[发明专利]氟树脂‑金属氧化物混合分散液及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属、炭、塑料、玻璃、陶瓷、木材等各种材料和由这些材料组成的制品的表面涂覆用涂覆液，所述材料形成的纤维和粉体的浸渍液及其制备方法。

背景技术

与聚乙烯和聚丙烯等常规塑料和有机高分子相比，氟树脂具有优异的耐热性、耐寒性，对包括酸碱在内的各种化学药品有良好耐性——即耐化性和耐腐蚀性，具有不燃性和良好的电绝缘性，介电损耗小，且非黏着性、非润湿性、疏水疏油，摩阻低且弹性适度，因而被用于型材、容器、电线、温度计、各种传感器、垫圈、密封件和平底锅等各种材料和制品的表面涂覆。

上述涂覆一般通过内衬氟树脂膜、涂覆氟树脂微粒分散液或浸渍等方式进行，市面上现有多种氟树脂膜和分散液，而新制品的开发也正在进行（专利文献1）。

然而，与其他的有机高分子相比，氟树脂虽然具有不燃性和优异的耐热性，但由于其质地较软，导致成形时的尺寸不稳定，因此难以进行用于实现多功能和高性能的涂覆和修饰等表面处理。

此外，由于氟树脂是极优秀的绝缘材料而极易带电，在静电序列中处于最易带负电物质的位置，而带电也会导致可燃气体和溶剂起火爆炸和氟树脂制品自身的电击穿，所以对氟树脂的防带电和除静电处理是十分重要的。

上述处理一般通过使氟树脂及其制品接地或在氟树脂中混入导电性物质来实现，但在很多情况下这种方式不易实施。

比如，为了实现多功能和高性能而需频繁进行表面涂覆和修饰等操作或工艺，但氟树脂极易发生高强度带电而疏离涂覆液，因此涂覆无法实现的情况时有发生。

在涂覆无法实现时，即使进行接地其操作性也不佳，而混入炭黑（CB）、碳纤维（CF）、碳纳米管（CNT）和金属微粉等现有的导电性物质时，会出现由其混入带来的表面不适于后续涂覆和修饰的情况。

同时，氟树脂的非润湿性和非黏着性虽然赋予了其不易污染的巨大优势，但对于表面涂覆和修饰而言，由于涂覆液变得难以涂抹而产生了巨大的麻烦。

对于由有机高分子组成的塑料来说，为了提高其加工性能、耐候性、耐久性、刚性、耐冲击性、滑动性能、耐摩耗性、难燃性、耐热性、隔音性能、隔气性等，或在进行防带电处理和对摩擦性等表面性能进行改善时通常会混入添加剂（填充剂）。

填充剂种类多样，可以为金属氧化物或金属，具体有滑石、云母、氧化硅（二氧化硅）、二氧化钛、三氧化二铝、氧化镁、石墨、硫化钼、碳酸钙、铁粉等的微粒和纤维等，可根据目的和具体处理的不同对其选择使用（非专利文献1-3）。

比如，用于强化力学和热力学性能的目的时，选用滑石、二氧化硅、碳酸钙、三氧化二铝、蒙脱石或合成云母等，用于抑制电磁波和静电时，选用CB、CNT或金属粉末等，用于抑制谐波时，选用二氧化硅和氮化硼等，用于放热处理时，选用氮化铝、氮化硼和三氧化二铝等，用于难燃化处理时，选用氢氧化铝、氢氧化镁、氧化锑、水滑石和二氧化硅等，用于屏蔽气体时，选用蒙脱石和合成云母等，用于防结块时，选用二氧化硅、滑石和碳酸钙等，用于杀菌和抗菌目的时，选用载银沸石和含银二氧化硅等，在用于上述目的时，这些物质作为填充剂使用（非专利文献2）。

用于氟树脂的常见无机充填剂有玻璃纤维、碳纤维、石墨、炭、CNT、二硫化钼、二氧化硅等，添加这些物质的主要目的是改善和提高耐摩耗性、耐压缩性能、耐冷流性能、滑动性能、导电性能等。

而添加它们的目的并不是通过调整和改善润湿性、黏着性和带电性能来实现氟树脂的多功能和高性能等表面改质，所以这些物质难以满足表面改质的需求。

一般而言，氟树脂粉体、薄膜和涂膜等固体成形体都是通过从其微粒的水性分散液中将水分蒸发之后干燥而得。在这种操作工艺中，较为理想的是将填充剂成分事先添加或混合于氟树脂微粒的水性分散液（乳液）中而形成氟树脂微粒与填充剂成分（添加剂）均匀混合的分散液。

然而，只有极为有限种类的添加剂能满足添加或混合于氟树脂微粒的水性分散液后，形成均匀混合的分散液这一要求。

专利文献2-4公开了一种无机微粒的溶胶液，是一种能与氟树脂乳液混合后均匀分散的添加剂，具体为二氧化硅、氧化钛、沸石、氧化铝（三氧化二铝）、氧化锌、五氧化二锑、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铅、氧化锡、氧化镁等，并认为多种添加剂均适于与氟树脂乳液均匀混合的分散液的制备。

然而，在所述专利文献中的实施例中，在制备均匀混合的分散液时，完全限定在了二氧化硅上，未记述关于二氧化硅之外的所述无机微粒的溶胶液的实施例，也没有有关用于混合的无机微粒溶胶的性质、组成和结构等方面的叙述，仅记述了无机微粒溶胶的物质名称。