关键词：氟树脂；粘结剂；水性不粘涂料

    0 引言

    不粘涂料是一种涂层表面不易被其他粘性物质所粘附或粘着后易被除去的特种涂料。此种涂料因其所形成涂层的表面能极低、摩擦系数小、易滑动等防粘性特点，被广泛应用于家用电器、烹饪厨具、汽 车、机械、化工等行业。按涂料的介质与状态不同， 不粘涂料可分为水性、溶剂型和粉末等类型 。水性 不粘涂料由于所含有机溶剂少，安全性好，环境污染 小，因此最受用户欢迎，产量也最大。不粘涂料近年来世界需求量以每年 20 ％～ 25 ％的速度增加。我国不粘涂料的研究开发还处于起步阶段，产品也较少，远远无法满足国内的需求。基于此，本文着重探讨由氟树脂和粘结剂为主要原料配制水性不粘涂料的基本思路，并对成膜机理及主要影响因素进行适 当的分析。

    1 水性不粘涂料基本成膜物质及成膜原理

    1 ． 1 氟树脂

    不粘涂料的基本成膜物质为氟树脂与粘结剂。 氟树脂的选择对不粘涂料的不粘性能起着至关重要 的作用。氟树脂种类很多，在诸多的氟树脂中，聚四氟乙烯 (PTFE) 摩擦系数最小，因而 PTFE 为不粘涂 料的首选氟树脂。为得到更好的涂层性能或便于施 工，一般在 PTFE的基础上，添加如四氟乙烯一全氟烷基乙烯基醚共聚物 (PFA) 或四氟乙烯一六氟丙烯 共聚物 (FEP) 等树脂，故不粘涂料所用氟树脂一般是以PTFE 为主的混合物。

    PTFE 的分子结构为—CF2—CF2—。由于分子中的碳链周围被电负性极强的氟原子所包围，形成了稳定的C— F 键，要使此键断裂，需要 500 J 以上的 热能，因而PTFE的耐热性极为优良。同时由于它能 遮蔽主链上的 c 原子，这样就使其表面呈惰性，几乎所有粘性物质都不能粘附在此表面上，也不能用普通方法进行粘合。在 PTFE 分子中，氟原子间相 互排斥力大， C — F 分子链的空间排列呈螺旋形，这 样分子链比较僵硬，融熔粘度很高。虽然 PTFE 的分子链僵硬，分子间却容易滑移，这一特性赋予PTFE 有益的自润滑性和低摩擦系数 】。

    PTFE结构规整，结晶度高，常温条件下几乎不溶于任何溶剂；且熔融温度高，熔融粘度大，涂层流 动性不好，直接影响不粘涂层的不粘性。基于以上 原因，一般不粘涂料所用氟树脂是PTFE与其它氟树脂的混合物，如： FEP 、 PFA 等。 FEP 与 PTFE 相比，优点是熔体流动性较好，结晶度较低，从而使所形成的涂层孔隙率较低，特别适合烘烤食品厂的湿热环境。 PFA 具有十分接近于 PTFE的耐化学品性和热稳定性，但 PFA 的韧性高于PTFE，可改善涂层的耐磨性。添加 PFA 可阻止涂膜表面大晶体区的形成。通 常添加 40wt ％ 以上的 PFA 就有明显的效果。然而，PTFE 与 FEP 的混溶性有限，在各聚合物分离的部分会形成结晶区，有时会产生涂膜缺陷。大的孔隙和涂 膜缺陷在一种用于防止底材透水和／或透气的涂层中 是不允许的。这些缺陷在很大程度上与氟聚合物的 组成有关，也可能与涂料配方中的其它成分有关。使用涂料的方法和条件在控制涂膜的结构中也很重 要 ( 如冷却速度 ) 。添加象 FEP 和 PFA 这样的共聚物 因其结晶度较低，有助于形成比用纯 PTFE 渗透性 较低非晶态程度较高的涂层。因此，不粘涂料中PTFE与 FEP 或 PFA 混合可提高涂膜的防渗透性，阻止了气泡或腐蚀斑点等缺陷的产生 。

    由于氟聚合物几乎不溶于任何溶剂，可将其制 成水分散体。要求微粉粒径达到微米级，且由于氟聚合物表面能极低，要求用特殊表面活性剂润湿其表面，形成稳定的水性 VFFE 分散体。水性 PTFE分散体不可直接涂覆于经表面处理后的基材表面。这是由于 PTFE 表面能极低，高温熔融冷却后形成的 涂层附着力不良，因而需要与底材附着力好的粘结剂，可以说，不粘涂层是氟树脂与粘接剂组成的 高分子合金。

    1 ． 2 不粘涂料用粘结成分

    不粘涂料中粘结成分的主要作用是使氟树脂附着在基材上，而且对氟树脂进行改性，强化涂层的各种性能，使氟树脂的特殊功能充分发挥。氟树脂具 有优异的防粘性、自润滑性、耐热性等，但由于其特殊的分子结构，氟树脂不能以单一的成膜物用于涂 料。需在不粘涂料中加入粘结成分来增强氟树脂不 粘涂层的附着力、硬度、耐久性等性能。在溶剂型不 粘涂料中，通常加入聚醚砜树脂、有机硅树脂、环氧 树脂。若使用温度不高，可采用丙烯酸树脂。在对水性不粘涂料要求较高的使用温度时，则较多使用聚 苯硫醚树脂和聚酰胺酰亚胺 (PAI) 。

    PAI 是在聚酰亚胺分子中引入酰胺键制得的产物，是主链上兼有酰胺和酰亚胺基团的芳香族非晶 型聚合物，玻璃化温度 Tg 较高。 PAI 的摩擦系数较低，在高温下也具有较好的耐磨性。 PAI 与 PTFE具有良好的相容性，两者复配的范围广，这有利于开发 不同组成的不粘涂料以满足各种需要。除上述特点外，作为不粘涂料的粘结成分 PAI 还有以下特点：把 PAI 制成水溶液，与水形成单相均一体，有利于制备水性涂料；它在涂料中所占的比例虽少，却能把 PTFE牢固附着于基材上；涂膜流平性、触变性良好，涂层光滑度高；对颜料的分散性好，着色容易。由于 PAI 用于水性不粘涂料有较多优势，许多外国公司的水性不粘涂料均采用了 PAI 作为粘结成分。含有 PAI 的不粘涂料可以制成单层、双层涂覆型涂料， 通用的涂料设备就可以满足制漆的需要。