自分层(self-stratification)氟碳涂料[1,2]
　　自分层涂料由两个或多个不相容的树脂组成,可为粉末、水性或溶剂型涂料。将其施工在底材上,成膜过程中发生相分离或组分迁移,成为涂膜组成逐渐变化的梯度涂层。这样一次施工,如与氟碳树脂复配的涂料体系,固化分层后,既能获得氟碳树脂优异的表面性能,又能获得复配树脂对底材的优良的附着力和强度,同时过渡区域将层与层扣在一起,不存在层间附着力问题,且施工简便。

　　自分层涂料体系的分层理论极为复杂,受诸多因素影响。在涂料的贮存和施工中,两种成膜树脂必须相对稳定地分散或溶解在同一介质中,随着干燥和固化的进行,体系内的平衡关系被打破,两种树脂借助于相互间的作用力发生相对分离和迁移,形成涂膜树脂组分间的梯度分层结构。这种使得相分离的作用力可能有:①重力:由于两种树脂相的密度不同,使重力沉降速率不同,导致分层;②选择性润湿和对气相界面的趋向性:构成自分层涂料的两种树脂对基材的润湿性和对气相界面的趋向性差异较大,其中一相趋于润湿底材,另一相趋向于气相界面;③不同的絮凝和渗透速率:由于两相对底材的电沉积或电化学沉积过程凝聚速率的差异,及两相对多孔底材的渗透速率的差异而引起分相或分层;④颜料选择性润湿:当颜料粒子凝聚时导致收缩,而颜料粒子对其中一种聚合物相选择性润湿,形成三明治状的夹层结构;⑤界面张力梯度:两相聚合物表面张力差别较大,在界面张力梯度的作用下,一相对底材选择性润湿,使得两相相对流动,形成分层结构;⑥相收缩:当溶剂挥发时,两树脂相的收缩率不同,从而提供了相分离的推动力。
自分层涂料的理论始创于20世纪70年代,首先有人将该理论用于粉末涂料,而后又用于溶剂涂料和水性涂料,如环氧—橡胶、环氧—聚氨酯弹性体等。世纪之交,我国有的科研院所运用自分层理论开展了氟树脂防粘涂料的研究,主要为溶剂型产品,应用于工业部件、模具、炊具家电等领域。近年又有人研制了水性自分层氟树脂涂料,应用于建筑内外墙等。自分层涂料拓宽了涂料树脂的应用范围,在不久的将来会获得广泛的应用。
自组装(self-assembly)氟碳涂料[3,4]

自组装技术是将长链化合物或聚合物分子通过固—液界面间化学反应或附着,分子链上的不同极性的基团不时变换位置,在表面上形成自组装单分子层或多层膜,利用不同末端基的活性剂在固体表面上的成膜,可改变表面性质。低分子化合物分子与分子之间通过范德华力或静电力连接,对表面改性的端基在表面取向,形成紧密的二维有序自组装膜。如,胺丙基—三甲氧基硅烷和全氟辛酰氯的化学反应在玻璃基材上制备全氟辛酰胺丙基—三甲氧基硅烷自组装膜。胺丙基—三甲氧基硅烷分子中含有可水解的活性基团,通过化学键Si—O与具有活性基团Si—OH的玻璃基材相结合,另一端的—NH2与全氟辛酰氯反应,制备出全氟烷基在表面取向的具有极低表面能的自组装膜。近年人们将该技术用于高分子的氟碳涂料的研究。美国道化学公司的Schmidt及其合作者开发出的一种水性防污涂料,采用聚2-异丙烯基-2-唑啉交联聚全氟烷基表面活性剂而得。含氟表面活性剂在水介质中气-液介面上自动组装,在失去溶剂及或加热的条件下,聚2-异丙烯基-2-唑啉与表面活性剂聚合形成共价交联,从而失去离子电荷,CF3端基在表面紧密排列并取向。由于涂料交联密度高,取向的含氟端基严格固定,可以抵抗污损生物粘附分子的渗透,同时由于低表面能的优点,涂层与粘附物之间的粘附界面不牢,形成分明的、易脱离的界面,通过高压水冲洗即可清除。资料表明,这种自组装型的涂膜防止海洋生物附着比目前的其他氟涂料更为有效。