data-full-width-responsive="true"> 全氟聚醚改性聚酯粉末涂料的研究李站铁1，陆东方1，陈 云1，谷国团2（1 江苏正菱涂装工程技术研究中心，江苏徐州 221116 ；2 河南大学化学化工学院，河南开封 475001）0 引言全氟聚醚（PFPE）具有耐热、抗氧化、抗辐射、耐腐蚀、不燃等特性，在化工、电子、电器、机械、核工业和航空航天领域中得到广泛的应用。采用PFPE- 聚氨酯、PFPE- 聚酯、PFPE- 环氧树脂等制备的涂料应用广泛，取得很好的效果。比如制成自清洁型涂料，用于高层建筑和跨海大桥，使用10~20 a 仍有保护和装饰作用；用于海洋石油开采平台和钻井设备，耐久性达10 a 以上。杜邦公司曾将PFPE 氟涂料用于铝幕墙上，涂层在光氧化过程中呈现出极高的稳定性、优良的耐候性和优越的耐沾污性，易擦拭或通过雨水进行清洁。PFPE 氟树脂可制成高固体分涂料，不仅具有很好的户外耐候性、耐磨性和耐化学药品性，同时符合环保要求，因此PFPE 氟涂料的研究引起人们极大的关注。目前对全氟聚醚涂料的研究多集中于溶剂型涂料，而采用全氟聚醚树脂制备粉末涂料的研究尚未见文献报道。本文采用熔融共聚的方法制备了全氟聚醚改性聚酯树脂，在聚酯分子链中引入相对分子质量约3 000 的全氟聚醚侧链。将其作为粉末涂料用树脂，制备了全氟聚醚改性聚酯粉末涂料。1 实验部分11 大相对分子质量全氟聚醚酰氟的制备将六氟环氧丙烷加入到特定的催化体系中，控制加入速度，并保持体系温度-40℃，加完后，控制体系温度在-50~-60℃反应80 h 后升至常温，分离催化体系后进行蒸馏分离，制得相对分子质量3 000 的全氟聚醚酰氟。12 羟端基全氟聚醚的制备将制得的全氟聚醚酰氟与甲醇反应，生成全氟聚醚羧酸甲酯，并将其在特定催化体系中还原，合成末端基为CH2OH 的全氟聚醚，其FTIR（傅立叶变换红外光谱）光谱峰如下：3 380 cm-1，OH ；2 955 cm-1，CH2。13 全氟聚醚改性聚酯树脂的制备将羟端基全氟聚醚、对苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、催化剂等反应物全部加入到反应釜中，在氮气保护下逐步升温至210℃脱水酯化，然后升温至240℃继续脱水酯化。当反应物酸值降至10 以下时，减压下继续反应并除去低沸点物。然后，在反应物温度降至200℃时，加入偏苯三酸酐和邻苯二甲酸酐，在190℃反应1~15 h，制得全氟聚醚改性聚酯树脂。14 全氟聚醚改性聚酯粉末涂料的制备将全氟聚醚改性聚酯树脂、TGIC（异氰脲酸三缩水甘油酯）固化剂、脱气剂、颜料、填料和粉体流动促进剂等按照一定的比例混合均匀，经双螺杆熔融挤出机挤出，压片，粉碎，经180 目分子筛筛分，制得微细粉末涂料。15 全氟聚醚改性聚酯粉末涂层的制备及表征采用静电喷涂设备将上述全氟聚醚改性聚酯粉末涂料涂装在经抛丸前处理及已涂装锌基涂层的金属基材上，在200℃气流干燥箱中固化10 min。自然冷却至室温，放置24 h 后，测定涂层的性能：以6008B 型双探头测厚仪（德国BYK）测定涂层的厚度；采用BM300 型接触角测定仪（日本）测定水在涂层表面的接触角；采用Hitachi（日立）S-3400N 扫描电子显微镜测定涂层表面F 元素含量。2 结果与讨论21 全氟聚醚改性聚酯粉末涂料的基本物性试验发现，全氟聚醚改性聚酯粉末涂料的基本物理机械性能，如附着力、抗冲击性、柔韧性等，与所选用的基材种类、基材表面前处理方式等有很大关系，结果见表1。
22 全氟聚醚改性聚酯粉末涂料与聚酯粉末涂料比较作为对比试验，将相同配比的聚酯粉末涂料与全氟聚醚改性聚酯粉末涂料在相同工艺条件下制成涂层，其性能比较见表2。
由表2 可见：这两种粉末涂层均具有较好的性能。与聚酯粉末涂层相比，全氟聚醚改性聚酯粉末涂层的附着力略低；弯曲实验表明，全氟聚醚改性聚酯粉末涂层具有更高的柔韧性；耐强碱（30%NaOH溶液）试验表明，聚酯粉末涂层浸泡48 h 后就起泡脱落，而全氟聚醚改性聚酯粉末涂层浸泡480 h 后仍保持完好，其耐强碱性是聚酯粉末涂层的十几倍。23 全氟聚醚用量和F 元素对涂层耐强碱性的影响全氟聚醚改性聚酯树脂中全氟聚醚的含量不同，对涂层表面F 元素的分布和涂层耐强碱性有较大影响，见表3。
由表3 可见：随着全氟聚醚用量的增加，涂层表面F 元素含量增加，涂层的耐强碱（30%NaOH）时间延长；全氟聚醚用量为7% 时，涂层表面F 元素含量为070%，可耐强碱340 h ；全氟聚醚用量为10% 时，涂层表面F 元素含量为095%，可耐强碱480 h ；再增加全氟聚醚用量，涂层表面F 元素含量变化不大。全氟聚醚用量以8%~10% 为宜。24 全氟聚醚用量对涂层表面水接触角的影响全氟聚醚改性聚酯树脂中全氟聚醚的用量对粉末涂层的表面性能有较大影响，图1 为水在不同用量全氟聚醚改性聚酯树脂粉末涂层表面形成液滴的形貌。由图1 可见：由纯聚酯树脂制备的粉末涂层表面具有一定的亲水性，水滴在其表面很快铺展，水在全氟聚醚用量为8% 和10% 的涂层表面难以铺展，能够形成透亮的液滴，这表明全氟聚醚的加入使涂层具有较高的疏水性。
全氟聚醚用量对粉末涂层水接触角的影响见表4。
由表4 可见：随着全氟聚醚用量的增加，涂层表面对水的接触角急剧增大，涂层的疏水性提高；全氟聚醚用量为8% 时，即可使涂层对水的接触角从78 提高到120 ；全氟聚醚用量为10% 时，涂层对水的接触角可达135，再增加全氟聚醚用量，涂层表面水接触角变化不大。全氟聚醚用量以8%~10% 为宜。3 结语全氟聚醚改性聚酯粉末涂料是在聚酯树脂粉末涂料基础上进行改性而得，其涂层较纯聚酯涂层有更高的柔韧性、耐候性及超强耐碱性，且涂层水接触角达135，具超疏水功能，全氟聚醚用量应控制在8%~10% 之间。全氟聚醚改性聚酯所含的CF 键长度短，因此用其配制的粉末涂层远比一般涂层具有更优异的耐酸性、耐碱性、防腐性、耐候性，以及摩擦系数小、憎油、憎水、抗黏、抗沾污等优异性能，在防腐、耐候性要求较高的交通设施、输电设施、输水输油管道设施、户外通信设施等涂装方面具有广阔的应用前景。
