用于涂覆金属表面的基于全氟烷氧基聚合物的复合材料制造技术

本发明专利技术涉及一种复合材料，其包含全氟烷氧基聚合物粉末、炭黑粉末和成膜液体，其中成膜液体的质量比例为0.05

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于涂覆金属表面的基于全氟烷氧基聚合物的复合材料
[0001]本专利技术涉及一种包含全氟烷氧基聚合物粉末、炭黑粉末和成膜液体的复合材料。此外，本专利技术涉及一种涂覆金属表面的生产方法，其使用复合材料作为起始材料，且本专利技术还进一步涉及复合材料的用途。
[0002]由现有技术已知用于涂覆组件的金属表面以提供腐蚀防护的复合材料。标准涂覆方法基于静电粉末喷涂方法(EPS)，其中借助至少一个喷枪将粉状、带静电的聚合物粉末或复合材料喷涂至待涂覆的组件的电接地表面上。所述EPS方法尤其在以下参考文献中描述：“Industrielle Pulverbeschichtung”，Judith Pietschmann，第5版，2019年，Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH和“Verfahren in der Beschichtungs
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und”，Hansgeorg Hofmann和J
ü
rgen Spindler，第4版，2020年，Carl Hanser Verlag。
[0003]由于静电力，复合材料受到接地的金属表面吸引。以这种方式涂覆的组件暴露于高于所用复合材料的熔点的温度，导致单独氟聚合物粉末颗粒熔化并在组件上形成聚合物涂层。如果随后将组件冷却至低于所用氟聚合物熔点的温度，则涂层因此在冷却阶段固化。
[0004]大部分热塑性聚合物粉末为非导电性的，并且可以在EPS方法中带静电。然而，如果EPS方法中产生可以将电引开的聚合物层，则必须采取额外的技术预防措施。对于一些可以将电引开的热塑性层，适当的方法是已知的。
[0005]在工业实践中已知的第一方法中，使用工业黑(industrial black)与聚合物粉末的混合物。该类混合物例如可由Cabot Corporation,Alpharetta GA 30022,USA获得。然后将所获得的混合物施用至EPS方法中待涂覆的金属组件上，使得由于存在炭黑粉末的颗粒而可以形成黑色层。取决于聚合物/炭黑混合物，还可以形成能够将电引开的层。该方法具有许多局限和技术限制。这些特别是由炭黑粉末的导电颗粒无法在EPS方法中带电的事实而产生。因此，聚合物/炭黑混合物不再被接地的金属组件充分吸引，使得最多仅能形成非常薄且不经济的层厚度。为了产生令人满意的层厚度，因此炭黑的比例应非常低。另一方面，尽可能高的炭黑比例对于足够的将电引开的能力是希望的。迄今为止，该难题不能通过已知的方法解决，尤其是对于高度耐腐蚀和高熔点的全氟烷氧基聚合物(PFA)。
[0006]文件WO 2014/012161 A1公开了一种用氟聚合物和增加导热性和导电性的添加剂的混合物涂覆适合传热的组件，特别是管壳式热交换器的方法。公开了石墨作为优选的添加剂，且其在混合物中的重量比例为10
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60％。
[0007]与第一方法相比，第二已知方法不产生粉状粉末和炭黑颗粒的混合物，而是首先在熔融/混合方法中产生聚合物和炭黑的配合物，然后将该配合物研磨成粉末。然而，该生产方法很复杂，这反映在通过该方法生产的商业材料的相应高昂的价格上。该方法的另一缺点是，为了从使用这些粉末生产的层达到足够的将电引开的能力而需要显著更大百分比的炭黑。然而，炭黑比例的增加再一次对EPS方法中的熔化行为具有不利影响。
[0008]本专利技术的一个目的为进一步开发作为复合材料的氟聚合物/炭黑粉末混合物，使得改善由复合材料生产的涂层的表面质量、确保涂层的耐化学性和长期稳定性以及所述层的将静电荷引开的能力高至足以用于例如在存在爆炸风险的位置使用的传感器的涂层。同时，粉末混合物应可静电充电，从而例如能够在EPS方法加工并使稳定的涂覆方法成为可
能。
[0009]根据本专利技术，该目的通过根据权利要求1的复合材料和通过根据权利要求8的生产复合材料的方法而实现。复合材料的有利实施方案显示于权利要求2
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7。本专利技术的其他主题包括根据权利要求9
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11的经复合材料涂覆的组件和涂覆方法，以及根据权利要求12
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14的复合材料的有利用途。
[0010]本专利技术的复合材料包含全氟烷氧基聚合物粉末、炭黑粉末和成膜液体，其中成膜液体的质量比例为0.05
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1.0重量％，成膜液体至少部分润湿全氟烷氧基聚合物粉末的颗粒表面，并且炭黑粉末的颗粒附着至成膜液体和/或全氟烷氧基聚合物粉末的颗粒。
