氟化氧化石墨烯改性陶瓷涂料的制備及其耐高溫不粘性的提升

李力鋒，吳 聰

（1.上海宜瓷龍新材料股份有限公司，上海 201108；2.上海大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，上海 200444）

0 引言

目前，市場上應(yīng)用于不粘炊具內(nèi)表面的涂層大多是以特氟龍為代表的高溫氟碳涂層，其中含有大量的氟碳鍵，其表面能低、涂層的不粘持久性表現(xiàn)優(yōu)異。但氟碳涂層硬度低、耐摩擦性差，導(dǎo)致涂層易脫落而使用壽命較短；而且氟碳涂料屬于有機涂料，生產(chǎn)過程中添加一定量的有機溶劑，固化過程中VOC（揮發(fā)性有機化合物）排放量較高，不利于環(huán)保；且氟碳涂層在長時間高溫干燒時還會分解而釋放出對人體有害的物質(zhì)。陶瓷涂層是一種安全、健康的炊具用不粘涂層，其硬度高、具有良好的初始不粘性，但是陶瓷涂層在經(jīng)過長時間高溫、反復(fù)摩擦之后，其表面的不粘性會急劇下降，這也是陶瓷涂料在不粘炊具領(lǐng)域應(yīng)用的瓶頸所在。近些年來，研究人員們正在努力通過改善陶瓷涂層的耐高溫不粘性，從而替代目前炊具市場上占主導(dǎo)的特氟龍涂層。

氟化石墨烯是一種新型石墨烯衍生物，它既保持了石墨烯高強度的性能，又因氟原子的引入帶來了表面能降低、疏水性增強的物理化學(xué)性能。同時，由于氟化石墨烯耐高溫、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，表現(xiàn)出類似聚四氟乙烯的性質(zhì)，所以被稱為“二維特氟龍”。如果在氟化石墨烯結(jié)構(gòu)中進一步引入少量含氧基團，如羥基、環(huán)氧基和羧基等，就可得到表面既含有親水的含氧基團又含有疏水疏油的氟基團的氟化氧化石墨烯（FGO），其結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。……