[發明專利]一種提高聚四氟乙烯樹脂乳液臨界開裂膜厚的方法及改性聚四氟乙烯樹脂乳液在不粘涂層上的應用

有效

• 申請號: 200910152730.2
• 申請日: 2009-09-28
• 公開（公告）號: CN102002201A
• 公開（公告）日: 2011-04-06
• 發明（設計）人: 關建安;畢大武;史航;王錫銘
• 申請（專利權）人: 浙江鵬孚隆科技有限公司
• 主分類號: C08L27/18
• 分類號: C08L27/18;C08K5/5415;C08K5/5419;C09D127/18;C09D7/12;B05D3/02
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 梁寅春

技術領域

本發明涉及一種提高聚四氟乙烯樹脂乳液臨界開裂膜厚(即臨界膜厚)的方法，以及由此得到的不粘涂層。

背景技術

氟樹脂是分子結構中含有氟原子的一類高分子聚合物，具有優異的耐高低溫性能、介電性能、化學穩定性、耐候性、不燃性、不粘性和低的摩擦系數等特性，是國民經濟各部門，特別是尖端科學技術和國防工業不可缺少的重要材料。氟樹脂的主要品種有聚四氟乙烯(PTFE)、聚三氟氯乙烯(PCTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)、乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)、聚氟乙烯(PVF)、四氟乙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物(俗稱可熔性聚四氟乙烯，PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚物(俗稱氟塑料46，FEP)、四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物等。

1958年以聚四氟乙烯樹脂乳液為主要原料制成的水性氟樹脂(以下氟樹脂除特別指明，特指聚四氟乙烯樹脂乳液)不粘涂料問世以來，就以其獨特的物化性能廣泛的應用于炊具、家用電器、防化學腐蝕、工業配件等各個領域，目前僅我國不粘涂料的市場年需求量在20000t左右。

但是由于氟樹脂在經過加熱干燥并冷卻的連續溫度變化時，氟樹脂分子鏈的應力松弛趕不上溫度的變化，就會在聚合物內部產生殘余應力。尤其在表面層當中殘余應力和干燥過程中表面的收縮力共同作用，當此作用力超過材料的抗拉強度時就會產生裂紋。另外在工業加工過程中，由于氟樹脂的熔體黏度非常高，即使在熔融狀態下也無法流動，所以無法很好的填補在燒結過程中的體積減少和空隙。氟樹脂乳液的臨界開裂膜厚(本發明中簡稱臨界膜厚)定義為在不出現裂紋的情況下單次涂覆氟樹脂所能達到的最高干膜涂膜厚度。氟樹脂臨界膜厚值越大，表明該氟樹脂涂膜可以涂覆越厚，其超群的性能更能得到體現。

至今不粘涂料生產廠家沒有很好的方法解決不粘涂料涂層(表面層或中間層)的氟樹脂臨界膜厚問題，使得水性氟樹脂不粘涂料在外觀、操作性、耐腐蝕性等方面存在缺點和局限性。

發明內容

本發明是為了解決已有技術中氟樹脂臨界開裂膜厚值小的問題，為此提供本發明的一種提高聚四氟乙烯樹脂乳液臨界開裂膜厚的方法及改性聚四氟乙烯樹脂乳液在不粘涂層上的應用，本發明所述方法能有效提高聚四氟乙烯樹脂乳液臨界開裂膜厚值，本發明的方法提供了一種改性聚四氟乙烯樹脂乳液，用該改性聚四氟乙烯樹脂乳液涂覆得到的不粘涂層具有良好性能。

本發明采用的技術方案其特殊之處是將烷氧基硅烷在常溫常壓條件下添加到聚四氟乙烯樹脂乳液中，攪拌均混，得到改性聚四氟乙烯樹脂乳液用于涂膜，所述烷氧基硅烷通式為：R’_y?Si(OR)_4-y，其中R’為苯基、甲基或乙基，OR為甲氧基或乙氧基，y＝0或1；所述烷氧基硅烷添加量以重量計為聚四氟乙烯樹脂乳液固含量(重量)的2.5～15％。

所述烷氧基硅烷為四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷。

所述烷氧基硅烷優選為甲基三甲氧基硅烷。

本發明所述攪拌均混是以攪拌轉速10～20轉/分，攪拌時間30～50分鐘為宜。

本發明所述的改性聚四氟乙烯樹脂乳液在不粘涂層上的應用，其特殊之處是用所述改性聚四氟乙烯樹脂乳液涂覆于底涂層之上燒結得到不粘涂層。

所述燒結是在380℃～400℃下烘烤5～10分鐘。

本發明人經研究發現，將烷氧基硅烷在常溫常壓條件下添加到以水分散體形式存在的氟樹脂(以下氟樹脂除特別指明，特指聚四氟乙烯樹脂乳液)中低速(10～20轉/分)攪拌(避免快速，防止乳液破乳)30～50分鐘，烷氧基硅烷會慢慢在水中水解并部分縮合，在氟樹脂干燥過程中進一步縮合形成網狀納米結構粒子，在氟樹脂中起到支撐、包覆和填補作用，緩沖和消除氟樹脂內部殘余應力，從而提高氟樹脂臨界開裂膜厚。所述烷氧基硅烷添加量以重量計為氟樹脂固含量(重量)的2.5～15％；小于2.5％時，其網狀納米結構粒子不能很好的起到支撐，包覆和填補的作用，提高氟樹脂臨界開裂膜厚不明顯；大于15％時，氟樹脂臨界開裂膜厚無明顯增大。氟樹脂乳液的臨界膜厚值一般為8～10μm，而添加烷氧基硅烷后，其臨界膜厚值可提高至15μm以上，最高可達35μm左右。具體反應機理如下：

水解反應：

R’_ySi(OR)_4-y+H₂O→R’_ySi(OH)(OR)_3-y+ROH