CN1078735A

CN1078735A - 氟塑料涂料、制造及其应用

Info

Publication number: CN1078735A
Application number: CN 92108410
Authority: CN
Inventors: 章云祥; 金禾生
Original assignee: Shanghai Institute of Organic Chemistry of CAS
Current assignee: Shanghai Institute of Organic Chemistry of CAS
Priority date: 1992-05-11
Filing date: 1992-05-11
Publication date: 1993-11-24

Abstract

本发明涉及一种含有四氟乙烯—乙烯三元共聚物粉末的涂料，可以添加金属，金属氧化物或硫化物，炭黑，石墨，滑石粉，玻璃粉，染料，无机颜料，玻璃纤维，碳纤维或除氟塑料以外的有机高分子聚合物，如聚苯硫醚，氯化聚醚，聚酯，聚砜等，上述化合物中的一种或一种以上的粉末。用粉末喷涂法可得涂层，具有防腐，耐热，不粘和耐磨的性能，可广泛用于化工、医药、食品行业和家用电器具上，制备和加工方法简便。

Description

本发明涉及一种含氟塑料的涂料制造及其应用。

氟塑料涂料具有非粘着性，低摩擦性，耐热性，电绝缘性和防腐性，已广泛应用于化工，医药，食品等行业的装置和家庭用杂货类用品上，需求量在不断地增长。通常采用乳液喷涂法，但是聚四氟乙烯（PTFE），四氟乙烯-六氟丙烯的共聚物（FEP），聚三氟氯乙烯（PCTFE）和聚偏氟乙烯（PVDF）等大多数氟塑料都需以水或有机溶剂为介质，制成悬浮液或乳液作为喷涂料，粉末喷涂较为困难。为此，人们又开发成功四氟乙烯-乙烯共聚物，这种氟塑料除具有通常氟塑料性能外，还具有比重小，可直接采用静电粉末喷涂方法，无公害的优点。这类氟塑料具有-（CF₂-CF₂-CH₂-CH₂）n-的分子链骨架结构。人们不断探索在保留其基本骨架，增加少量第三单体，改进侧链，以开发新的氟塑料及其涂料。

章云祥等发明了一种四氟乙烯-乙烯的三元共聚物，由四氟乙烯60～40%，乙烯40～60%，含量为前二种单体总克分子数的0.1～10%的第三单体共聚而成，第三单体是具有分子式为CF₂XCOF₂X'的全卤化酮或分子式为R-C（R'）＝C-R

的烯烃，其中X＝X'＝Cl或F，R＝CF₃或CH₃，R'＝CF₃，CH₃或H，R

＝H或F。这种氟塑料我们简称为Fs-40G。生产方法已获得了中国专利（CN 85100468，7）和美国专利（U.S.4，678，847，1987）。Fs-40G保留了四氟乙烯-乙烯共聚物的基本骨架，也可看成它是聚偏氟乙烯的异构体，但由于氟原子对大分子链骨架的屏蔽作用，其耐热性，耐化学性都优于PVDF，Fs-40G是一个热塑性塑料，易加工成型。熔融流动性能比FEP好，因此是既具有氟塑料的特征，又具有易加工的特点，可在广泛领域得到应用。

本发明的目的是提供一种适于静电粉末喷涂的含有Fs-40G的氟塑料涂料制造及其应用。

本发明的氟塑料涂料是由Fs-40G或加添加剂所组成。所述的Fs-40G是20～200目的Fs-40G粉末，更细小的粉末也可采用。所述的添加剂是金属，金属氧化物或硫化物，碳黑，石墨，滑石粉，玻璃粉，染料，无机颜料，玻璃纤维，碳纤维和除氟塑料外的有机高分子聚合物，如聚苯硫醚，氯化聚醚，聚砜，聚酰亚胺，聚氨酯等上述添加剂中的一种或一种以上的粉末，添加剂粉末是50-300目的粉末，推荐是100-200目的粉末。Fs-40G与添加剂的重量比是1∶0～9。当采用上述的有机高分子聚合物作为添加剂时，可以是1∶0.0001～9，推荐比是1∶0.10～9，当采用上述无机物，染料，玻璃纤维或碳纤维时，Fs-40G与添加剂的重量比是1∶0.0001～0.30，推荐比为1∶0.005～0.10。

本发明的氟塑料涂料经静电粉末喷涂得到的涂层，表面接触角较大，具有不粘及防油、防污性能，还可以添加各种金属粉末或其氧化物或硫化物的粉末，染料，如酞菁兰，和无机颜料的粉末制成各种颜色的涂料，可制成无毒，防粘及防腐蚀的涂料，用于食品工业及家庭用具表面的涂装，如脱排油烟机，电饭锅等用具上。

