專利名稱：氟塑料涂料、制造及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種含氟塑料的涂料制造及其應(yīng)用。
氟塑料涂料具有非粘著性，低摩擦性，耐熱性，電絕緣性和防腐性，已廣泛應(yīng)用于化工，醫(yī)藥，食品等行業(yè)的裝置和家庭用雜貨類用品上，需求量在不斷地增長(zhǎng)。通常采用乳液噴涂法，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)等大多數(shù)氟塑料都需以水或有機(jī)溶劑為介質(zhì)，制成懸浮液或乳液作為噴涂料，粉末噴涂較為困難。為此，人們又開(kāi)發(fā)成功四氟乙烯-乙烯共聚物，這種氟塑料除具有通常氟塑料性能外，還具有比重小，可直接采用靜電粉末噴涂方法，無(wú)公害的優(yōu)點(diǎn)。這類氟塑料具有-(CF2-CF2-CH2-CH2)n-的分子鏈骨架結(jié)構(gòu)。人們不斷探索在保留其基本骨架，增加少量第三單體，改進(jìn)側(cè)鏈，以開(kāi)發(fā)新的氟塑料及其涂料。
章云祥等發(fā)明了一種四氟乙烯-乙烯的三元共聚物，由四氟乙烯60～40%，乙烯40～60%，含量為前二種單體總克分子數(shù)的0.1～10%的第三單體共聚而成，第三單體是具有分子式為CF2XCOF2X'的全鹵化酮或分子式為R-C(R')＝C-R
的烯烴，其中X＝X'＝Cl或F，R＝CF3或CH3，R'＝CF3，CH3或H，R
＝H或F。這種氟塑料我們簡(jiǎn)稱為Fs-40G。生產(chǎn)方法已獲得了中國(guó)專利(CN 85100468，7)和美國(guó)專利(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異構(gòu)體，但由于氟原子對(duì)大分子鏈骨架的屏蔽作用，其耐熱性，耐化學(xué)性都優(yōu)于PVDF，F(xiàn)s-40G是一個(gè)熱塑性塑料，易加工成型。熔融流動(dòng)性能比FEP好，因此是既具有氟塑料的特征，又具有易加工的特點(diǎn)，可在廣泛領(lǐng)域得到應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是提供一種適于靜電粉末噴涂的含有Fs-40G的氟塑料涂料制造及其應(yīng)用。
本發(fā)明的氟塑料涂料是由Fs-40G或加添加劑所組成。所述的Fs-40G是20～200目的Fs-40G粉末，更細(xì)小的粉末也可采用。所述的添加劑是金屬，金屬氧化物或硫化物，碳黑，石墨，滑石粉，玻璃粉，染料，無(wú)機(jī)顏料，玻璃纖維，碳纖維和除氟塑料外的有機(jī)高分子聚合物，如聚苯硫醚，氯化聚醚，聚砜，聚酰亞胺，聚氨酯等上述添加劑中的一種或一種以上的粉末，添加劑粉末是50-300目的粉末，推薦是100-200目的粉末。Fs-40G與添加劑的重量比是1∶0～9。當(dāng)采用上述的有機(jī)高分子聚合物作為添加劑時(shí)，可以是1∶0.0001～9，推薦比是1∶0.10～9，當(dāng)采用上述無(wú)機(jī)物，染料，玻璃纖維或碳纖維時(shí)，F(xiàn)s-40G與添加劑的重量比是1∶0.0001～0.30，推薦比為1∶0.005～0.10。
本發(fā)明的氟塑料涂料經(jīng)靜電粉末噴涂得到的涂層，表面接觸角較大，具有不粘及防油、防污性能，還可以添加各種金屬粉末或其氧化物或硫化物的粉末，染料，如酞菁蘭，和無(wú)機(jī)顏料的粉末制成各種顏色的涂料，可制成無(wú)毒，防粘及防腐蝕的涂料，用于食品工業(yè)及家庭用具表面的涂裝，如脫排油煙機(jī)，電飯鍋等用具上。
本發(fā)明的氟塑料涂料具有耐酸堿，抗腐蝕性能，可以作為各種不同化工容器或機(jī)械設(shè)備的防腐涂層。由于防腐的要求，需要增加涂層的厚度，在Fs-40G粉末中可以加入玻璃纖維，碳纖維等，則可達(dá)到加厚涂膜，并可保持原有的耐腐蝕性能，可用于各種介質(zhì)使用的防腐設(shè)備，如反應(yīng)釜，儲(chǔ)罐及各種機(jī)械裝置。
為了適應(yīng)各種防腐防粘和價(jià)廉的要求，本發(fā)明的氟塑料涂料中可以添加其它有機(jī)高分子聚合物及其它填料，如環(huán)氧樹(shù)脂，聚酯，聚酰亞胺，聚醚，氧化鋅，氧化鎘，滑石粉等。
