1 有机氟树脂的结构特点
氟是元素周期表中电负性大的元素, 具有强的电负性、低的极化率, 而原子半径仅次于氢。氟原子取代C —H 键上的H , 形成的C—F 键极短, 而键能高达460 kJ / mol (C —H 键能为413kJ / mol , C —C 键能为347 kJ /mol) [2 ] , 一般聚烯烃分子的碳链呈锯齿形, 若氟原子替换氢原子, 由于氟原子上负电荷比较集中, 电负性大, 电子云密布,相邻氟原子的相互排斥, 使氟原子不在同一平面内, 主链中C —C —C 键角由112°变为107°, 沿碳链作螺旋分布,故碳链四周被一系列性质稳定的氟原子所包围。由于C —F 键的键能比C —H 键的大, 氟原子的电子云对C —C 键的屏蔽作用较H原子强, 因此, C —F 键很难被热、光以及化学物品等破坏。而氟原子的共价半径非常小, 2 个氟原子的范德华半径之和是217 ×10- 10 m , 2 个氟原子正好把2 个碳原子之间的空隙(2 个碳原子之间距离为2154 ×10 - 10 m) 填满,使任何反应试剂难以插入, 保护了碳碳主链; 又因氟原子核对其核外电子及成键电子云的束缚作用较强, 氟原子极化率低,在分子中对称分布,整个分子是非极性的, 碳氟化合物的介电常数和损耗因子均很小, 所以其聚合物是高度绝缘的,化学上突出的表现是高温稳定性和化学惰性。氟化合物的分子间凝聚力低, 空气和聚合物界面间的分子作用力小, 表面自由能低,因此难于被液体或固体浸润或粘着, 表面摩擦系数小, 所以赋予氟树脂优异的性能。
3.2 有机氟树脂的性能
由于氟原子结构上的特点, 将氟原子引入到树脂中,使得含氟树脂具有不同于其它树脂的特殊性能,如低表面自由能、良好的耐候、耐污等许多性能。
3.2.1 低表面自由能
自由能常用来表示聚合物表面和其它物质发生相互作用能力的大小。一般有机物的表面自由能为11～80 mJ/ m2 ,而含有氟烷基侧链的聚合物具有较低的表面自由能, 一般在11～30 mJ/ m2 之间, 如表3所示[3]。低表面自由能的含氟树脂使得其表面难以润湿, 具有憎水憎油的特性, 因此用这种含氟树脂制得的涂料, 其粘附性能差,防污染能力强。