本发明的氟塑料涂料具有耐酸碱，抗腐蚀性能，可以作为各种不同化工容器或机械设备的防腐涂层。由于防腐的要求，需要增加涂层的厚度，在Fs-40G粉末中可以加入玻璃纤维，碳纤维等，则可达到加厚涂膜，并可保持原有的耐腐蚀性能，可用于各种介质使用的防腐设备，如反应釜，储罐及各种机械装置。

为了适应各种防腐防粘和价廉的要求，本发明的氟塑料涂料中可以添加其它有机高分子聚合物及其它填料，如环氧树脂，聚酯，聚酰亚胺，聚醚，氧化锌，氧化镉，滑石粉等。

涂层的表面特征除接触角外，摩擦系数也是一个十分重要的特性，本发明的涂料具有较低的摩擦系数，在涂料中增加一些自润滑材料，如石墨，碳黑，滑石粉，氧化钼或碳纤维等都可以提高涂层的耐磨性能。

涂层与金属基材的粘接性决定于涂层本身表面的特性和金属基材的表面处理。氟塑料PTFE和FEP具有很好的耐热性，但对金属的粘接性较差，而本发明的含Fs-40G氟塑料涂料具有很好的粘接性能，基材表面即使不经处理，如铸铁，铝和不锈钢等金属表面不经粗化处理，粘接力也很好。如果金属表面经粗化或磷化处理，还可进一步提高粘接性能。金属表面应用底漆，如聚苯硫醚，耐高温的环氧树脂或聚氨酯等，也有利于涂膜的粘接。

本发明的涂料所采用的Fs-40G氟塑料树脂粉末，可有较宽的熔融指数（MI），在MI为4～30时都可用于制备本发明的粉末涂料。

本发明的氟塑料涂料的制备方法，系是将Fs-40G氟塑料粒子粉碎，过筛，制取20-200目的粉末即可。也可再与50-300目的前述添加剂按需互相混合而成。

采用本发明的氟塑料涂料，可以用各种方法喷涂，如流动床或沸腾床的喷涂方法，也适用通常的静电粉末喷涂方法方便地进行涂着，在基材上喷涂含有Fs-40G的氟塑料涂料后，再经270～330℃烘10-120分钟，温度和时间受基材的厚度影响，适当延长烘的时间基本上也无影响。

本发明的含有Fs-40G的氟塑料涂料喷涂在金属上形成涂膜而成复合材料不仅具有氟塑料的防腐蚀，耐热，绝缘等特性，而且防粘性能优良，制备和加工方法简单，可广泛应用于化工，医药，食品等工业设备和家庭日用制品。

下述实施例将进一步有利于理解本发明，但不限止本发明的内容。

实施例1

将不同MI值的Fs-40G树脂，经粉碎，过筛，取一定大小的粉末，用静电粉末喷涂方法喷涂在铝板上，然后经280℃烘20分钟。Fs-40G树脂的MI值，粉末粒度及涂膜厚度关系列于表1。

表1

编号熔融指数(MI) 粒度(目) 涂膜厚度(mm)

1-1 4-6 100 0.02-1

1-2 8-9 100 0.02-1

1-3 10-12 100 0.02-1

1-4 15-20 100 0.02-1

1-5 20-30 100 0.02-1

1-6 10-12 50 0.02-1

1-7 10-12 50-100 0.02-1

1-8 10-12 100-150 0.02-1

1-9 10-12 150-200 0.02-1

实施例2

将100～200目的Fs-40G粉末与不同量的50-200目的不同添加剂充分混合，随后如实施例1所述进行喷涂。涂料中添加剂，添加量对涂膜接触角关系列于表2。

表2

编号添加剂加入重量(%) θ_水接触角(°)

2-1 玻璃粉 1 77

2-2 碳黑 0.01-5 60-90

2-3 石墨 1 68.42

2-4 氧化铬 0.1-30 60-90

2-5 酞菁兰 0.1-30 60-90

2-6 铝粉 0.1-10 60-90

2-7 氧化锌 0.1-30 60-90

2-8 滑石粉 0.1-30 60-90

2-9 氧化硅 6 84.25

2-10 钴兰 0.1-30 60-90

2-11 镉红 0.1-30 60-90

2-12 镉黄 0.1-30 60-90

实施例3

如实施例2，当添加玻璃纤维，碳纤维，氧化钼或石墨配成不同组份的粉末涂料，其涂层表面的耐磨性有所提高，结果列于表3。

表中磨耗量测试方法：ASTM D1044-56，磨耗轮CS-17，荷重1.0kg，回转数1000。

表3 含不同添加剂的Fs-40G涂膜的耐磨性能

编号添加剂加入重量(%) 磨耗量(cm³×10^-3)