涂層的表面特征除接觸角外，摩擦系數(shù)也是一個(gè)十分重要的特性，本發(fā)明的涂料具有較低的摩擦系數(shù)，在涂料中增加一些自潤(rùn)滑材料，如石墨，碳黑，滑石粉，氧化鉬或碳纖維等都可以提高涂層的耐磨性能。
涂層與金屬基材的粘接性決定于涂層本身表面的特性和金屬基材的表面處理。氟塑料PTFE和FEP具有很好的耐熱性，但對(duì)金屬的粘接性較差，而本發(fā)明的含F(xiàn)s-40G氟塑料涂料具有很好的粘接性能，基材表面即使不經(jīng)處理，如鑄鐵，鋁和不銹鋼等金屬表面不經(jīng)粗化處理，粘接力也很好。如果金屬表面經(jīng)粗化或磷化處理，還可進(jìn)一步提高粘接性能。金屬表面應(yīng)用底漆，如聚苯硫醚，耐高溫的環(huán)氧樹(shù)脂或聚氨酯等，也有利于涂膜的粘接。
本發(fā)明的涂料所采用的Fs-40G氟塑料樹(shù)脂粉末，可有較寬的熔融指數(shù)(MI)，在MI為4～30時(shí)都可用于制備本發(fā)明的粉末涂料。
本發(fā)明的氟塑料涂料的制備方法，系是將Fs-40G氟塑料粒子粉碎，過(guò)篩，制取20-200目的粉末即可。也可再與50-300目的前述添加劑按需互相混合而成。
采用本發(fā)明的氟塑料涂料，可以用各種方法噴涂，如流動(dòng)床或沸騰床的噴涂方法，也適用通常的靜電粉末噴涂方法方便地進(jìn)行涂著，在基材上噴涂含有Fs-40G的氟塑料涂料后，再經(jīng)270～330℃烘10-120分鐘，溫度和時(shí)間受基材的厚度影響，適當(dāng)延長(zhǎng)烘的時(shí)間基本上也無(wú)影響。
本發(fā)明的含有Fs-40G的氟塑料涂料噴涂在金屬上形成涂膜而成復(fù)合材料不僅具有氟塑料的防腐蝕，耐熱，絕緣等特性，而且防粘性能優(yōu)良，制備和加工方法簡(jiǎn)單，可廣泛應(yīng)用于化工，醫(yī)藥，食品等工業(yè)設(shè)備和家庭日用制品。
下述實(shí)施例將進(jìn)一步有利于理解本發(fā)明，但不限止本發(fā)明的內(nèi)容。
實(shí)施例1將不同MI值的Fs-40G樹(shù)脂，經(jīng)粉碎，過(guò)篩，取一定大小的粉末，用靜電粉末噴涂方法噴涂在鋁板上，然后經(jīng)280℃烘20分鐘。Fs-40G樹(shù)脂的MI值，粉末粒度及涂膜厚度關(guān)系列于表1。
表1編號(hào)熔融指數(shù)(MI)粒度(目)涂膜厚度(mm)1-14-61000.02-11-28-91000.02-11-310-121000.02-11-415-201000.02-11-520-301000.02-11-610-12500.02-11-710-1250-1000.02-11-810-12100-1500.02-11-910-12150-2000.02-1實(shí)施例2將100～200目的Fs-40G粉末與不同量的50-200目的不同添加劑充分混合，隨后如實(shí)施例1所述進(jìn)行噴涂。涂料中添加劑，添加量對(duì)涂膜接觸角關(guān)系列于表2。
表2編號(hào)添加劑加入重量(%) θ水接觸角(°)2-1玻璃粉1772-2碳黑0.01-560-902-3石墨168.422-4氧化鉻0.1-3060-902-5酞菁蘭0.1-3060-902-6鋁粉0.1-1060-902-7氧化鋅0.1-3060-902-8滑石粉0.1-3060-902-9氧化硅684.252-10鈷蘭0.1-3060-902-11鎘紅0.1-3060-902-12鎘黃0.1-3060-90實(shí)施例3如實(shí)施例2，當(dāng)添加玻璃纖維，碳纖維，氧化鉬或石墨配成不同組份的粉末涂料，其涂層表面的耐磨性有所提高，結(jié)果列于表3。
表中磨耗量測(cè)試方法ASTMD1044-56，磨耗輪CS-17，荷重1.0kg，回轉(zhuǎn)數(shù)1000。
表3含不同添加劑的Fs-40G涂膜的耐磨性能編號(hào)添加劑加入重量(%) 磨耗量(cm3×10-3)3-1玻璃纖維209.43-2碳纖維159.23-3硫化鉬108.23-4石墨38.03-5聚苯硫醚308.73-6氯化聚醚308.8
