氟树脂涂料功能性与环保性协调发展

[hc360慧聪网涂料行业频道报道]：我国从20世纪80年代开始发展含氟树脂涂料，目前研制和生产单位已发展到70余家。据预测，我国氟碳涂料用量将以每年30%-40%的速率增加。 一、热固性氟树脂涂料
    氟树脂能抵抗紫外线袭击，是耐候性优异的重要条件，树脂中氟原子的含量决定氟树脂的耐候性。例如，聚偏氟乙烯(PVDF)树脂中氟原子含量达59.3%，与热塑性丙烯酸树脂配成有机塑溶胶，氟原子在总成膜物中占38%-44%，耐候性优异。经加速耐候性试验(EMMAQUA法)推测，野外暴露20年后保光率仍达80%以上。
    含羟基的氟树脂(FEVE)用于常温或中温固化，其氟原子含量27%-29%，保光性略优于PVDF。国内合成FEVE树脂产品经过抽样测试，其分子量分布较宽，涂膜人工老化3000h后，失光明显，耐盐雾性能也较差，与日本对比样品差距较大。虽然氟原子含量都在26%以上，由于树脂结构不合理，性能离要求较远。
    实际上，国外公司的FEVE工业产品性能也不能达到资料所提出的耐候性水平。一些FEVE树脂人工老化4000h后涂膜失光也很明显，原因是分子结构与分子量分布不易控制。因此需要采用常压合成进行改进，改变氟烯烃的单体结构，使之变成液态产品。 二、含氟树脂水分散体涂料

1.普通氟树脂水分散体涂料
    溶剂型含氟树脂涂料中VOC使用量大，不符合环保要求，即使性能优良，发展生命力也有限。日本最早开始研究降低VOC最有效的品种——水性氟树脂涂料，1982年至今发表有关专利100多件，以旭硝子、DIC、大金3家公司为代表，品种方面也有较大发展。
①热塑性单组分氟树脂水分散体涂料
    大金公司研制出了ZEFFLE SE系列含氟聚合物水分散体，是偏氟乙烯(VDF)共聚物与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)在分子水平上的混合物。由于PMMA的酯基与PVDF单元之间相互作用强烈，使酯基能受到PVDF的保护，因此涂膜具有良好的耐水性及优异的耐候性。公司用该系列涂料在日本都岛地区进行了曝晒试验，白漆样板在30℃朝南曝晒5年后，用扫描电镜和傅里叶红外光谱(FTIR)对样板表面的颜色、光泽变化进行分析评估，结果涂膜仍保持了其初始状态，说明该水性氟涂料具有优异的耐候性与耐久性，而同时作为对照试样的涂膜中成膜物已发生了降解。
②室温交联氟树脂水分散体涂料
    旭硝子公司利用种子乳液聚合技术合成了单组分可室温交联的PFEVE与含羰基的双丙酮丙烯酰胺及其他丙烯酸单体聚合物，该类树脂简称为FEVE-AC。FEVE与丙烯酸聚合物热聚合，得到具有核壳结构的共聚物，能够形成均相、透明的涂层，而物理混合的FEVE和丙烯酸乳液则形成分离的不透明涂层。在FEVE-AC涂料中，即使丙烯酸类单体含量占到总量的15%，通过SWM老化试验4000h后保光率仍保持80%。所用固化剂是C1-C10二羧酸衍生的二酰肼类，如丙二酸二酰肼、癸二酸二酰肼等，它们和氟聚合物乳液中的活性官能团羰基发生固化交联反应，用量为0.01%-10%，体系pH调至偏碱性，贮存稳定。
③双组分常温固化氟树脂水分散体涂料
    旭硝子公司开发出FE-4200、4400等双组分常温固化的水分散氟树脂涂料。在FEVE结构中引入具有内乳化作用的聚氧乙烯基醚大分子单体(EOVE)，制备出乳液型双组分涂料用FEVE树脂，它也是三氟氯乙烯(CTFE)和乙烯基醚的交替结构的共聚物。固化剂常用亲水改性的多异氰酸酯，可以得到与溶剂型FEVE树脂相似的性能。除用于混凝土、水泥板等无机建材表面(如外墙涂料)外，还可用于金属底材，性能优良。
    综上所述，水性氟树脂涂料是将高性能与环保性协调发展、值得大力提倡的品种。近年来国内也开始该领域的研究，如大连振邦、上海湿克威等企业都在研发与推广自己的水性氟树脂涂料。
2.水性氟弹性体涂料
    以氟弹性体为基础的涂料主要用于涂装金属、织物、水泥、塑料和橡胶。但溶剂型氟弹性涂料用酮类作溶剂，固体分在20%-40%，固化剂一般是胺和氨基硅烷，使用寿命(活化期)短，只有2-4h，涂料必须使用双包装。最新研制的水性氟弹性体聚合物引入分子内或分子间可能发生交联反应的官能团，采用部分水解的氨基硅烷作固化剂，优化其用量，单包装可以稳定贮存4个月。水性氟弹性涂料减少了大量的VOC，可以取代溶剂型涂料在汽车、化学、航空和其他工业领域中应用。

三、超低表面自由能含氟聚合物涂料

    聚四氟乙烯(PTFE)是表面自由能最低的树脂，利用这个特点制成一系列防粘性涂料，因不易粘附食物，可在高温下较长期应用，无臭味、无毒，广泛用于铝、铝合金铸件、不锈钢、铁及电木等材质上，作为各种厨具内部涂料，还可用在排油烟机、电木手柄上。
    利用氟化合物的结构与表面自由能关系，设计新的更低表面自由能的含氟树脂，还可进一步开发出许多新型涂料。例如，人们开始研究超低表面能的含氟树脂在自清洁涂料中的应用(建筑涂料、铝板上涂层)，当润湿角度大于160℃时，水珠极易滚落。自洁功能除取决于表面自由能之外，还与表面粗糙度有关。粗糙性越小，自洁性越好。
    超低表面自由能含氟涂料还可用于海上船舰的水下防污，不需加防污剂，排除了防污剂污染海水问题。另一潜在用途是用作血液可掺混材料的涂层，如渗析膜、人造血管、医学移植等，由于对人体血液中蛋白质吸附性极小，因此可以提高与血液的相容性。
    另外，人们利用氟树脂透光性好、化学惰性、不燃性等特点，推出了光催化涂料、荧光涂料、阻燃涂料等，也已经成为涂料工业研究的热点。

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