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聚全氟乙丙烯树脂热塑性要求高温烘烤给实际应用

    烘烤炉高温烧结固化是传统的聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙稀(聚全氟乙丙烯树脂)、聚全氟代烷氧基聚合物(PFA)涂层制备工艺。针对传统工艺的诸多缺陷,提出激光辐照固化技术。在室温空气条件下,利用1070 nm连续光纤激光辐照系统取代原有高温烘烤固化工艺来制备三种氟聚合物涂层。同时,通过控制激光扫描路径,制备出图形化的PTFE、聚全氟乙丙烯树脂、PFA氟聚合物涂层,得出制备三种涂层的佳工艺参数。分析发现制备机理是利用激光的热效应,使三种涂层膜处于熔融状态,发生交联固化而成。
    含氟聚合物泛指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子材料。含氟聚合物中,氟原子取代了氢原子,形成大量高键能的C-F键(460 k J/mol),而且碳链外还有氟原子所形成的屏蔽效应。它们包围在碳链外,呈螺旋形,形成紧密的保护层,使碳链不易受到外界的侵袭。含氟聚合物具有一系列优异的性能如自润滑及低摩擦性能、不粘性能、憎油憎水性能、耐化学品性能、耐热性能、高介电性能和耐候性能等。由于氟聚合物具有一系列优异的性能,迄今其身影已遍及航空、航天、石油、化工、机械、电子、建筑、农药、医药及生活材料等。众多的氟聚合物涂料中,其中应用广泛且特性优良的有聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟乙丙烯(聚全氟乙丙烯树脂)、聚全氟代烷氧基聚合物(PFA)等,但由于其热塑性要求高温烘烤给实际应用带来了施工和能耗上的困难。传统的火技术和流化床涂装均有不易薄涂、厚度均匀性差、大件以及结构复杂件涂装困难等缺点,而当前工业生产流水线上的烘烤炉烘烤固化同样也无法对大件结构复杂件进行涂装,同时无法对脱落涂层进行修复,影响器件回收利用、无法制备特殊形状涂层,而且器件在炉内易碰撞致伤。
    激光具有表面加热的一些独特性质,激光束的电磁辐射在不透明材料中,如金属表面的几个原子层内被吸收,在表面并不伴有热气喷射、涡流,而在光学定义的束区之外有低质能量的溢出。实际上,作用的能量能准确地辐射到仅仅需要的表面。因此,激光是一种实用的、可靠的表面热源和表面工程的独特工具。 由于激光表面处理可以控制热处理深度、控制热分布、热影响区的形状和位置,同时可以进行远距离非接触加工。所以是一种代替高温炉烧结来制备氟聚合物涂层的理想工具。本文采用具有高光束质量的连续光纤激光对PTFE、聚全氟乙丙烯树脂、PFA三种涂层制备进行了实验,通过调整激光功率和扫描速度、扫描间距,研究获得三种涂层制备的工艺参数。

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