改性聚四氟乙烯耐磨涂料

陕西氟塑料

摘要：通过对涂料成膜情况的比较，筛选和确定了钛酸酯偶联剂、消泡剂、流平剂、成膜剂的品种和用量，得到改性聚四氟乙烯涂料配方。制得的改性聚四氟乙烯耐磨涂料具有良好的附着力、硬度、耐磨性等性能，具有很好的应用前景。
    关键词：聚四氟乙烯；耐磨涂料
    聚四氟乙烯涂料由于具有高度的化学稳定性、广泛的使用温度范围、突出的不黏性、良好的的热稳定性、优异的耐老化性能和抗辐射性能等特点，广泛应用于各个行业。但聚四氟乙烯防粘性涂料由于耐磨性较差，在一定程度上限制了其应用范围。本试验研制的改性聚四氟乙烯涂料具有优良的耐磨性，可有效的扩大涂料的应用领域。 1 试验材料和主要仪器设备
    1.1 试验材料
    聚四氟乙烯浓缩分散液SFN-1，四川晨光；锡青铜粉QSn6-6-3，陕西岐山；二硫化钼（分析纯），上海化学试剂厂；三氧化二铬（分析纯），天津化学试剂厂；聚苯硫醚树脂，四川自贡；钛酸酯偶联剂NDZ3H，NDZ-3HW，南京曙光；FoamasterlH消泡剂、Levelling620缔合型流平剂、成膜助剂醇酯十二，德国汉高；7010消泡剂，揭阳天银；三乙胺（分析纯），天津。1.2 主要仪器设备
增力电动搅拌器；202-1型电热恒温干燥箱；4-10型箱式电阻炉；SS16型液体喷砂机；W-71型喷枪。 2 涂料的配制及涂层性能
    本研究用聚四氟乙烯悬浮液为涂料的主要成分，添加无机涂料三氧化二铬、青铜粉、二硫化钼和有机填料聚苯硫醚树脂及助剂。 2.1 涂料配方（见表1） 表1  涂料配方2.2 改性聚四氟乙烯涂料的配制
    选用聚四氟乙烯浓缩分散液为基料，在其中添加填料（填料经烘干后过600目筛网）和助剂，步骤如下：
    （1） 称取所需聚四氟乙烯浓缩分散液，高速搅拌；
    （2） 添加所需量的锡青铜粉、二氧化钼、三氧化二铬、聚苯硫醚树脂，高速搅拌；
    （3） 缓慢加入钛酸酯偶联剂NDZ-311W，搅拌；
    （4） 缓慢加入Foamaster111消泡剂，搅拌；
    （5） 缓慢加入Levelling620缔合型流平剂，搅拌；
    （6） 缓慢加入成膜助剂醇酯十二，搅拌。     2.3 涂料的塑化工艺
    将配制好的涂料喷涂在试样表面后放入恒温干燥箱中，加热到（60～80）℃（不宜超过80℃，否则会由于水分蒸发过速而使涂层气泡），保温20min；在升温到120℃，保温20min。取出后放入箱式电阻炉中进行塑化。塑化温度（365～375）℃，塑化时间为20min，第二遍涂层的塑化时间为30min。将塑化完的试样浸入冷水中进行处理。2.4 涂层性能（见表2） 表2  涂层性能3 分析讨论
    3.1 偶联剂的筛选
    本研究通过比较提了外观和涂层成膜情况，选择钛酸酯偶联剂的类型并确定其用量。3.1.1 NDZ-311钛酸酯偶联剂的使用方法
    NDZ-311不能直接分散在水箱中，所以先要将其季胺盐溶解在水中。步骤如下：○1将1份NDZ-311放在容器中，在搅拌和外浴冷却下，逐渐加入三乙胺0.5份，控制内温不超过71℃，随时测定pH值，滴加到pH值在6～8；○2将上述季胺盐分散到600份水中；○3将填料加入到上述配好的季胺盐水溶液中；○4在120℃烘箱中烘12h；○5研磨配置好的填料，将填料加入到聚四氟乙烯悬浮液中，搅拌混合均匀。将配制好的涂料放置24h，观察涂料是否分层；然后涂装、塑化、观察成膜情况。3.1.2 NDZ-311W钛酸酯偶联剂的使用方法
    NDZ-311W为水溶性偶联剂，并且聚四氟乙烯为非极性物质，混合时没有副反应发生，可以直接添加到聚四氟乙烯悬浮液中，方法如下：○1称取适量聚四氟乙烯悬浮液；○2在○1加入填料，搅拌均匀；○3加入NDZ-311W钛酸酯偶联剂，搅拌均匀。将配制好的涂料放置24h，观察涂料是否分层；然后涂装、塑化、观察成膜情况。3.1.3 钛酸酯偶联剂的用量
    钛酸酯偶联剂的用量是要使钛酸酯偶联剂分子中的全部异丙氧基与填料所提供的羟基或质子发生反应。一般认为，偶联剂的用量大致在0.25%～2.0%。填料的粒度越细、表面积越大，钛酸酯偶联剂的用量就越多。其对填料的偶合效果见表3，表4. 表3  NDZ-311钛酸酯偶联剂对填料的偶合效果 表4  NDZ-311W钛酸酯偶联剂对填料的偶合效果
    从表3和表4中得知：两种偶联剂都有好的偶联效果，虽然NDZ-311W的用量稍大，但由于其添加工艺简单，并且用量相对涂料来说很小，所以选择NDZ-311W钛酸酯偶联剂，用量为填料质量的1%。
    3.2 消泡剂的筛选
    本研究根据涂料有无气泡和涂层有无返锈情况筛选水性消泡剂，并且确定其用量，见表5。 表5  消泡剂的筛选
    从表5中得知：两种消泡剂都有好的消泡能力。7010消泡剂用量较大，为涂料重量的0.6%左右；Foamaster111消泡剂用量较少，为涂料重量的0.5%左右，二者价格相当，从成本考虑，选用Foamaster111消泡剂。
    3.3 流平剂用量的确定（见表6） 表6  Levelling620缔合型流平剂用量 从表6可知：Levelling620缔合型流平剂具有良好的流平效果和增稠作用，用量范围为涂料质量的0.4%～.06%，可取得适合的黏度而具有好的涂装效果。Levelling620缔合型流平剂的用量与涂料中填料的含量也有关，如果填料较多，流平剂应减少用量，因为它兼有增稠剂的作用，否则涂料粘度过大，不易涂装。
    3.4 成膜剂醇酯十二用量的确定
    醇酯十二的用量一般在涂料质量的1%～2%，本研究根据涂料的成膜情况确定其用量，如表7所示。 表7  成膜剂用量的确定从表7可知：成膜剂的适宜用量为涂料的1%左右。成膜剂用量不宜过多，否则涂料在涂装时挥发速度快，易于堵塞喷枪，涂料不能很好的雾化，甚至喷射不出来，造成很大的不便。    4 结论
    制得的改性聚四氟乙烯涂层具有优良的耐磨性，附着力等性能，具有广泛的应用价值