚物的分散相约含40%的三元共聚物，其用量是相对于涂料组合物总量的约6%。辛酸铈溶液是辛酸铈的2-乙基己酸溶液，其用量是相对于涂料组合物总量的6%。ZONYL FSN的用量为涂料组合物总量的0.3%，以及使用17.1%的水。

将得到的涂料组合物旋转流涂到已经过蚀刻的表面变粗糙[R₂（sic）＝16μm]的铝板表面上。干燥之后，将被涂物在427℃烘烤3分钟，得到厚度为25μm的涂层，在该涂层上进行喷砂试验（耐磨性检验）。

喷砂试验是用Fuji Seisakusho shot喷砂机，使用60号氧化铝（钒土）粉末、在1kg/cm²的气流压力下进行的。喷射钒土粉末的喷嘴被安装在自钒土粉末的喷射出口到样品面板的距离为20cm的位置，以使喷射钒土粉末10秒、20秒、30秒、40秒、50秒、60秒，从而测定喷砂结束后样品的重量损失，以此作为涂层的磨损量。测定结果被概括在图1中。

对照例

一种类似于上述实施例的涂料组合物，不同之处是组合物中只含有相同的PTFE的水分散液（其他均与上述实施例相同），用类似于上述实施例的方法将其旋转流涂到经过蚀刻变粗糙（R₂约为16μm）的铝板表面上，接着将流涂后的基材干燥并在427℃烘烤30分钟，得到厚度为25μm的薄膜涂层，对该涂层进行喷砂试验，结果示于图1中。

图1中的测量数据清楚地表明本发明氟树脂涂料组合物形成的薄膜涂层具有极好的耐磨性能。

由于本发明的氟树脂涂料组合物具有低的粘度，因此适于流涂，而且得到的涂层具有高的耐磨性和耐磨蚀性。

附图的简要说明：图1的曲线表明由本发明实施例组合物和对照例组合物各自得到的涂层的磨损实验结果。

Claims

1、一种用于流涂的氟树脂涂料组合物，主要含有全氟乙烯醚共聚物、聚四氟乙烯、相对于这些氟树脂组分总量按重量计算为0.5～30%的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯聚合物以及非离子表面活性剂，其中全氟乙烯醚共聚物与聚四氟乙烯的重量比为5∶95～99.5∶0.5而且该组合物的粘度为5～70cps。