防汙
2025-05-27 16:58:05 | 用途指引

防汙
氟化物是固體物質中表面張力最低的一組物質,其表面張力低至約6-30 mN/m。液態的濕漬,如指紋、皮脂漬、水漬等,是由於污漬成分與污漬所附著的底材表面分子之間的分子作用力吸引而附著在一起。
透過在在底材上塗佈氟素塗層劑,表面覆蓋的氟素脂可以顯著降低底材的表面張力,從而減少污垢的附著力。
用於減少指紋附著和防污的氟素塗層劑大致有兩種類型
-矽烷偶聯型(silane coupling)防污塗層劑
含有機氟化物基團的矽烷偶聯型塗層劑。塗佈後以矽烷偶聯反應與玻璃、金屬等無機材料結合,在表面形成單分子氟化物層。

由於塗料成分透過矽烷偶聯反應與無機材料結合,因此具有優異的附著力和耐磨性。此外,由於單分子層的厚度約為10-20nm,因此肉眼無法辨識,不會損害塗佈底材的外觀或光學性能,且不會造成刮痕。
此外,即使塗層成分因磨損或老化而剝離,這種剝離也是在分子層面上發生的,無法用肉眼辨識。因此,不會像一般塗層那樣因剝離而導致外觀變得難看,也不會損害被塗佈物的外觀價值。從這些角度來看,可以說它是最適合用來防指紋的塗層劑。
然而如果像一般塑料,表面沒有羥基(-OH)或羧基(-COOH),則不會發生這種偶聯反應,以致於塗層成份無法密著。在這種情況下,需要使用聚矽氮烷(Polysilazane)或四烷氧基矽烷(Tetramethoxysilane)作為預處理劑,預先在底材表面形成無機玻璃狀(二氧化矽)膜,然後再用此塗層劑處理表面。

-金屬用防污塗層劑
與前述矽烷偶聯型一樣,這是帶有PFPE基的反應型防污塗層劑,與金屬表面反應並粘附在其上。上節介紹的矽烷偶聯型也具有與金屬發生反應並粘附在其上的結構,但其粘著力更高,並且塗佈後形成耐磨、防污的表面。
和上節提到的矽烷偶聯型防污塗層劑一樣,此塗層膜厚為10-20奈米,肉眼看不到塗膜,因此不會改變材料外觀且可以表現防污性能。照片-1為浴室使用的蛇口在其右半邊塗佈塗層劑,使用一個月後用布擦去污垢後的情況。通常僅透過擦拭無法去除的水垢和清潔劑浮渣在塗有該塗層的表面上可以輕鬆地去除。這種塗層劑可應用於樹脂成型金屬模具的離型(releasing, 脫模)作用。它不僅降低了模具表面的表面張力,再加上0.09以下的動摩擦係數,可以表現出持續良好的脫模性能。此外,由於膜厚為10-20 nm,可以在模具表面上忠實地再現從奈米到微米級的精細結構,例如奈米壓印(nanoimprint)。甚且,由於離型塗層的成分不會黏附在工件上,因此脫模後無需清洗工件,大大提高了生產率。

-UV硬化型防污塗層劑
此體係有兩種:一種是可以添加到自由基聚合型UV固化樹脂中的添加劑型,另一種是已經混合在UV固化樹脂或硬化劑裡,可以直接使用的劑型。兩者都是藉UV照射固化;其特點是固化速度快,因此適合採用捲對捲方式對塑膠薄膜進行高速加工。
固化反應是藉著自由基聚合引起的交聯反應,而聚合會受到氧氣的抑制,因此需要隔絕氧氣,在氮氣下進行曝光,或在正常條件下使膜厚一些。此外,塗抹後的外觀通常顯得有光澤。
雖然該塗層劑的靜態接觸角與其他型塗層劑相似,但其表面結構並未完全被氟化物覆蓋,因此防指紋效果不如前述反應型。表-1是我們的UV固化樹防污添加劑與前面提到的矽烷偶聯型防污塗層劑的比較。

 

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