微细生物蜡粉替代PTFE填料在生物基环氧树脂涂料中的性能研究

摘要整理

为应对可持续设计需求，迫切需要用生物基来源的生态友好、无毒替代品取代有害涂料成分。特别是聚四氟乙烯（PTFE）粉体等含氟衍生物因其在赋予疏水性和润滑性方面的多功能作用而被广泛应用于涂料添加剂。本研究系统评估了来自多种天然来源的微细生物蜡粉作为功能性添加剂在木材保护性环氧涂料中的性能。将来自生物基来源（巴西棕榈蜡、米糠蜡、酰胺生物蜡）和化石来源（PE蜡/PTFE、PE蜡、PTFE）的微细蜡粉，按大颗粒（8～11 µm）和小颗粒（4～6 µm）两种规格，添加至基于亚麻籽油环氧化物和专有酸固化剂的全生物基环氧清漆配方中，添加浓度范围为0.5～10 wt.-%。研究表明，米糠微粉在硬度、耐划伤性、耐磨性和疏水性方面均优于PTFE。生物蜡与PTFE微粉的复合混合物表现出协同效应，PTFE在机械和物理性能方面占主导地位。微细蜡粉的粒度分布是关键参数，最小的生物蜡颗粒尺寸效果最佳。滑动界面分析表明，米糠蜡和巴西棕榈蜡微粉涂料形成更具延展性的表面膜，而酰胺蜡与合成蜡和PTFE类似呈脆性。红外光谱确认了生物蜡微粉在涂料表面的均匀分布、保护膜的形成以及磨损后对环氧基体的保护作用。研究证实，PTFE在木材涂料机械保护、光泽度和疏水性方面的替代品应根据目标性能需求，从现有微细蜡粉等级中谨慎选择。

相关论文