氟硅材料ppt课件

1、氟硅资料的合成与运用第一节第一节 氟树脂氟树脂第二节第二节 硅树脂硅树脂第三节第三节 氟硅聚合物的合成氟硅聚合物的合成第四节第四节 结结 语语 第一节第一节 氟树脂氟树脂一概一概 述述 氟树脂又称氟碳树脂，是指主链或侧链的碳链上含有氟原子的合氟树脂又称氟碳树脂，是指主链或侧链的碳链上含有氟原子的合成高分子化合物。氟树脂可以加工成塑料制品通用塑料和工程塑成高分子化合物。氟树脂可以加工成塑料制品通用塑料和工程塑料，加强塑料玻璃钢等和涂料等产品。以氟树脂为根底制成的料，加强塑料玻璃钢等和涂料等产品。以氟树脂为根底制成的涂料称为简称氟碳涂料。涂料称为简称氟碳涂料。 由于氟元素的引入，使含氟聚合物化学性

2、质极其稳定，氟树脂涂由于氟元素的引入，使含氟聚合物化学性质极其稳定，氟树脂涂料那么表现出优良的热稳定性、耐化学品性以及超耐候性，是迄今发料那么表现出优良的热稳定性、耐化学品性以及超耐候性，是迄今发现的耐候性最好的户外涂料，耐用年数在现的耐候性最好的户外涂料，耐用年数在20年以上普通的高装饰性、年以上普通的高装饰性、高耐候性的丙烯酸聚氨醋涂料、丙烯酸有机硅涂料，耐用年数普通为高耐候性的丙烯酸聚氨醋涂料、丙烯酸有机硅涂料，耐用年数普通为510年，有机氟硅聚酯涂料最高也只需年，有机氟硅聚酯涂料最高也只需1015年。年。 二氟树脂的开展二氟树脂的开展国际上，从氟塑料根底上开展起来的涂料种类主国际上，从

3、氟塑料根底上开展起来的涂料种类主要有三种：要有三种： 第一种是以美国杜邦公司为代表的热熔型氟第一种是以美国杜邦公司为代表的热熔型氟涂料特氟龙系列不粘涂料，主要用于不粘锅、涂料特氟龙系列不粘涂料，主要用于不粘锅、不粘餐具及不粘模具等方面；不粘餐具及不粘模具等方面； 第二种是是以美国阿托第二种是是以美国阿托-菲纳公司消费的聚偏菲纳公司消费的聚偏氟乙烯树脂氟乙烯树脂PVDF为主要成分的建筑氟涂料，为主要成分的建筑氟涂料，具有超强耐候性，主要用于铝幕墙板；具有超强耐候性，主要用于铝幕墙板； 第三种是第三种是1982年日本旭硝子公司推出的热固年日本旭硝子公司推出的热固性氟碳树脂性氟碳树脂FEVE，FEV

4、E由三氟氯乙烯由三氟氯乙烯CTFE和烷烯基醚共聚制得，其涂料可常温暖中温固和烷烯基醚共聚制得，其涂料可常温暖中温固化，可在建筑及野外露天大型物件上现场施工。化，可在建筑及野外露天大型物件上现场施工。2019年以后，杜邦公司开发了氟弹性体氟橡年以后，杜邦公司开发了氟弹性体氟橡胶，以后又开展了液态包括水性氟碳弹胶，以后又开展了液态包括水性氟碳弹性体，产生了溶剂型和水性氟弹性体涂料。性体，产生了溶剂型和水性氟弹性体涂料。三氟资料在我国的开展三氟资料在我国的开展 我国氟树脂涂料是在自创国外先进技术的我国氟树脂涂料是在自创国外先进技术的根底上开展起来的，自根底上开展起来的，自20世纪世纪90年代初期引进

