CN102838906A

CN102838906A - 氟聚合物涂布液和由其获得的耐候涂层

Info

Publication number: CN102838906A
Application number: CN2011101863902A
Authority: CN
Inventors: 刘建林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-20
Filing date: 2011-06-20
Publication date: 2012-12-26

Abstract

本发明涉及一种氟聚合物涂布液和由其获得的耐候涂层。氟塑料具有优异的介电性能和耐化学腐蚀、耐高低温等极佳的耐候性。同时还具有防水，不粘，低摩擦系数，良好的自润滑性等性能。目前，氟塑料已被广泛应用于化工，电子，电气，航空，航天，半导体，机械，纺织，建筑，医药，汽车等工业领域。但是，由于氟塑料自身的特性，加工难度非常大。本发明人经过长期的深入研究发现，根据本发明的氟聚合物涂布液，能够克服现有技术的上述缺点。由本发明氟聚合物涂布液得到涂层，具有高氟碳含量，常温固化，与各类基材都有很好的粘接强度，无需粘合剂，使用方便等特性。可在多种环境下进行现场施工，在提高使用性能的同时又降低了使用成本。

Description

氟聚合物涂布液和由其获得的耐候涂层

技术领域：

本发明涉及一种氟聚合物涂布液，具体而言是涉及一种溶剂型氟聚合物涂布液。由该涂布液可以获得具有高耐候性、高耐化学药品性，和对包括水蒸气在内的各种气体具有优良阻隔性的涂层。

背景技术：

氟塑料具有优异的介电性能和耐化学腐蚀、耐高低温等极佳的耐候性。同时还具有防水，不粘，低摩擦系数，良好的自润滑性等性能。目前，氟塑料已被广泛应用于化工，电子，电气，航空，航天，半导体，机械，纺织，建筑，医药，汽车等工业领域。但是，由于氟塑料自身的特性，加工难度非常大。由于其熔点和分解温度十分接近，所以在挤出成膜时需要添加潜溶剂或对其进行共聚改性。这就为成膜环节的过程控制和薄膜质量的保证都提出了更高的要求。而采用涂层工艺，现有技术仍存在诸多不足。由于绝大部分氟碳含量高的品种聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等，都需要进行高温固化，即采用370℃-400℃的高温烧结工艺，将涂层烧结到基材上，因此很难在耐温小于370℃的基材上制作涂层，大大限制了其应用范围。除此之外，有些品种的氟材料虽可采用有机溶剂、水等作为溶剂进行涂布，但都必须经过高温固化(370℃-400℃)或中温固化(170℃)才能实现。另外，有少数品种的氟材料虽然可进行常温固化，但由于其在共聚时氟碳含量较低，因此不能充分满足使用过程中对其耐候性等多种性能的需求。同时，由于氟材料本身的不粘性，使其在一般情况下很难和其他材料粘和并实现良好的剥离强度。因此，目前在各类氟材料的应用领域(烧结工艺除外)，都需要采用各类粘合剂对氟材料和基材进行粘和，而绝大多数粘合剂在耐候性、耐化学腐蚀性等方面的性能是根本无法与氟材料等同的。这样一来，粘合剂的性能也就制约了氟材料性能的发挥，使得目前如：太阳能背膜、锂电外包膜、农药包装膜等众多氟材料应用领域，氟材料本身的优秀特性不能得到预期实现。

因此，本领域仍然需要提供一种容易加工，常温固化，能够实现与各种基材优秀的粘接性，高氟碳含量，具有优异的耐候性、耐化学药品性，防水性，防腐性等高性能的氟聚合物涂布液及其涂层。

发明内容：

本发明人经过长期的深入研究发现，根据本发明的氟聚合物涂布液，能够克服现有技术的上述缺点。由本发明氟聚合物涂布液得到涂层，具有高氟碳含量，常温固化，与各类基材都有很好的粘接强度，无需粘合剂，使用方便等特性。可在多种环境下进行现场施工，在提高使用性能的同时又降低了使用成本。

