新一代耐高温多功能重防腐涂料用树脂

1、新一代耐高温多功能重防腐涂料用树脂聚芳醚酮(PAEK)类树脂是特种工程塑料中的一个品种，于20 世纪80 年代初由英国ICI 公司最先开发成功并商品化，其第一代产品称为聚醚醚酮(PEEK)，具有下述重复单元结构：该材料属于耐高温、高强度的热塑性工程塑料，主要用于国防军工产品。在应用过程中，它除具有耐高温、高强度、抗蠕变、电性能优异外，还具有耐化学药品性好，与各种金属材料(如钢材、铝材、铜)及多种无机材料(如陶瓷、水泥、石材等)附着力好的特点。其耐酸、碱、有机溶剂的评价如下表所示。由下表不难看出，除浓硫酸和个别有机溶剂(如丙酮)外，PEEK 几乎可耐各种强酸、强碱和常见的有机溶剂。正因如此，自1

2、993 年由Victrex 公司接手生产经营后，PEEK 很快在各种化工设备的重防腐领域代替搪玻璃制品而被采用。PEEK 涂层与传统的搪玻璃涂层相对比，其优越性主要体现在下述几个方面： PEEK 涂层制造工艺更节能。搪玻璃设备生产的烧结工艺需要在800 900 °C高温下进行，而且不能一次完成，需多次喷涂烧结，能耗很大。而PEEK采用静电喷涂烧结时只要400 °C 左右。虽然温度只降低一半，但能耗则有数量级的节省。 PEEK 涂层设备可酸、碱交替使用。化工生产过程中经常会遇到制备的整个过程是酸、碱交替使用的工艺(特别是制药生产)，而搪玻璃设备则只能耐强酸，不能耐NaOH 类

3、强碱。故整个生产过程至少要有两套设备交替使用。而PEEK 涂层设备则可一套设备酸碱交替使用。 PEEK 涂层设备可大幅度延长使用寿命。搪玻璃设备由于涂层呈脆性，因此，安装、检修和使用过程中稍有不慎就会有局部被损坏的危险。而一旦破损，哪怕面积很小也会立即失去防腐作用而很快报废。PEEK 涂层则相反，由于树脂韧性超群，即使安装、检修和使用过程中受到任何异物冲击，甚至造成胎体变形也不会发生涂层损伤。故可大大延长设备使用寿命。所以，PEEK 涂层已被日本和欧美等国家广为采用。应用领域的新进展PEEK 涂料在上世纪90 年代开始作为重防腐涂料首先从化工设备的防腐开始应用，而且很快在欧、美、日等先进工业国

4、得到推广。本世纪后，除上述主要防腐应用领域外，PEEK 涂料不断地在更多功能领域扩展。 在半导体制造业中的应用。2007 年，Victrex公司公布，在原PEEK 涂料的基础上又推出 807Blk 和 810 Blk两种可供半导体生产设备用的抗静电牌号涂料。因为是水性涂料，很少有挥发性有机物，所以符合欧盟(EU) 的RoHS 标准。其制品见左图 在不粘炊具和食品加工行业领域的应用。与过去这个领域用的PTFE、PES、PI、PPS 等树脂相比，由于PEEK 树脂除C、H、O 元素之外，不含其他如F、N、S 等元素，而且耐热稳定性好，近年来已在炊具和食品加工行业中得到推广，并获得好评。PEEK 涂

5、层在这些领域中的应用除早已得到美国食品管理局(FDA)的认证外，去年还在日本得到厚生省的认证。相关制品照片如图2所示。 在运动器材方面的推广。日本的相关新闻报道，PEEK涂料材料已被美国的体育器材生产公司所采用。这个部件要与皮带相摩擦，其耐磨耗的持久性很重要，初选的其他材料的磨耗性能不如PEEK，故最终选用PEEK 涂层，如图所示。 在手机零配件上的应用。同样来自日本的相关新闻报道称，PEEK 涂料已被台湾的相关公司用于手机上。这种滑动式手机的显示器与键盘要滑动状态使用，所以对折叶要求有很好的滑动性。之前用的是聚酰亚胺材料，但存在耐久性问题。改用PEEK 涂覆后，取得了理想的效果。实际使用表明

6、，涂层的耐擦伤性、耐摩擦磨耗性、耐热性、附着力、加工性等都很优异。测试表明，即使经20 万次操作，涂层还能保持最初的滑动性；而且在经济上还可降低生产成本，也符合RoHS 规定。该公司还准备在其机型上使用。 应用于液面计的传感器上。据日本报道，Victrex 公司的“VICOTE Coatings”涂料已被德国的一家计量设备厂在面向食品加工领域的静电容量式液面计的检测探针的绝缘涂覆所采用。用PEEK 代替传统的氟塑料，可以提高测定结果的稳定性，制品的使用寿命延长20% 50%。PEEK 应用于静电容量式液面计的检测探针实物照片见图。 在制鞋模具上的应用。台湾的制鞋模具厂商已在鞋模上采用了PEEK

7、涂料。由于PEEK 具有与金属的附着力强、耐磨耗等优点，采用后与过去用的EVA(乙烯醋酸乙烯共聚物)涂层相比，其寿命延长30 倍。过去也用过PTFE(聚四氟乙烯)涂层，但其附着力差，平均一两天就要再涂一次，而用了PEEK 涂层后，寿命延长到1.5 个月。涂覆工艺新进展 粉末静电喷涂工艺由于PEEK 的耐溶剂性非常优异，在通常的溶剂中不溶，因此无法像一般防腐涂料那样制成液态使用，只能像PPS(聚苯硫醚)一样实施固体粉末喷涂。但它与PPS 不同之处是PPS 在熔点以上的液态时熔体黏度很小，而PEEK 即使在熔点以上的400 °C，熔体的黏度也很大，流平性差。所以要得到表面光泽的涂层，长期

8、以来均使用静电喷涂工艺。 水性乳液喷涂如前面新应用领域介绍中所提，进入本世纪以来，由于PEEK 树脂的粉碎技术得到突破，可以成功制备出纳米级超细粉末后，已有水剂乳液涂料上市。这使PEEK液体涂料可实行乳液喷涂，其加工工艺又前进一大步。火焰喷涂前面所介绍的两种喷涂工艺的共性是：制品经喷涂后都要进行400 °C 左右的高温烧结工序。这就需要随加工制件的体积而建造相应体积的烧结炉。这对生产是个很大的制约。有资料报道，Victrex 公司与美国的一家火焰喷涂设备制造商合作，成功开发出可适用于PEEK 树脂的火焰喷涂设备。该设备的工作原理是：PEEK 固体粉末在火焰喷枪内先熔融，呈液态后喷涂到制品表面形成涂层。此工艺解决了长期制约静电喷涂工艺的两大瓶颈：一是由于静电效应，对形状复杂的制件难以施工；二是对大件制品必须建造相适应的大型烧结炉。它的另一项魅力在于，用这种工艺还可以对已磨损的部件进