全氟碳涂料——綠色環(huán)保涂料的代表

1、中國涂料在線全氟碳涂料——綠色環(huán)保涂料的代表全氟碳涂料——綠色環(huán)保涂料的代表周曉東孫道興(青島科技大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院山東266042)摘要:本文簡(jiǎn)述了全氟碳涂料的特性、應(yīng)用及發(fā)展前景指出全氟碳涂料必將成為綠色環(huán)保涂料的代表之一。關(guān)鍵詞:全氟碳涂料環(huán)保涂料應(yīng)用前景隨著涂料工業(yè)的發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)對(duì)各種涂料的性能和應(yīng)用要求越來越高高效、環(huán)保、無毒、水性和低VOC將成為未來涂料工業(yè)的發(fā)展方向和主流。2003年6月5日是第31個(gè)世界環(huán)

2、境日國家環(huán)保總局發(fā)布了《2002年中國環(huán)境狀況公報(bào)》指出:化工行業(yè)要通過清潔生產(chǎn)達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的良好結(jié)合以解決環(huán)境污染與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展的矛盾可見綠色環(huán)保涂料對(duì)未來的環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展意義重大[1]。而作為綠色環(huán)保涂料的典型代表全氟碳涂料以高效、環(huán)保、無毒和應(yīng)用廣泛等特點(diǎn)在最近十年的應(yīng)用、研究中得到了較大發(fā)展。1全氟碳涂料概述及其特性1.1全氟碳涂料概述所謂全氟碳涂料是指在涂料的制備過程中引入全氟基團(tuán)Rf利用Rf中氟元素特殊的性

3、能賦予全氟碳涂料各項(xiàng)優(yōu)異的特性。引入全氟基團(tuán)的方法很多可以直接利用傳統(tǒng)的含氟聚合物(見表1)直接制備得到全氟碳涂料也可以首先制備全氟碳單體再進(jìn)行溶液或乳液聚合最終制得全氟碳涂料。相比較而言后一種方法制得的全氟碳涂料性能優(yōu)于前一種方法因此近年來全氟碳涂料的制備、應(yīng)用研究主要集中于后一種方法。由于我國全氟碳化合物的研究起步較晚因此全氟碳單體的種類和應(yīng)用局限性較大文獻(xiàn)報(bào)道并不多主要分為全氟丙烯酸酯單體[3～4]和全氟聚氨酯單體[5]兩大類但都

4、停留在實(shí)驗(yàn)室階段并沒有形成工業(yè)化。國外該領(lǐng)域的研究80年代已經(jīng)形成商業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)和消費(fèi)主要集中于歐洲、美國及日本等發(fā)達(dá)國家例如3M公司DuPont公司Hoechest公司旭硝子公司大金工業(yè)公司和大坂有機(jī)化學(xué)公司等[6]。表1含氟聚合物的分類舉例[2]1.2全氟碳涂料的特性中國涂料在線2.3皮革防水防油全氟碳涂料可用于纖維、造紙、皮革等領(lǐng)域用作防水防油劑這主要是由于全氟碳涂料中含有極性全氟碳鏈能夠在皮革表面形成一層致密的氟化表面

5、層特別是全氟基團(tuán)Rf既憎水又憎油因此使水或油難于親和從而使處理后的皮革在具有防水防油性能的同時(shí)皮革的天然質(zhì)地保持不變?nèi)跃哂辛己玫耐笟庑约叭彳浀氖指械?。馮美娟[13]研究了全氟烷基配合型、氟硅和氟碳型皮革防水、防油劑的組成和性能認(rèn)為皮革防水、防油劑的作用機(jī)理主要是在皮革表面形成致密的表面層防止水或油進(jìn)一步向皮革滲透達(dá)到防水、防油的目的。該防水、防油劑所含有的全氟基團(tuán)可降低皮革表面張力使皮革表面纖維和內(nèi)部結(jié)合從而達(dá)到防水、防油、防污的“三防

6、”目的并使皮革仍保持自身的天然特性。九保元伸、柏木正人[14]研究了含氟防水防油劑在纖維、造紙、皮革等領(lǐng)域的應(yīng)用對(duì)于氟碳系列防水、防油劑的加工性能低溫焙烘性、防縮劑的適用性和易去污性的加工實(shí)例進(jìn)行了介紹并探討了該類防水、防油劑的作用機(jī)理。2.4表面活性劑領(lǐng)域含氟表面活性劑是氟精細(xì)化工產(chǎn)品中重要的特色產(chǎn)品之一具有優(yōu)良的耐熱性和化學(xué)穩(wěn)定性表面活性高用量少能明顯地改善介質(zhì)的潤(rùn)濕、滲透、乳化及流平性能同時(shí)還具有卓越的憎水、憎油及防污功能因此含氟

7、表面活性劑已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化工、機(jī)械、電子、石油、紡織、造紙、照相、油墨等工業(yè)及家庭用品和其他領(lǐng)域[15]。表2對(duì)含氟表面活性劑、碳?xì)浔砻婊钚詣?、硅表面活性劑的性能進(jìn)行了比較由于含氟表面活性劑的特殊性能因而可用于普通表面活性劑不能使用的特殊領(lǐng)域。目前含氟表面活性劑的生產(chǎn)主要集中于美國的3M、Dupont公司英國的ICI公司法國的Atochem公司德國的Hoechst、Bayer公司瑞士的CibaGeigy公司日本的旭硝子、大金、大日本油墨

8、、Neos公司等。我國由于開發(fā)和應(yīng)用的投入不夠因此無論產(chǎn)品的數(shù)量、質(zhì)量以及應(yīng)用領(lǐng)域都不及發(fā)達(dá)國家。表2含氟、含硅與碳?xì)浔砻婊钚詣┑男阅軐?duì)比朱瑤等人[16]在典型的碳氟表面活性劑全氟辛酸鈉中加入無表面活性的有機(jī)銨鹽構(gòu)成全氟辛酸鈉三甲胺三乙胺的混合體系可以使原本表面活性不高的全氟辛酸鈉的表面活性大大提高并且隨著有機(jī)銨鹽加入量的增多其活性也隨之提高很多這在實(shí)際應(yīng)用中意義很大。汪先義等人[17]研究了全氟磺酸系列表面活性劑FC911陽離子表面活