[0011]已发现，与由现有技术已知并且仅包含聚合物粉末和炭黑粉末的复合材料相关的上述难题能够通过根据本专利技术加入少量成膜液体而解决。此处的成膜液体作为全氟烷氧基聚合物颗粒和炭黑颗粒之间的粘合剂起作用。
[0012]本专利技术的复合材料在宏观上看起来是均匀的。然而，已发现其中包含的全氟烷氧基聚合物粉末的颗粒没有均匀地经炭黑涂覆，而是还具有未经涂覆的位置。这使得复合材料可能在电场中带电，使得可以将带电颗粒吸引至接地的金属表面，例如如在EPS方法使用时所要求的。
[0013]另一方面，加入成膜液体确保足量的炭黑颗粒附着至全氟烷氧基聚合物颗粒以使足够的炭黑颗粒与涂覆有复合材料的表面接触而形成渗漏网路(percolation network)。这确保基于本专利技术复合材料形成的涂层能够将静电荷引开。如果表面的表面电阻小于1千兆欧姆(gigaohm)(109ohm)，则该表面被认为能够将静电荷引开。该值对应于根据工业标准DIN EN 61340
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1：2016的工作表面限定值。在工业标准DIN EN 61340
‑2‑
3：2016中显示了测量表面电阻的程序。
[0014]本专利技术的复合材料包含至少一种全氟烷氧基聚合物粉末。全氟烷氧基聚合物粉末的平均粒度优选为30
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50微米。对本专利技术而言，平均粒度是根据标准ISO 13320:2020测定的D50值。
[0015]全氟烷氧基聚合物粉末具有约300℃至315℃的高熔点和高耐化学性。已发现，与现有技术相比，较少量的炭黑足以生产包含基于PFA粉末的复合材料的表面，其能够将静电荷引开并且具有良好的表面质量。
[0016]炭黑粉末具有良好的导电性，且在复合材料应用上，在将其作为涂层施用至表面后形成渗漏网路，以实现涂层的将静电荷引开的能力。
[0017]对于本专利技术而言，“炭黑粉末”为纯碳化合物的粉末。在一个优选实施方案中，炭黑粉末选自由颜料黑、导电炭黑、工业黑、含碳烟灰和碳纳米管组成的组。炭黑粉末可为一种炭黑粉末或多种不同炭黑的混合物的粉末。此外，优选具有小于50ppm的根据DIN EN ISO 787
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18:1995的“45微米筛渣”的炭黑粉末。
[0018]在一个优选实施方案中，炭黑粉末的质量比例基于总复合材料为1.0
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5.0重量％。
[0019]成膜液体具有完全或至少部分润湿全氟烷氧基聚合物粉末颗粒的能力。此外，成膜液体提供附着力，其使炭黑粉末的颗粒附着至全氟烷氧基聚合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种复合材料，包含全氟烷氧基聚合物粉末、炭黑粉末和成膜液体，其中所述成膜液体的质量比例为0.05
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1.0重量％，所述成膜液体至少部分润湿所述全氟烷氧基聚合物粉末的颗粒表面，并且所述炭黑粉末的颗粒附着至所述成膜液体和/或所述全氟烷氧基聚合物粉末的颗粒。2.根据权利要求1所述的复合材料，其中所述成膜液体为具有极性官能团的非支化或支化脂族烃化合物，优选为脂族C3
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C10醇，特别优选为辛醇或庚醇。3.根据权利要求2所述的复合材料，其中所述成膜液体为1
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辛醇。4.根据权利要求1
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3中任一项所述的复合材料，其中所述炭黑粉末选自由颜料黑、导电炭黑、工业黑、含碳烟灰和纳米碳管组成的组。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的复合材料，其中所述炭黑粉末的质量比例为1.0
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5.0重量％。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的复合材料，其中所述复合材料进一步包含至少一种导热率高于所述全氟烷氧基聚合物的导热率的添加剂。7.根据权利要求1
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6中任一项所述的复合材料，其中所述复合材料为粉状和自由流动的。8.一种生产根据权利要求1
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7中任一项所述的复合材料的方法，其中在第一步骤中将全氟烷氧基聚合物粉末颗粒与成膜液体混合并在第二步骤中将所得混合物与炭黑粉末颗粒的混合。9.一种具有至...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：巴斯夫欧洲公司，
类型：发明
国别省市：