新一代耐高溫多功能重防腐涂料用樹(shù)脂

1、新一代耐高溫多功能重防腐涂料用樹(shù)脂聚芳醚酮(PAEK)類樹(shù)脂是特種工程塑料中的一個(gè)品種，于20 世紀(jì)80 年代初由英國(guó)ICI 公司最先開(kāi)發(fā)成功并商品化，其第一代產(chǎn)品稱為聚醚醚酮(PEEK)，具有下述重復(fù)單元結(jié)構(gòu)：該材料屬于耐高溫、高強(qiáng)度的熱塑性工程塑料，主要用于國(guó)防軍工產(chǎn)品。在應(yīng)用過(guò)程中，它除具有耐高溫、高強(qiáng)度、抗蠕變、電性能優(yōu)異外，還具有耐化學(xué)藥品性好，與各種金屬材料(如鋼材、鋁材、銅)及多種無(wú)機(jī)材料(如陶瓷、水泥、石材等)附著力好的特點(diǎn)。其耐酸、堿、有機(jī)溶劑的評(píng)價(jià)如下表所示。由下表不難看出，除濃硫酸和個(gè)別有機(jī)溶劑(如丙酮)外，PEEK 幾乎可耐各種強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和常見(jiàn)的有機(jī)溶劑。正因如此，自1

2、993 年由Victrex 公司接手生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)后，PEEK 很快在各種化工設(shè)備的重防腐領(lǐng)域代替搪玻璃制品而被采用。PEEK 涂層與傳統(tǒng)的搪玻璃涂層相對(duì)比，其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在下述幾個(gè)方面： PEEK 涂層制造工藝更節(jié)能。搪玻璃設(shè)備生產(chǎn)的燒結(jié)工藝需要在800 900 °C高溫下進(jìn)行，而且不能一次完成，需多次噴涂燒結(jié)，能耗很大。而PEEK采用靜電噴涂燒結(jié)時(shí)只要400 °C 左右。雖然溫度只降低一半，但能耗則有數(shù)量級(jí)的節(jié)省。 PEEK 涂層設(shè)備可酸、堿交替使用。化工生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到制備的整個(gè)過(guò)程是酸、堿交替使用的工藝(特別是制藥生產(chǎn))，而搪玻璃設(shè)備則只能耐強(qiáng)酸，不能耐NaOH 類

3、強(qiáng)堿。故整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程至少要有兩套設(shè)備交替使用。而PEEK 涂層設(shè)備則可一套設(shè)備酸堿交替使用。 PEEK 涂層設(shè)備可大幅度延長(zhǎng)使用壽命。搪玻璃設(shè)備由于涂層呈脆性，因此，安裝、檢修和使用過(guò)程中稍有不慎就會(huì)有局部被損壞的危險(xiǎn)。而一旦破損，哪怕面積很小也會(huì)立即失去防腐作用而很快報(bào)廢。PEEK 涂層則相反，由于樹(shù)脂韌性超群，即使安裝、檢修和使用過(guò)程中受到任何異物沖擊，甚至造成胎體變形也不會(huì)發(fā)生涂層損傷。故可大大延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。所以，PEEK 涂層已被日本和歐美等國(guó)家廣為采用。應(yīng)用領(lǐng)域的新進(jìn)展PEEK 涂料在上世紀(jì)90 年代開(kāi)始作為重防腐涂料首先從化工設(shè)備的防腐開(kāi)始應(yīng)用，而且很快在歐、美、日等先進(jìn)工業(yè)國(guó)

4、得到推廣。本世紀(jì)后，除上述主要防腐應(yīng)用領(lǐng)域外，PEEK 涂料不斷地在更多功能領(lǐng)域擴(kuò)展。 在半導(dǎo)體制造業(yè)中的應(yīng)用。2007 年，Victrex公司公布，在原PEEK 涂料的基礎(chǔ)上又推出 807Blk 和 810 Blk兩種可供半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備用的抗靜電牌號(hào)涂料。因?yàn)槭撬酝苛?，很少有揮發(fā)性有機(jī)物，所以符合歐盟(EU) 的RoHS 標(biāo)準(zhǔn)。其制品見(jiàn)左圖 在不粘炊具和食品加工行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。與過(guò)去這個(gè)領(lǐng)域用的PTFE、PES、PI、PPS 等樹(shù)脂相比，由于PEEK 樹(shù)脂除C、H、O 元素之外，不含其他如F、N、S 等元素，而且耐熱穩(wěn)定性好，近年來(lái)已在炊具和食品加工行業(yè)中得到推廣，并獲得好評(píng)。PEEK 涂

