Лако-красочные материалы — производство

Политетрафторэтилен получают радикальной полимериза­цией тетрафторэтилена:

Тетрафторэтилен характеризуется исключительно высокой реакционной способностью и даже может самопроизвольно по — лимеризоваться на холоду со взрывом. Это обусловлено нали­чием в его молекуле четырех атомов фтора, обладающих высо­кой электроотрицательностью; за счет этих атомов электронная плотность я-связи уменьшается и разрыв ее облегчается. Так, на разрыв я-связи в молекуле тетрафторэтилена требуется на 83,74 кДж/моль меньше энергии, чем для разрыва я-связи в молекуле этилена.

Политетрафторэтилен обладает рядом уникальных свойств, к числу которых прежде всего относят его исключительно высо­кие термо — и химическую стойкость. Химическая стойкость по­литетрафторэтилена обусловлена высокой прочностью связи С—И (486 кДж/моль — наибольшее из всех известных в орга­нической химии значений энергии связи углерода с различными элементами). В то же время размеры атомов фтора (сумма ра­диусов двух атомов фтора равна длине связи С—С) и их спи­ральное расположение вокруг углеродной цепи делают недо­ступными для атаки химическими реагентами связи С—С. •

Политетрафторэтилен можно эксплуатировать в агрессивных средах, а также при температуре от —269 до 260 °С, причем верхний предел определяется не потерей стойкости к агрессив­ным средам, а снижением физико-механических показателей. Политетрафторэтилен нестоек лишь к действию расплавленных щелочных металлов и газообразного фтора при 150 °С.

Политетрафторэтилен обладает также очень высокой термо­стабильностью. При температурах до 390 °С потеря массы по­литетрафторэтилена незначительна. Заметные изменения наблю­даются лишь при 425 °С (0,1 %/ч). При температурах выше 425 °С политетрафторэтилен начинает разлагаться.

Политетрафторэтилен относится к группе трудносгораемых материалов. При комнатной температуре он не горит даже в среде кислорода. Ценным свойством этого полимера являются
его низкие диэлектрическая постоянная и тангенс угла диэлек­трических потерь, которые практически не изменяются в широ­ком интервале температур.

Механические свойства политетрафторэтилена в значитель­ной степени зависят от его молекулярной массы и степени кри­сталличности. Большинство механических свойств (в том числе прочность при ударе и изгибе) ухудшается с увеличением сте­пени кристалличности политетрафторэтилена и, напротив, улуч­шается с увеличением молекулярной массы. Обычно для дости­жения’ оптимальных эксплуатационных характеристик стремятся использовать политетрафторэтилен с максимально большой мо­лекулярной массой и низкой степенью кристалличности, причем последнюю можно регулировать в процессе формирования лако­красочных покрытий.

В промышленности политетрафторэтилен получают суспен­зионной и эмульсионной полимеризацией тетрафторэтилена. В лакокрасочной промышленности в основном используют по­литетрафторэтилен, полученный эмульсионной полимеризацией в присутствии водорастворимых инициаторов, эмульгаторов и стабилизаторов. Тетрафторэтилен — газообразное вещество (температура кипения —76,3 °С), поэтому процесс ведут под давлением. В зависимости от типа применяемого инициатора (персульфат аммония, пероксид водорода) температуру поли­меризации поддерживают в пределах от 30 до 90 °С, а давле­ние— от 0,8 до 3,5 МПа. В качестве эмульгаторов обычно ис­пользуют соли перфторкарбоновых кислот (например, перфтор — октоат аммония). Нефторированные соединения в качестве эмульгаторов обычно не используют из-за возможности участия их водородных атомов в реакциях передачи цепи, что препят­ствует получению полимера с высокой молекулярной массой. Стабилизаторами являются различные жидкие (в условиях по­лимеризации) углеводороды — октадекан, парафины и др. По­литетрафторэтилен, получаемый описанным выше способом, имеет очень высокую молекулярную массу (2,5-106—3,5-106); степень его кристалличности достигает 90%.

Для получения покрытий политетрафторэтилен используют обычно в виде водных дисперсий с размером частиц 0,06— 0,4 мкм, в которые для стабилизации и улучшения смачивания вводят 9—12% (от массы полимера) поверхностно-активных веществ. Содержание полимера в дисперсиях составляет не менее 50%- После нанесения дисперсии полимера на поверх­ность и испарения жидкой фазы проводят термообработку по­крытия (при 360°С), в процессе которой происходит спекание частиц и образование сплошной пленки. Термообработка спо­собствует также повышению механических показателей покры­тия, так как обычно сопровождается снижением степени кри­сталличности политетрафторэтилена.

На основе политетрафторэтилена могут быть получены и по­рошковые материалы. Для этой цели можно использовать по­литетрафторэтилен с пониженной степенью кристалличности. Порошки наносят методами газопламенного напыления, распы­лением в электрическом поле высокого напряжения и в кипящем слое.

Покрытия на основе политетрафторэтилена успешно приме­няются в тех случаях, когда требуется сочетание высокой тер­мостойкости с химической стойкостью и хорошими диэлектри­ческими свойствами.

К недостаткам политетрафторэтилена как пленкообразую­щего следует отнести его низкие адгезионные характеристики, обусловленные высокой химической инертностью, а также хла — дотекучестью, т. е. способностью легко деформироваться даже при комнатной температуре под действием небольших механи­ческих нагрузок. Указанные недостатки в ряде случаев ограни­чивают применение этого ценного полимера.