氟含量与氟碳涂料性能关系分析
应用原理
氟原子范德华半径较小(0.135nm),与碳原子形成共价键时,键长短(0.1317nm)、键能大(485.7kj/mol),电负性大(4.0)。由于氟原子核对其核外电子及成键电子云的束缚作用较强,结构相对对称,分子是非极性的,氟的极化率小。同时氟原子在高聚物中所起到的高度屏蔽效应和空间位阻作用,使其共聚物具有比普通非氟共聚物更高的化学惰性。因而决定含氟聚合物具有优异的性能,如光电学(低折射率、高绝缘性和低介电常数)、化学稳定性、特殊表面性能(耐水性、耐油性和耐沾污性)等。
由于氟单体均聚物很难做成常温使用的氟涂料,需采用与非氟单体共聚制备含氟共聚物,因此氟含量都有不同程度地下降,引入非氟单体越多,下降越多;或者通过混拼的方式,也可以导致氟含量的下降,但要根据实际应用情况进行综合考虑。从表中可以看出,在均聚物中,氟乙烯具有的氟含量,但其聚合物同样具有氟材料各种优异的光学、化学等稳定性能。
对于全氟丙烯酸酯类共聚物而言,由于受价格和共聚条件等限制,一般引进的氟单体的量很低,若按含氟单体的氟含量为50.55%计算,引进单体量为8%,f%(理论)为4.044%,而实际测得共聚物的氟含量更低一些,为2.667%。结论表明,尽管氟含量很低,但该种共聚物充分利用全氟烷基侧链一(cf2)ncf3(n=2?11)取向朝外占据涂层与空气界面,从而赋予聚合物优异的斥水、斥油等表面特性,而且与氟烷基在表面分布的程度有关。
据介绍,日本道路协会涂料标准中规定氟含量为15%以上,科会各成员公司的氟含量都在20%以上,日本工业标准(jis)规定氟含量标准:溶剂可溶物的氟元素的含量在15%以上。我国参照上述标准,在《交联型氟树脂涂料》(草)标准中规定溶剂型双组分交联固化型树脂a组分氟含量大于20%,而单组分烘烤交联型氟含量大于14%。
氟含量是氟聚合物的一个重要指标,对于不同类型聚合物,有不同的可比性,其高低对性能的影响也不一致,要区别对待。根据使用环境和性能要求,做到氟含量与性能之间的平衡。