5、層在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用除早已得到美國(guó)食品管理局(FDA)的認(rèn)證外，去年還在日本得到厚生省的認(rèn)證。相關(guān)制品照片如圖2所示。 在運(yùn)動(dòng)器材方面的推廣。日本的相關(guān)新聞報(bào)道，PEEK涂料材料已被美國(guó)的體育器材生產(chǎn)公司所采用。這個(gè)部件要與皮帶相摩擦，其耐磨耗的持久性很重要，初選的其他材料的磨耗性能不如PEEK，故最終選用PEEK 涂層，如圖所示。 在手機(jī)零配件上的應(yīng)用。同樣來(lái)自日本的相關(guān)新聞報(bào)道稱，PEEK 涂料已被臺(tái)灣的相關(guān)公司用于手機(jī)上。這種滑動(dòng)式手機(jī)的顯示器與鍵盤要滑動(dòng)狀態(tài)使用，所以對(duì)折葉要求有很好的滑動(dòng)性。之前用的是聚酰亞胺材料，但存在耐久性問(wèn)題。改用PEEK 涂覆后，取得了理想的效果。實(shí)際使用表明

6、，涂層的耐擦傷性、耐摩擦磨耗性、耐熱性、附著力、加工性等都很優(yōu)異。測(cè)試表明，即使經(jīng)20 萬(wàn)次操作，涂層還能保持最初的滑動(dòng)性；而且在經(jīng)濟(jì)上還可降低生產(chǎn)成本，也符合RoHS 規(guī)定。該公司還準(zhǔn)備在其機(jī)型上使用。 應(yīng)用于液面計(jì)的傳感器上。據(jù)日本報(bào)道，Victrex 公司的“VICOTE Coatings”涂料已被德國(guó)的一家計(jì)量設(shè)備廠在面向食品加工領(lǐng)域的靜電容量式液面計(jì)的檢測(cè)探針的絕緣涂覆所采用。用PEEK 代替?zhèn)鹘y(tǒng)的氟塑料，可以提高測(cè)定結(jié)果的穩(wěn)定性，制品的使用壽命延長(zhǎng)20% 50%。PEEK 應(yīng)用于靜電容量式液面計(jì)的檢測(cè)探針實(shí)物照片見(jiàn)圖。 在制鞋模具上的應(yīng)用。臺(tái)灣的制鞋模具廠商已在鞋模上采用了PEEK

7、涂料。由于PEEK 具有與金屬的附著力強(qiáng)、耐磨耗等優(yōu)點(diǎn)，采用后與過(guò)去用的EVA(乙烯醋酸乙烯共聚物)涂層相比，其壽命延長(zhǎng)30 倍。過(guò)去也用過(guò)PTFE(聚四氟乙烯)涂層，但其附著力差，平均一兩天就要再涂一次，而用了PEEK 涂層后，壽命延長(zhǎng)到1.5 個(gè)月。涂覆工藝新進(jìn)展 粉末靜電噴涂工藝由于PEEK 的耐溶劑性非常優(yōu)異，在通常的溶劑中不溶，因此無(wú)法像一般防腐涂料那樣制成液態(tài)使用，只能像PPS(聚苯硫醚)一樣實(shí)施固體粉末噴涂。但它與PPS 不同之處是PPS 在熔點(diǎn)以上的液態(tài)時(shí)熔體黏度很小，而PEEK 即使在熔點(diǎn)以上的400 °C，熔體的黏度也很大，流平性差。所以要得到表面光澤的涂層，長(zhǎng)期

8、以來(lái)均使用靜電噴涂工藝。 水性乳液噴涂如前面新應(yīng)用領(lǐng)域介紹中所提，進(jìn)入本世紀(jì)以來(lái)，由于PEEK 樹(shù)脂的粉碎技術(shù)得到突破，可以成功制備出納米級(jí)超細(xì)粉末后，已有水劑乳液涂料上市。這使PEEK液體涂料可實(shí)行乳液噴涂，其加工工藝又前進(jìn)一大步。火焰噴涂前面所介紹的兩種噴涂工藝的共性是：制品經(jīng)噴涂后都要進(jìn)行400 °C 左右的高溫?zé)Y(jié)工序。這就需要隨加工制件的體積而建造相應(yīng)體積的燒結(jié)爐。這對(duì)生產(chǎn)是個(gè)很大的制約。有資料報(bào)道，Victrex 公司與美國(guó)的一家火焰噴涂設(shè)備制造商合作，成功開(kāi)發(fā)出可適用于PEEK 樹(shù)脂的火焰噴涂設(shè)備。該設(shè)備的工作原理是：PEEK 固體粉末在火焰噴槍內(nèi)先熔融，呈液態(tài)后噴涂到制品表面形成涂層。此工藝解決了長(zhǎng)期制約靜電噴涂工藝的兩大瓶頸：一是由于靜電效應(yīng)，對(duì)形狀復(fù)雜的制件難以施工；二是對(duì)大件制品必須建造相適應(yīng)的大型燒結(jié)爐。它的另一項(xiàng)魅力在于，用這種工藝還可以對(duì)已磨損的部件進(jìn)