5、年代初期引进日本旭硝子涂料树脂株式会社消费的常温固化日本旭硝子涂料树脂株式会社消费的常温固化氟碳树脂涂料，开场用于上海高速公路、桥梁氟碳树脂涂料，开场用于上海高速公路、桥梁工程。工程。1990年代后期开场在国内建厂消费。目年代后期开场在国内建厂消费。目前年消费才干估计到达前年消费才干估计到达1.2万吨左右，已大量运万吨左右，已大量运用于防腐、高速公路、铁路桥梁、交通车辆、用于防腐、高速公路、铁路桥梁、交通车辆、船舶及海洋工程设备等领域。船舶及海洋工程设备等领域。 四合成氟树脂的单体和聚合物四合成氟树脂的单体和聚合物 合成氟树脂的单体主要有四氟乙烯、三氟氯乙烯、氟乙烯、六氟丙烯等。合成氟树脂的单

6、体主要有四氟乙烯、三氟氯乙烯、氟乙烯、六氟丙烯等。 氟树脂主要包括聚四氟乙烯氟树脂主要包括聚四氟乙烯PTFE、聚氟乙烯、聚氟乙烯PVF、乙烯、乙烯-三氟氯三氟氯乙烯共聚物乙烯共聚物(ECTFE)等，其中以四氟乙烯均聚物及共聚物最为常见。等，其中以四氟乙烯均聚物及共聚物最为常见。 下面以聚四氟乙烯为例下面以聚四氟乙烯为例 1、单体的制备、单体的制备 四氟乙烯四氟乙烯TFE是一种无色无味的气体，沸点、熔点都很低。在室温是一种无色无味的气体，沸点、熔点都很低。在室温下处置四氟乙烯很不平安，四氟乙烯的主要消费方法是以氟石萤石原料，下处置四氟乙烯很不平安，四氟乙烯的主要消费方法是以氟石萤石原料，使之与硫

7、酸作用生成氟化氢，氟化氢与三氯甲烷作用生成二氟一氯甲烷，高温使之与硫酸作用生成氟化氢，氟化氢与三氯甲烷作用生成二氟一氯甲烷，高温下二氟一氯甲烷裂解生成四氟乙烯，再经脱酸枯燥提纯即得四氟乙烯。下二氟一氯甲烷裂解生成四氟乙烯，再经脱酸枯燥提纯即得四氟乙烯。 2、聚合物的合成、聚合物的合成 聚四氟乙烯聚四氟乙烯PTFE由四氟乙烯单体由四氟乙烯单体TFE聚合而成，聚合机理属自在聚合而成，聚合机理属自在基聚合。聚合过程普通在水介质中进展，既可在基聚合。聚合过程普通在水介质中进展，既可在30以下的低温下用氧化复原以下的低温下用氧化复原体系引发，也可在较高温度下用过硫酸盐来引发。体系引发，也可在较高温度下用

8、过硫酸盐来引发。 聚合过程为：首先过硫酸钾加热分解成自在基：而后四氟乙烯溶解在水相聚合过程为：首先过硫酸钾加热分解成自在基：而后四氟乙烯溶解在水相中，与四氟乙烯反响生成新的自在基；经过链增长，自在基水解成羟端基和羧中，与四氟乙烯反响生成新的自在基；经过链增长，自在基水解成羟端基和羧端基自在基，最后链增长终止，最终生成端羧基聚合物。端基自在基，最后链增长终止，最终生成端羧基聚合物。 五氟树脂的分类与运用五氟树脂的分类与运用 经过近经过近30年的开展年的开展, 氟树脂涂料已构成一系列以聚四氟乙烯氟树脂涂料已构成一系列以聚四氟乙烯(PTFE)、聚、聚偏氟乙烯偏氟乙烯(PVDF)、聚全氟乙丙等氟树脂为