3-1 玻璃纤维 20 9.4

3-2 碳纤维 15 9.2

3-3 硫化钼 10 8.2

3-4 石墨 3 8.0

3-5 聚苯硫醚 30 8.7

3-6 氯化聚醚 30 8.8

实验4

将添加碳纤维，石墨，硫化钼，氧化锌等Fs-40G的涂料，用静电喷涂法涂于不锈钢基材上，经后处理形成的涂膜，在不同浓度的试剂下经150小时观察防腐蚀情况列于表4。

表4.涂膜对防化学试剂和溶剂性能结果

编号添加剂添加剂加入量防腐条件变化情况

(%) 温度(℃) 试剂

4-1 无 0 78 35%HCl 不变

50 60%HNO₃不变

100 95%H₂SO₄不变

87 乙酸乙酯不变

100 50%甲酸不变

4-2 碳纤维 10 78 35%HCl 不变

或硫化钼 50 60%HNO₃不变

100 95%H₂SO₄不变

87 乙酸乙酯不变

100 50%甲酸不变

4-3 石墨加 1 78 35%HCl 不变

氧化锌 5 50 60%HNO₃不变

100 95%H₂SO₄不变

87 乙酸乙酯不变

100 50%甲酸不变

实验5

将Fs-40G氟塑料100目的粉末和添加剂聚苯硫醚，氯化聚醚，环氧树脂或聚氨酯的200目的粉末混合，上述Fs-40G氟塑料和添加剂的重量比是1∶0.1-10，混合粉末作为静电粉末喷涂料，喷涂在金属上，如铁板，铝板，不锈钢板或铜板上，其涂膜粘接性能良好，如表5所示。

表5

编号添加剂相对氟塑料添加量(%) 涂膜粘接性

5-1 聚苯硫醚 10 好

5-2 900 好

5-3 氯化聚醚 10 好

5-4 900 好

5-5 环氧树脂 30 良好

5-6 聚氨酯 10 良好

Claims

1、一种含有四氟乙烯、乙烯三元共聚物的氟塑料涂料，其特征是所述的四氟乙烯，乙烯三元共聚物是由60～40%的四氟乙烯，40～60%的乙烯，第三单体含量为四氟乙烯和乙烯总克分子数的0.1～10%的三元共聚物的20～200目的粉末，还可含有50～300目的添加剂粉末，三元共聚物粉末与添加剂粉末的重量比是1∶0～9，所述的第三单体是具有分子式为CF₂XCOF₂X’的全卤化酮或分子式为R-C(R’)=C-R”的烯烃，其中X=X’=Cl或F，R=CF₃或CH₃，R’=CF₃，CH₃或H，R”=H或F，所述的添加剂是金属，金属氧化物或硫化物，碳黑，石墨，滑石粉，玻璃粉，染料，无机颜料，玻璃纤维，碳纤维，聚苯硫醚，氯化聚醚，聚砜，聚氨酯或聚酰亚胺中的一种或一种以上的粉末。

2、一种如权利要求1所述的氟塑料涂料，其特征是所述的四氟乙烯，乙烯三元共聚物粉末与添加剂的重量比是1∶0.0001～9。

3、一种如权利要求1所述的氟塑料涂料，其特征是添加剂是金属，金属氧化物或硫化物，碳黑，石墨，滑石粉，玻璃粉，染料，无机颜料，玻璃纤维，碳纤维时，四氟乙烯，乙烯三元共聚物粉末与添加剂粉末的重量比是1∶0.0001～0.30，推荐比是1∶0.005～0.10。

4、一种如权利要求1所述的氟塑料涂料，其特征是所述的添加剂是100～200目的粉末。

5、一种如权利要求1所述的氟塑料涂料的制备方法，其特征是将所述的四氟乙烯、乙烯三元共聚物经粉碎，过筛，制取20～200目的粉末，再按三元共聚物与添加剂重量比的1∶0～9与50～300目的添加剂粉末混合。

6、一种如权利要求1所述的氟塑料涂料的用途，其特征是可粉末喷涂在金属材料上生成防腐，防粘，耐热，耐磨，绝缘的复合材料。