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聚四氟乙烯(PTFE)是一种性能优良的高分子聚合物,具有广泛的用途。它具有优异的高、低温性能和化学稳定性,很好的电绝缘性、非粘附性、耐候性,不燃烧和良好的润滑性。其用途涉及航空航天、石油化工、机械、电子、建筑、轻纺织等工业部门,成为现代科学技术军工和民用解决许多关键技术和提高生产技术水平不可缺少的材料。但是聚四氟乙烯的表面能极低,给涂层对基材的附着造成困难,所以聚四氟乙烯单独在涂料中的应用受到限制。针对聚四氟乙烯对金属附着力差的问题,通过查阅资料,找到可以与聚四氟乙烯性能相匹配的粘接性能优异的树脂粘接剂,即耐高低温性能和防腐性能与聚四氟乙烯相接近的树脂粘接剂,通过加入粘接剂树脂对其进行改性处理,在保持了聚四氟乙烯基本性能的基础上,将聚四氟乙烯牢固的粘接于基体上,保证其附着力为一级,拓宽了聚四氟乙烯涂层的应用领域。
实验选用的与聚四氟乙烯性能相匹配的粘接剂为聚苯硫醚(PPS)和聚酰亚胺(PI),通过理论分析确定了PTFE-PPS、PTFE-PI、PTFE-PPS-PI三种涂料配方,通过理论分析和试验确定了分散性良好的溶剂和较适合的涂覆方法,制备了三种PTFE复合涂层,对涂层的性能进行了测试,并通过扫描电镜和X射线能谱分析对涂层的微观结构进行了观察分析,初步得出以下结论:①采用去离子水为主,辅以乙醇、二甲基甲酰胺、十二烷基磺酸钠,可配制成用于分散PTFE-PPS、PTFE-PI、PTFE-PPS-PI涂料的混合溶剂,其分散性良好。②采用碱洗除油→酸洗除锈→中和调整→磷化→钝化的前处理工艺和底层、中间层、面层采用不同烧结温度和时间的塑化工艺可制备性能良好的PTFE复合涂层。③采用“逐层过渡”工艺制备的PTFE-PPS涂层与PTFE-PI涂层柔韧性不好,且“逐层过渡”工艺需要多层涂覆,较为麻烦,更重要的是多次烧结会降低底层粘接剂PPS/PI与基体的粘接强度。④使用PPS+PI复合粘接剂的PTFE-PPS-PI涂层,在粘接剂用量很少的情况下仍可保证涂膜附着力为一级,同时使涂层配方变为底层+面层,减少涂装→干燥→烧结工序,更容易保证最终涂膜性能。并且简单的底层+面层组合,可显著提高涂层可施工性。当PTFE:(PPS+PI)=75:25,PPS:PI=80:20时,所制备的PTFE-PPS-PI涂层性能最好,在粘接剂用量较少的情况下,附着力为一级,柔韧性为1mm,冲击强度50kg·cm。⑤在PTFE-PPS-PI复合粘接剂涂层中,PPS+PI复合粘接剂组合PPS的粘接性能好于PI。⑥粘接剂用量的减少,聚四氟乙烯树脂用量的增加的确可以改善涂层柔韧性,使涂层柔韧性最1mm。当PTFE:(PPS+PI)=65:35或当PTFE:(PPS+PI):MoS2=65:30:5时PTFE-PPS-PI复合粘接剂涂层的柔韧性即可内的片晶之间。这种均匀分散可以使PTFE-PI涂层具有良好的附着力。PTFE-PPS-PI涂膜底漆(涂层配比为PTFE:PPS+PI=65:35,PPS:PI=80:20)下表面相态结构为PTFE与PPS形成两种结晶的共混体系,PI是均匀分散于达到1mm。⑦将制备的试样做大气暴露试验,至今9个月多涂膜无变化;将制备的试样做耐盐雾试验,PTFE-PPS-PI涂层可通过96小时盐雾试验,而不发生变化。由于涂装工艺水平有限,本实验所制备的涂膜耐强化学介质腐蚀性能有待改进。PTFE-PPS-PI涂层体系耐骤冷骤热性能良好。⑧由于热塑性PI在缩合反应中放出小分子挥发性气体,粘接剂中含有PI成分的涂层底漆在烧结后表面会有气孔,且以PTFE为主要成膜物质的面漆会有肉眼不可视微孔存在,所以PTFE-PI、PTFE-PPS-PI涂层不适于用做防腐涂膜。⑨PTFE-PPS涂膜底漆(涂层配比为PTFE:PPS=65:35)下表面相态结构为晶态-晶态共混合金体系。PTFE与PPS分别生成两种不同结晶。PTFE球晶与PPS球晶分散较均匀,这种相态结构可以带给涂层良好的附着力。PTFE+PI涂膜底漆(涂层配比为PTFE:PI=65:35)下表面相态结构为晶态-无定形态共混体系,PTFE球晶充满整个本体,PI是均匀地分散于PTFE球晶PTFE、PPS球晶内的片晶之间。由于PI、PPS均具有苯环结构,有较好的相容性,PI应较多分散于PPS球晶的片晶之间。PTFE-PPS-PI涂层的SEM照片清晰的显现了PTFE-PPS和PTFE-PI涂层底面的相态结构,PPS与PI间良好的相容性必然会使PTFE更多的富集于表层,带来“自分层”效应,PPS、PI复合粘接剂的协同作用,在PTFE与粘接剂树脂在相同的质量配比条件下,可以带给PTFE-PPS-PI涂层较PTFE-PPS涂层和PTFE-PI涂层更好的附着力。