9、基料的多种牌号和用途的氟碳涂料。、聚全氟乙丙等氟树脂为基料的多种牌号和用途的氟碳涂料。 按形状的不同可分为按形状的不同可分为:水分散型、溶剂分散型、溶液蒸发型、可交联固化水分散型、溶剂分散型、溶液蒸发型、可交联固化溶液型、粉末涂料。溶液型、粉末涂料。 按固化温度的不同可分为：高温固化型按固化温度的不同可分为：高温固化型(180以上以上)、中温固化型、常温、中温固化型、常温固化型。固化型。 按组成涂料树脂的不同可分为：聚四氟乙烯按组成涂料树脂的不同可分为：聚四氟乙烯PTFE涂料、聚三氟氯涂料、聚三氟氯乙烯乙烯(PCTFE)涂料、聚氟乙烯涂料、聚氟乙烯(PVF)涂料、聚偏氟乙烯涂料、聚偏氟乙烯(P

10、VDF)涂料、聚全氟涂料、聚全氟丙烯丙烯(FEP)涂料等。涂料等。 目前的运用目前的运用 聚四氟乙烯分散液经过喷涂、浸渍等方式可以在金属、聚四氟乙烯分散液经过喷涂、浸渍等方式可以在金属、塑料等资料外表上构成涂层，使这些资料外表具有防粘、塑料等资料外表上构成涂层，使这些资料外表具有防粘、低摩擦系数和防水的优良性能，以及良好的电性能和耐热低摩擦系数和防水的优良性能，以及良好的电性能和耐热性能，大大拓宽了这些资料的运用领域，提高了资料的运性能，大大拓宽了这些资料的运用领域，提高了资料的运用效率。用效率。 聚偏氟乙烯的耐腐蚀性比聚氟乙烯好，但不如聚四氟聚偏氟乙烯的耐腐蚀性比聚氟乙烯好，但不如聚四氟乙烯

11、。聚偏氟乙烯涂料可作为一种耐候性涂料运用，涂层乙烯。聚偏氟乙烯涂料可作为一种耐候性涂料运用，涂层具有很长的运用寿命，是一种超耐候性涂料，广泛运用于具有很长的运用寿命，是一种超耐候性涂料，广泛运用于建筑铝板和再成型二次成型钢板也称金属卷材。建筑铝板和再成型二次成型钢板也称金属卷材。 第二节第二节 硅树脂硅树脂 一概述一概述 硅树脂又称有机硅树脂，是指具有高度交联网状构造的聚有机硅氧烷，硅树脂又称有机硅树脂，是指具有高度交联网状构造的聚有机硅氧烷，是以是以SiO键为分子主链，并具有高支链度的有机硅聚合物。键为分子主链，并具有高支链度的有机硅聚合物。 有机硅树脂以有机硅树脂以SiO键为主链，其耐热性

12、好。这是由于键为主链，其耐热性好。这是由于: 在有机硅树脂在有机硅树脂中中SiO键的键能比普通有机高聚物中的键的键能比普通有机高聚物中的CC键键能大，热稳定性好；键键能大，热稳定性好； 普通有机高聚物的普通有机高聚物的CC键受热氧化易断裂为低分子物，而有机硅树键受热氧化易断裂为低分子物，而有机硅树脂中硅原子上所连烃基受热氧化后，生成的是高度交联的更加稳定的脂中硅原子上所连烃基受热氧化后，生成的是高度交联的更加稳定的SiOSi键，能防止其主链的断裂降解键，能防止其主链的断裂降解 ； 在受热氧化时，有机硅树脂外表生成了富于在受热氧化时，有机硅树脂外表生成了富于SiOSi键的稳定键的稳定维护层，减轻