實(shí)驗(yàn)4將添加碳纖維，石墨，硫化鉬，氧化鋅等Fs-40G的涂料，用靜電噴涂法涂于不銹鋼基材上，經(jīng)后處理形成的涂膜，在不同濃度的試劑下經(jīng)150小時(shí)觀察防腐蝕情況列于表4。
表4.涂膜對(duì)防化學(xué)試劑和溶劑性能結(jié)果編號(hào)添加劑添加劑加入量防腐條件變化情況(%)溫度(℃)試劑4-1無(wú)07835%HCl不變50 60%HNO3不變100 95%H2SO4不變87乙酸乙酯不變10050%甲酸不變4-2碳纖維107835%HCl不變或硫化鉬 50 60%HNO3不變100 95%H2SO4不變87乙酸乙酯不變10050%甲酸不變4-3石墨加17835%HCl不變氧化鋅 5 50 60%HNO3不變100 95%H2SO4不變87乙酸乙酯不變10050%甲酸不變實(shí)驗(yàn)5將Fs-40G氟塑料100目的粉末和添加劑聚苯硫醚，氯化聚醚，環(huán)氧樹(shù)脂或聚氨酯的200目的粉末混合，上述Fs-40G氟塑料和添加劑的重量比是1∶0.1-10，混合粉末作為靜電粉末噴涂料，噴涂在金屬上，如鐵板，鋁板，不銹鋼板或銅板上，其涂膜粘接性能良好，如表5所示。
表5編號(hào)添加劑相對(duì)氟塑料添加量(%)涂膜粘接性5-1聚苯硫醚10好5-2900好5-3氯化聚醚10好5-4900好5-5環(huán)氧樹(shù)脂30良好5-6聚氨酯10良好
權(quán)利要求
1.一種含有四氟乙烯、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，第三單體含量為四氟乙烯和乙烯總克分子數(shù)的0.1～10%的三元共聚物的20～200目的粉末，還可含有50～300目的添加劑粉末，三元共聚物粉末與添加劑粉末的重量比是1∶0～9，所述的第三單體是具有分子式為CF2XCOF2X’的全鹵化酮或分子式為R-C(R’)=C-R”的烯烴，其中X=X’=Cl或F，R=CF3或CH3，R’=CF3，CH3或H，R”=H或F，所述的添加劑是金屬，金屬氧化物或硫化物，碳黑，石墨，滑石粉，玻璃粉，染料，無(wú)機(jī)顏料，玻璃纖維，碳纖維，聚苯硫醚，氯化聚醚，聚砜，聚氨酯或聚酰亞胺中的一種或一種以上的粉末。
2.一種如權(quán)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與添加劑的重量比是1∶0.0001～9。
3.一種如權(quán)利要求1所述的氟塑料涂料，其特征是添加劑是金屬，金屬氧化物或硫化物，碳黑，石墨，滑石粉，玻璃粉，染料，無(wú)機(jī)顏料，玻璃纖維，碳纖維時(shí)，四氟乙烯，乙烯三元共聚物粉末與添加劑粉末的重量比是1∶0.0001～0.30，推薦比是1∶0.005～0.10。
4.一種如權(quán)利要求1所述的氟塑料涂料，其特征是所述的添加劑是100～200目的粉末。
5.一種如權(quán)利要求1所述的氟塑料涂料的制備方法，其特征是將所述的四氟乙烯、乙烯三元共聚物經(jīng)粉碎，過(guò)篩，制取20～200目的粉末，再按三元共聚物與添加劑重量比的1∶0～9與50～300目的添加劑粉末混合。
6.一種如權(quán)利要求1所述的氟塑料涂料的用途，其特征是可粉末噴涂在金屬材料上生成防腐，防粘，耐熱，耐磨，絕緣的復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種含有四氟乙烯—乙烯三元共聚物粉末的涂料，可以添加金屬，金屬氧化物或硫化物，炭黑，石墨，滑石粉，玻璃粉，染料，無(wú)機(jī)顏料，玻璃纖維，碳纖維或除氟塑料以外的有機(jī)高分子聚合物，如聚苯硫醚，氯化聚醚，聚酯，聚砜等，上述化合物中的一種或一種以上的粉末。用粉末噴涂法可得涂層，具有防腐，耐熱，不粘和耐磨的性能，可廣泛用于化工、醫(yī)藥、食品行業(yè)和家用電器具上，制備和加工方法簡(jiǎn)便。
文檔編號(hào)C09D5/03GK1078735SQ92108410
公開(kāi)日1993年11月24日 申請(qǐng)日期1992年5月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年5月11日
發(fā)明者章云祥, 金禾生 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所