根据本发明的一个方面，提供了一种高氟碳含量，尤其是涂层可以常温固化，同时无需使用任何粘合剂即可与各类基材都具有非常优良的粘接强度的涂布液及涂层。更为有利的是该涂布液使用特别方便，在塑料膜基材上涂布时只需采用常规的印刷机就可完成涂布。涂布速度可达到100m/min。在其他基材上使用时，可在多种环境下进行现场施工。并且可广泛应用于太阳能背膜，接线盒，锂电外包膜，农药包装，线路板导电油墨，船舶涂料，建筑涂料，军用各类涂料，航天涂料，电子，电气，半导体，机械，纺织，食品医药，钢铁，汽车等领域。具有很好的性价比，从而可大大延长各类基材的使用寿命，同时节约了资源，非常有利于环境保护。

所述氟聚合物涂层，由下述溶剂型氟聚合物涂布液获得，其包含：氟聚合物；溶剂；和交联增粘剂。

除非另有规定，在本文使用的表示成分、反应条件等的所有数值或表达被认为在所有情况下可以用词语“大约”来修饰。

在本申请中公开了许多数值范围。因为这些范围是连续的，所以它们包括在了最小值和最大值之间的每一个值。除了具体实施例外，在没有另外明确规定的情况下，在本申请中指定的各种数值范围是近似值。

适用于本发明的氟聚合物涂布液的氟聚合物包括：聚四氟乙烯(PTFE)，四氟乙烯与全氟烷基乙烯醚的共聚物(PFA)，四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物(FEP)，四氟乙烯与乙烯共聚物(ETFE)，聚三氟氯乙烯树脂(PCTFE)，低分子量聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯(PVDF)，聚氟乙烯(PVF)，乙烯三氟乙烯共聚物(F30)，四氟乙烯偏氟乙烯共聚物(F-24)，三氟氯乙烯-偏氟共聚物(F-23)，FEVE，各类含氟单体和/或其它单体，聚合物的共聚物和共混物，以及上述聚合物的改性产物。此处使用的术语“聚合物”包括均聚物，共聚物，并包括预聚物和低聚物。

在本发明的氟聚合物涂布液中，溶剂优选选自：氯仿，丙酮，丁酮，乙酸乙酯，醋酸正丁酯，二甲基亚砜，环丁砜，二甲基甲酰胺，N-二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，乙酰胺，甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮，异氰酸酯，甲苯，乙二胺，氨水，水。上述各类溶剂可以单独使用，也可以以两种或更多种结合使用。

在本发明的氟聚合物涂布液中，交联增粘剂优选选自：产物的化学结构式表示为：

以及上述产物的改性产物。此处使用的术语“产物”包括共聚物，化合物，预聚物和低聚物。

根据本发明的一个具体实施方案，本发明的氟聚合物涂布液包括：1％-50％wt％的氟聚合物；5％-98.9％wt％的溶剂；0.1％-45％wt％的交联增粘剂；基于涂布液的总重量计。

根据需要，本发明的氟聚合物涂布液中还可也含有无机物，例如，但不限于：银，氧化银，铝，氧化铝，铜，氧化铜，氧化锌，氧化镁，氧化硅，陶瓷粉，石墨，碳黑，钛白粉，稀土元素，碳酸钙，硫酸钡，高岭土，云母，玻璃微珠，滑石粉，以及他们两种或多种的混合物。粒径可以是微米级的和/或是纳米级的。上述无机物可以占涂布液总量的大约0％-20％wt％；优选2％-10％wt％。

根据需要，本发明的氟聚合物涂布液中还可以含有功能添加剂，包括但不限于：聚丙烯酸及其酯，丙烯酸及其酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，丙丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，丙烯酸钠，聚甲基丙烯酸及其酯，甲基丙烯酸及其酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，聚乙烯亚胺，乙二胺，乙烯亚胺，丙烯酰胺，丙烯晴。抗紫外线剂，抗氧剂，无机染料，有机染料，反光材料，以及他们两种或多种的混合物、共聚物。

根据本发明的一个非限制性实施方案，本发明的氟聚合物涂布液包括：1％-20％wt％的氟聚合物；0.1％-20％wt％的交联增粘剂；0％-20％wt％的无机物；0％-30％wt％的功能添加剂；10％-98.9％wt％的溶剂；基于涂布液的总重量计。

本发明的氟聚合物涂布液也可以根据需要在其中加入表面活性剂，抗菌剂，着色剂，导电材料等物质。

本发明的氟聚合物涂布液的制造方法包括但不仅限于：采用可加热容器，先加入溶剂、氟聚合物进行搅拌，并加热至40℃-80℃。使氟聚合物充分溶解后，降温至常温。而后加入交联增粘剂，并充分搅拌，即得本发明之氟聚合物涂布液。