13、了对高聚物内部的影响。维护层，减轻了对高聚物内部的影响。 有机硅产品含有有机硅产品含有SiO键，是介于有机和无机聚合物之间的聚合键，是介于有机和无机聚合物之间的聚合物。由于这种双重性，使有机硅聚合物除具有普通无机物的耐热物。由于这种双重性，使有机硅聚合物除具有普通无机物的耐热性、耐燃性及巩固性等特性外，又有绝缘性、热塑性和可溶性等性、耐燃性及巩固性等特性外，又有绝缘性、热塑性和可溶性等有机聚合物的特性，因此被人们称为半无机聚合物。有机聚合物的特性，因此被人们称为半无机聚合物。 二硅树脂的开展二硅树脂的开展 18世纪下叶，当化学家们正竞相研讨有机化世纪下叶，当化学家们正竞相研讨有机化合物时，已留

14、意到了硅和硅碳化合物，并进展了合物时，已留意到了硅和硅碳化合物，并进展了广泛、深化的研讨。鉴于当时航天工业对新型耐广泛、深化的研讨。鉴于当时航天工业对新型耐热合成资料的需求，美国道康宁公司、通用电气热合成资料的需求，美国道康宁公司、通用电气公司和前苏联等的化学家联想到天然硅酸盐中硅公司和前苏联等的化学家联想到天然硅酸盐中硅氧键构造的优良耐热性，并思索到引入有机基团氧键构造的优良耐热性，并思索到引入有机基团的优越性，于是在前任的根底上继续进展研讨，的优越性，于是在前任的根底上继续进展研讨，1943年开发出耐热新型有机硅聚合物资料，并得年开发出耐热新型有机硅聚合物资料，并得到了广泛运用。到了广泛运

15、用。 n如今有机硅聚合物的开展已超出耐热高聚物的范围。有机如今有机硅聚合物的开展已超出耐热高聚物的范围。有机硅产品不仅能耐高温、低温，而且具有优良的电绝缘性、硅产品不仅能耐高温、低温，而且具有优良的电绝缘性、耐候性、耐臭氧性、外表活性，又有无毒、无味及生理惰耐候性、耐臭氧性、外表活性，又有无毒、无味及生理惰性等特殊性能，按照不同要求，制成各种制品：从液体油性等特殊性能，按照不同要求，制成各种制品：从液体油到弹性橡胶；从柔性树脂涂层到刚性塑料；以满足现代工到弹性橡胶；从柔性树脂涂层到刚性塑料；以满足现代工业的各种需求。从人们的衣、食、住、行到国民经济消费业的各种需求。从人们的衣、食、住、行到国民

16、经济消费各部门都能找到有机硅产品。有机硅产品正朝着高性能、各部门都能找到有机硅产品。有机硅产品正朝着高性能、多样化的方向开展。多样化的方向开展。 三硅树脂的合成单体三硅树脂的合成单体 按官能团的种类的不同，硅树脂的合成单体可分为：有机氯硅烷单体、按官能团的种类的不同，硅树脂的合成单体可分为：有机氯硅烷单体、有机烷氧基硅烷单体、有机硅醇、含有机官能团的有机硅单体等。有机烷氧基硅烷单体、有机硅醇、含有机官能团的有机硅单体等。 有机氯硅烷单体，主要有一甲基三氯硅烷有机氯硅烷单体，主要有一甲基三氯硅烷CH3SiCl3、二甲基二氯硅、二甲基二氯硅烷烷(CH3)2SiCl2、四氯硅烷、四氯硅烷SiCl4、

17、三甲基一氯硅烷、三甲基一氯硅烷(CH3)3SiCl、甲基、甲基苯基二氯硅烷苯基二氯硅烷(CH3)C6H5SiCl2等，大多数有机氯硅烷单体为无色刺激性液等，大多数有机氯硅烷单体为无色刺激性液体，单体和空气中的水分接触，极易发生水解，放出氯化氢。单体接触人体体，单体和空气中的水分接触，极易发生水解，放出氯化氢。单体接触人体皮肤，有腐蚀作用。皮肤，有腐蚀作用。 四硅树脂的合成原理四硅树脂的合成原理 有机硅树脂的合成途径很多，目前工业消费中普遍采用有机氯硅烷水解法有机硅树脂的合成途径很多，目前工业消费中普遍采用有机氯硅烷水解法来合成，缘由主要是该方法简单可行，且有机氯硅烷价钱较廉价，合成容易。来合成

