高分子等离子体涂料
等离子体是一种全部或部分电离的气体。等离子体产生的过程是这样的:空气中极少数离子或电子在高压电场中被加速而得到较大动能,能量足够大的可使其碰到的分子电离,而产生新的自由离子、电子、自由基等粒子,其中荷电粒子又被继续加速,再碰到其他分子使之电离,此过程循环往复而得到等离子体。等离子体具有一定的能量,可以作用于材料表面而不涉及到内部。大多数有机单体在等离子体的作用下,聚合并沉积在基材表面形成连续、均匀、无针孔的超薄膜,可用作材料的保护层、绝缘层等方面。该技术在氟碳领域的应用,拓宽了氟碳树脂和氟碳涂料的应用范围,正成为氟碳领域新的热点。把天然或合成的材料,甚至可以是多孔材料或柔性基材暴露在一定压力的含氟单体蒸气的等离子体中,经一定的时间,可以得到附着力良好且具有优异性能的氟碳涂层。等离子技术运用到高分子领域40多年来,已在改性聚合物表面、制作聚合物涂膜、改性纤维和处理粉料方面取得了广泛的应用。
超临界流体在氟碳涂料中的应用
超临界流体是温度和压力同时高于临界值的流体,此时液体和气体的性质是相似或相同的,仅是一种流体相存在。超临界流体技术自上世纪70年代开始发展,随后便以其环保、高效等显著优势轻松超越传统技术,迅速渗透到化学化工、材料科学、生物技术、环境工程等诸多领域。超临界流体的密度和溶剂化能力接近液体,它具有很高的扩散力、较好的渗透力和极低的粘度,可以把粘稠的涂料迅速稀释到极低的粘度水平。近年涂料工业致力于减少生产和施工中排放的挥发性有机化合物(VOC),对传统有机溶剂的使用提出了严峻的挑战,以超临界二氧化碳为稀释剂代替有机溶剂生产涂料或施工,在涂料性能、涂装成本和环保等方面,均可获得满意的效果。在众多超临界流体中,超临界二氧化碳最适合作涂料稀释剂,首先在于其临界温度为31℃,临界压力7.3MPa也在现有的无空气喷涂设备的使用范围之内。其次,二氧化碳廉价、无毒、不燃,与大多数涂料相容,而且溶解能力很高。作为稀释剂用于涂料的喷涂施工时,需要采用专门的设备如美国联碳的UNICARBTM系统,对涂料体系重新进行配方。可以替代普通溶剂80%左右,大大降低了有机溶剂的使用量,减少了VOC排放,颜填料在其中也有良好的使用效果,并且喷涂质量明显优于普通的涂料,国外已开始用于汽车、家用电器、航空和仪表等。费罗公司还利用该技术开发了一种全新的粉末涂料,利用超临界二氧化碳作为一种加工液体,对配方中的组分进行充分的混合和搅拌,涂料一经喷出即迅速转变成粉末。该工艺可以取代传统粉末涂料生产中的熔融混合步骤,从而大大降低了加工温度,这一新技术的应用为粉末涂料的发展带来更大的机遇。在氟碳树脂领域,国外用超临界流体技术取代原来的水基聚合技术,制备含氟聚合物,达到了氟碳树脂优异的表面性能和工艺性能的完美结合,已在电线、电缆的绝缘、套管、柔性管材和工业用薄膜材料等方面应用
含氟单体与其他树脂的杂化聚合
杂化乳液聚合是20世纪90年代末发展起来的通过改性树脂制备高性能水性树脂新材料的一项新技术。其典型工艺为将目标树脂溶解在丙烯酸单体中,经过预乳化至微乳(平均粒径500nm左右),再采用乳液聚合工艺得到成膜性能优良、稳定的杂化乳液。也可采用水溶性的树脂作为丙烯酸乳液聚合的聚合物型乳化剂,制备高性能的杂化乳液。尽管目前其反应机制和动力学尚不十分清楚,但杂化乳液呈现的突出性能引起人们极大的兴趣。现有结果表明杂化乳液的性能远远高于两种树脂乳液共混、达到或接近化学结构改性的结果,而且其工艺的简捷性和现有设备、技术资源利用率极高,产业化投资省的特点赋予其光明前景。在杂化聚合方面为数众多的报道中,氟碳树脂崭露头角,有聚(偏)二氟乙烯/聚甲基丙烯酸甲酯杂化乳液的报道,目前国内外均处于启动阶段,无论如何开辟了一条新的非常实用的氟碳树脂水性化的途径。