本发明需要还一方案的氟聚合物涂布液的制造方法包括但不限于：采用可加热容器，先加入溶剂、氟聚合物、无机物、添加剂进行搅拌，并加热至40℃-80℃。使氟聚合物充分溶解后，降温至常温。而后加入交联增粘剂，并充分搅拌，即得本发明之氟聚合物涂布液。

根据本发明需要氟聚合物涂布液；还可采用各类含氟单体与其它单体，和/或化合物，与交联增粘剂，通过现有技术已知的各类聚合方法进行共聚。也可得到本发明氟聚合物涂布液。

本发明的氟聚合物涂布液可以涂布于各类基材上，包括，但不限于：聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚酯(PET)，聚碳酸酯(PC)，聚氯乙烯(PVC)，聚酰胺(PA)，聚苯乙烯(PS)，乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)，聚乙烯醇(PVA)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，木材，ABS树脂，玻璃，铝，铁，钢，铜，水泥，石材，橡胶，纸，以及用他们制成的膜，片材，板材，中空制品。其涂层厚度为0.2-100μm。

本发明的氟聚合物涂布液可以优选印刷机涂布，涂布机涂布，干式复合机涂布，流延机涂布，刷涂，喷涂，辊涂，浸渍涂，网纹辊涂等公知的涂布方法涂布于基材上，可重复多次涂布。并且非必要的可以在该基材和氟聚合物涂层之间使用底涂层。

本发明的氟聚合物涂层，具有外观非常光亮，耐候性非常好，可在户外保持25年而不发生变化的特性。同时有着极好的耐化学药品性，可耐强酸、强碱和多数有机溶剂。耐水，自洁性优良，低摩擦系数，不粘，耐高低温，良好的自润滑性等。并具有很低的水蒸气透过率。

下面，以非限制性实施例来进一步说明本发明。

但应注意的是，这些实施例不应视为是对本发明的限制。在本申请说明书中，除非另有明确说明，所有份和百分比均基于重量。

实施例1：

按照下述配比，将聚偏氟乙烯(PVDF)和二甲基亚砜加入到可加热的容器中，并在搅拌下加热至50℃-60℃，完全溶解。待温度将至50℃-20℃后，加入交联增粘剂结构式①的产物，充分搅拌混合后得到涂布液(1)。该涂布液在10℃-40℃存放180天不产生凝胶现象，保存稳定性良好。

将涂布液(1)采用喷涂法涂于铝板上，常温固化30分钟，涂层厚度10μm。采用刀具将涂层分割成1cm的方格，使用胶带无法剥离。

实施例2：

按照下述配比，将四氟乙烯与乙烯共聚物(ETFE)和N-二甲基甲酰胺加入到可加热的容器中，并在搅拌下加热至50℃-60℃，完全溶解。待温度将至50℃-20℃后，加入交联增粘剂结构式②的产物，充分搅拌混合后得到涂布液(2)。该涂布液在10℃-40℃存放180天不产生凝胶现象，保存稳定性良好。

将涂布液(2)采用印刷机涂布到聚酯(PET)基材上，在线速度100m/min，涂层厚度20μm，下机后，使用胶带无法剥离。

实施例3：

按照下述配比，将聚偏氟乙烯(PVDF)和N-甲基吡咯烷酮，乙酸乙酯，(混合重量比1∶1)；钛白粉，抗氧剂加入到可加热的容器中，并在搅拌下加热至70℃-80℃，完全溶解。待温度将至30℃-20℃后，加入交联增粘剂结构式③的产物，充分搅拌混合后得到涂布液(3)。该涂布液在10℃-40℃存放180天不产生凝胶现象，保存稳定性良好。

将涂布液(3)采用辊涂法涂于钢板上，常温固化30分钟，涂层厚度35μm。采用刀具将涂层分割成1cm的方格，使用胶带无法剥离。

实施例4：

按照下述配比，将四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物(FEP)和醋酸正丁酯加入到可加热的容器中，并在搅拌下加热至50℃-60℃，完全溶解。待温度将至50℃-20℃后，加入交联增粘剂结构式①的产物，充分搅拌混合后得到涂布液(4)。该涂布液在10℃-40℃存放180天不产生凝胶现象，保存稳定性良好。