18、，缘由主要是该方法简单可行，且有机氯硅烷价钱较廉价，合成容易。因此涂料工业中运用的有机硅树脂普通是以有机氯硅烷单体为原料，经水解、因此涂料工业中运用的有机硅树脂普通是以有机氯硅烷单体为原料，经水解、浓缩、缩聚及聚合等步骤来合成。浓缩、缩聚及聚合等步骤来合成。 1. 单体水解单体水解 有机氯硅烷单体与水作用，发生水解转变为硅醇。有机氯硅烷单体与水作用，发生水解转变为硅醇。 2. 缩聚和聚合缩聚和聚合 浓缩后的硅醇液大多是低分子的共缩聚体及环体，羟基含量高，相浓缩后的硅醇液大多是低分子的共缩聚体及环体，羟基含量高，相对分子质量低，物理机械性能差，储存稳定性不好，因此必需用催化剂对分子质量低，物理机

19、械性能差，储存稳定性不好，因此必需用催化剂进展缩聚及聚合，消除最后有缩合才干的组分，建立和重建聚合物的骨进展缩聚及聚合，消除最后有缩合才干的组分，建立和重建聚合物的骨架架到达最终构造，成为稳定的、物理机械性能好的高分子聚合到达最终构造，成为稳定的、物理机械性能好的高分子聚合物。催化剂既能使硅醇间羟基脱水缩聚，又能使低分子环体物。催化剂既能使硅醇间羟基脱水缩聚，又能使低分子环体开环，在分子中重排聚合，以提高分子量，并使分子量及构开环，在分子中重排聚合，以提高分子量，并使分子量及构造均匀化。即将各分子的造均匀化。即将各分子的SiOSi键打断，再构成高分子键打断，再构成高分子聚合物，如低分子的环体的

20、聚合反响为：聚合物，如低分子的环体的聚合反响为：SiRROnxSiRROnx+SiRROnxSiRROSiOH +SiHOSiOSi+ H2O端基为羟基的低分子物的缩聚反响为：端基为羟基的低分子物的缩聚反响为： 在制备涂料用有机硅树脂时，普通采用碱金属的氢氧化物或金属羧酸盐作在制备涂料用有机硅树脂时，普通采用碱金属的氢氧化物或金属羧酸盐作催化剂。催化剂。 五硅树脂的运用五硅树脂的运用 有机硅树脂在涂料中运用种类有机硅树脂和有机硅改性树脂。有机硅涂有机硅树脂在涂料中运用种类有机硅树脂和有机硅改性树脂。有机硅涂料主要包括有机硅耐热涂料、有机硅绝缘涂料、有机硅耐候涂料以及其他一料主要包括有机硅耐热涂

21、料、有机硅绝缘涂料、有机硅耐候涂料以及其他一些涂料种类。些涂料种类。 1. 有机硅耐热涂料有机硅耐热涂料 有机硅耐热涂料是耐热涂料的一个主要种类。它通常是以有机硅树脂为有机硅耐热涂料是耐热涂料的一个主要种类。它通常是以有机硅树脂为基料，配以各种耐热颜填料制得，主要包括有机硅锌粉漆、有机硅铝粉漆以基料，配以各种耐热颜填料制得，主要包括有机硅锌粉漆、有机硅铝粉漆以及有机硅改性环氧树脂耐热防腐蚀漆、有机硅陶瓷漆等。及有机硅改性环氧树脂耐热防腐蚀漆、有机硅陶瓷漆等。 2. 有机硅绝缘涂料有机硅绝缘涂料 在电机和电器设备的制造中有机硅绝缘资料占有极重要位置。高性能有在电机和电器设备的制造中有机硅绝缘资料