将涂布液(4)采用浸渍法涂于接线盒上，常温固化30分钟，涂层厚度30μm，使用胶带无法剥离。

实施例5：

按照下述配比，将聚氟乙烯(PVF)和二甲基甲酰胺，异氰酸酯，(混合重量比1∶1)；钛银粉，抗紫外线剂加入到可加热的容器中，并在搅拌下加热至60℃-70℃，完全溶解。待温度将至30℃-20℃后，加入交联增粘剂结构式③的产物，充分搅拌混合后得到涂布液(5)。该涂布液在10℃-40℃存放180天不产生凝胶现象，保存稳定性良好。

将涂布液(5)采用刷涂法涂于水泥板上，常温固化30分钟，涂层厚度40μm。采用刀具将涂层分割成1cm的方格，使用胶带无法剥离。

实施例6：

按照下述配比，将聚四氟乙烯(PTFE)和N-二甲基甲酰胺加入到可加热的容器中，并在搅拌下加热至50℃-60℃，完全溶解。待温度将至50℃-20℃后，加入交联增粘剂结构式②的产物，充分搅拌混合后得到涂布液(6)。该涂布液在10℃-40℃存放180天不产生凝胶现象，保存稳定性良好。

将涂布液(6)采用涂布机涂布到聚丙烯(PP)基材上，在线速度80m/min，涂层厚度20μm，下机后，使用胶带无法剥离。

实施例7：

按照下述配比，将聚三氟氯乙烯树脂(PCTFE)和环丁砜加入到可加热的容器中，并在搅拌下加热至40℃-60℃，完全溶解。待温度将至30℃-20℃后，加入交联增粘剂结构式③的产物，充分搅拌混合后得到涂布液(7)。该涂布液在10℃-40℃存放180天不产生凝胶现象，保存稳定性良好。

将涂布液(7)采用溶液流延涂布法涂布到纸上，涂层厚度0.8μm，下机后，使用胶带无法剥离。

实施例8：

按照下述配比，将乙烯三氟乙烯共聚物(F30)和二甲基乙酰胺，丙酮，(混合重量比1∶1)；氧化铝，反光材料加入到可加热的容器中，并在搅拌下加热至70℃-80℃，完全溶解。待温度将至50℃-30℃后，加入交联增粘剂结构式①的产物，充分搅拌混合后得到涂布液(8)。该涂布液在10℃-40℃存放180天不产生凝胶现象，保存稳定性良好。

将涂布液(8)采用网纹辊涂法涂于聚苯乙烯(PS)上，常温固化30分钟，涂层厚度15μm，使用胶带无法剥离。

实施例9：

按照下述配比，将三氟氯乙烯-偏氟共聚物(F-23)和乙酸乙酯加入到可加热的容器中，并在搅拌下加热至40℃-60℃，完全溶解。待温度将至30℃-20℃后，加入交联增粘剂结构式①的产物，充分搅拌混合后得到涂布液(9)。该涂布液在10℃-40℃存放180天不产生凝胶现象，保存稳定性良好。

将涂布液(9)采用喷涂法涂于玻璃上，常温固化30分钟，涂层厚度15μm。采用刀具将涂层分割成1cm的方格，使用胶带无法剥离。

实施例10：

按照下述配比，将四氟乙烯与全氟烷基乙烯醚的共聚物(PFA)和丁酮，异氰酸酯，(混合重量比1∶1)；玻璃微珠，有机染料加入到可加热的容器中，并在搅拌下加热至50℃-70℃，完全溶解。待温度将至40℃-30℃后，加入交联增粘剂结构式③的产物，充分搅拌混合后得到涂布液(10)。该涂布液在10℃-40℃存放180天不产生凝胶现象，保存稳定性良好。