22、占有极重要位置。高性能有机硅绝缘资料和漆的研制和消费，可以满足电气工业对耐高温、高绝缘等特机硅绝缘资料和漆的研制和消费，可以满足电气工业对耐高温、高绝缘等特殊性能的需求。殊性能的需求。 3. 有机硅耐候涂料有机硅耐候涂料 有机硅涂料在室外长期曝晒，无失光、粉化、变色等景象，有机硅涂料在室外长期曝晒，无失光、粉化、变色等景象，漆膜完好，其耐候性非常优良。涂料工业中利用有机硅树脂的这漆膜完好，其耐候性非常优良。涂料工业中利用有机硅树脂的这种特性，来改良其他有机树脂，制造长效耐候性和装饰性能优越种特性，来改良其他有机树脂，制造长效耐候性和装饰性能优越的涂料，很有效果。近年来改性任务进展很大，是如今研

23、制涂料的涂料，很有效果。近年来改性任务进展很大，是如今研制涂料用有机硅树脂的主要方向之一。这类有机硅改性树脂漆比有机硅用有机硅树脂的主要方向之一。这类有机硅改性树脂漆比有机硅树脂漆价钱廉价，可以常温枯燥，施工简便，在耐候性、装饰性树脂漆价钱廉价，可以常温枯燥，施工简便，在耐候性、装饰性以及耐热、绝缘、耐水等性能方面较原来未改性的有机树脂漆有以及耐热、绝缘、耐水等性能方面较原来未改性的有机树脂漆有很大的提高很大的提高 4. 其他涂料种类其他涂料种类 1有机硅脱模漆有机硅脱模漆 固化后的有机硅树脂涂膜是一种半永久性脱膜剂，可以延续运用数百次以上。固化后的有机硅树脂涂膜是一种半永久性脱膜剂，可以延续

24、运用数百次以上。因此遭到人们注重。因此遭到人们注重。 2有机硅防粘涂料有机硅防粘涂料经加有固化剂的有机硅溶液热处置的纸张具有不粘性，可作为压敏胶带或自粘经加有固化剂的有机硅溶液热处置的纸张具有不粘性，可作为压敏胶带或自粘性商标的中间隔离层，或包装粘性物品用纸；家庭烹调用不锈钢烤盘上可涂上性商标的中间隔离层，或包装粘性物品用纸；家庭烹调用不锈钢烤盘上可涂上有机硅树脂涂层，防止食品粘附。有机硅树脂涂层，防止食品粘附。 3塑料维护用有机硅涂料塑料维护用有机硅涂料 有机硅涂料具有优良的耐候性、耐水性、电绝缘性，抗潮湿、抗高低温变化有机硅涂料具有优良的耐候性、耐水性、电绝缘性，抗潮湿、抗高低温变化性能好

25、，涂装于塑料外表可以改善外观、添加装饰性、耐久性，延伸运用寿命。性能好，涂装于塑料外表可以改善外观、添加装饰性、耐久性，延伸运用寿命。 第三节 氟硅聚合物的合成一聚合方法一聚合方法合成氟硅聚合物的方法有硅氢加成反响，自在基聚合反响，合成氟硅聚合物的方法有硅氢加成反响，自在基聚合反响，共缩聚及原子转移自在基聚合反响等，这些方法各有特征，共缩聚及原子转移自在基聚合反响等，这些方法各有特征，可根据实践需求选用。可根据实践需求选用。硅氢加成法硅氢加成法硅氢加成法是制备氟硅聚合物的常用方法。这种方法比较容硅氢加成法是制备氟硅聚合物的常用方法。这种方法比较容易、高效，但需用有毒金属作催化剂，环保性差，且制备易、高效，但需用有毒金属作催化剂，环保性差，且制备的氟硅聚合物类型较少。有些比较复杂的含氟烯烃可与聚的氟硅