将涂布液(10)采用干式复合机涂于聚碳酸酯(PC)上，常温固化30分钟，涂层厚度20μm，使用胶带无法剥离。

Claims

1.氟聚合物涂布液，其组分包含：氟聚合物；溶剂；和交联增粘剂。

2.权利要求1的氟聚合物涂布液，其中所述氟聚合物选自聚四氟乙烯(PTFE)，四氟乙烯与全氟烷基乙烯醚的共聚物(PFA)，四氟乙烯与六氟丙烯的共聚物(FEP)，四氟乙烯与乙烯共聚物(ETFE)，聚三氟氯乙烯树脂(PCTFE)，低分子量聚四氟乙烯，聚偏氟乙烯(PVDF)，聚氟乙烯(PVF)，乙烯三氟乙烯共聚物(F30)，四氟乙烯偏氟乙烯共聚物(F-24)，三氟氯乙烯-偏氟共聚物(F-23)，FEVE及其混合物的一种或多种。

3.权利要求1的氟聚合物涂布液，其中所述溶剂选自：氯仿，丙酮，丁酮，乙酸乙酯，醋酸正丁酯，二甲基亚砜，环丁砜，二甲基甲酰胺，N-二甲基甲酰胺，二甲基乙酰胺，乙酰胺，甲酰胺，N-甲基吡咯烷酮，异氰酸酯，甲苯，乙二胺，氨水，水，及其混合物的一种或多种。

4.权利要求1的氟聚合物涂布液，其中所述交联增粘剂，优选选自：产物的化学结构式表示为：①

上述三种的一种或多种。

5.权利要求1的氟聚合物涂布液，其包含：

1％-50％wt％的氟聚合物；5％-98.9％wt％的溶剂；0.1％-45％wt％的交联增粘剂；基于涂布液的总重量计。

6.权利要求1的氟聚合物涂布液，还含有无机物，优选选自：银，氧化银，铝，氧化铝，铜，氧化铜，氧化锌，氧化镁，氧化硅，陶瓷粉，石墨，碳黑，钛白粉，稀土元素，碳酸钙，硫酸钡，高岭土，云母，玻璃微珠，滑石粉，以及他们两种或多种的混合物。

7.权利要求1的氟聚合物涂布液，还含有功能添加剂，优选选自：聚丙烯酸及其酯，丙烯酸及其酯，丙烯酸甲酯，丙烯酸乙酯，丙烯酸丁酯，丙丙烯酸羟乙酯，丙烯酸羟丙酯，丙烯酸钠，聚甲基丙烯酸及其酯，甲基丙烯酸及其酯，甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，乙醇胺，二乙醇胺，三乙醇胺，聚乙烯亚胺，乙二胺，乙烯亚胺，丙烯酰胺，丙烯晴。抗紫外线剂，抗氧剂，无机染料，有机染料，反光材料，以及他们两种或多种的混合物、共聚物。

8.权利要求6-7的氟聚合物涂布液，包含：

1％-20％wt％的氟聚合物；0.1％-20％wt％的交联增粘剂；0％-20％wt％的无机物；0％-30％wt％的功能添加剂；10％-98.9％wt％的溶剂；基于涂布液的总重量计。

9.权利要求1-5的氟聚合物涂布液的制造方法是：

采用可加热容器，先加入溶剂、氟聚合物进行搅拌，并加热至40℃-80℃。使氟聚合物充分溶解后，降温至常温。而后加入交联增粘剂，并充分搅拌，即得本发明之氟聚合物涂布液。

10.权利要求6-8的氟聚合物涂布液的制造方法是：

采用可加热容器，先加入溶剂、氟聚合物、无机物、添加剂进行搅拌，并加热至40℃-80℃。使氟聚合物充分溶解后，降温至常温。而后加入交联增粘剂，并充分搅拌，即得本发明之氟聚合物涂布液。

11.由权利要求1-8任一项的氟聚合物涂布液得到的氟涂层，其基材优选选自：聚乙烯(PE)，聚丙烯(PP)，聚酯(PET)，聚碳酸酯(PC)，聚氯乙烯(PVC)，聚酰胺(PA)，聚苯乙烯(PS)，乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)，聚乙烯醇(PVA)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，木材，ABS树脂，玻璃，铝，铁，钢，铜，水泥，石材，橡胶，纸，以及用他们制成的膜，片材，板材，中空制品。其涂层厚度为0.2-100μm。

12.由权利要求1-8项的氟聚合物涂布液得到的涂层，其涂布方法优选选自：采用涂布机，干式复合机、印刷机涂布，溶液流延涂布，刷涂，辊涂，浸渍涂，喷涂，网纹辊涂。可重复多次涂布。