氟碳涂料的现状和研发动向

氟碳涂料的现状和研发动向

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1、氟碳涂料的现状和研发动向张景海⑴、郭希刚⑴、刘桂香⑵⑴济南华临化工有限公;⑵山东中氟化工科技有限公司摘要:氟碳涂料具有优异的耐侯性、耐久性、耐化学品性,综述了氟碳涂料的性能特征,并阐述了氟树脂建筑涂料的发展趋势。关键词:氟碳涂料;氟树脂;应用;研发趋势一、氟碳涂料氟碳涂料是以含氟树脂为主要成膜物的系列涂料的统称,它是在氟树脂基础上经过改性、加工而成的一种新型涂层材料,其主要特点是树脂中含有大量的F-C键,其键能为485J/mol,在所有化学键中堪称第一。在受热、光(包括紫外线)的作用下,F-C键难以断裂

2、,因此显示出超强的耐候性及耐化学介质腐蚀,所以其稳定性是所有树脂涂料中最好的。这就基本决定了它具有比一般其它类型涂层材料更为优异的使用性能,因此在行业内有“涂料王”之称。氟碳涂料涂层具有优异的物理化学稳定性。其性能概括如下:(1)抗紫外线能力超强。氟碳树脂中的F—C键的键能为485kJ/mol,F—C键非常稳定。氟碳树脂对太阳光紫外光区(220~400nm)的中长波可以透过95%以上,只有220nm及小于220nm波长的紫外光能破坏F—C键,但太阳光中这些短波紫外线所占比例很小,而且易被大气臭氧层吸收,

3、很少能到达地面,因此氟碳涂料的抗紫外线能力很强。(2)优异的化学稳定性。氟原子具有最高的电负性和较小的原子半径,F—C键的键能最大,碳链上的氟原子排斥力大,碳链呈螺旋状结构被氟原子包围,具有屏蔽效应,从而决定氟聚合物具有极高的化学稳定性。(3)突出的抗沾污性和自洁性。由于F—C键的键能大,极性小,使氟碳防腐层具有低表面能,对水的接触角为80°~110°,表面光滑,粘附性小,不易被污染。所以抗沾污性和自洁性较好。(4)卓越的耐温性能。氟碳涂层的耐温性能很好。聚四氟乙烯防腐层能长期在-50~250℃下使用,

4、瞬间可以耐300℃;常温固化的氟碳防腐层耐温范围在-50~150℃。综上所述,可以看出氟碳涂料有着超强的耐候能力,户外长期的使用和人工加速老化试验结果亦表明:氟碳防腐层的确有着很好的耐候性能。二、氟碳涂料的发展历史1938年美国杜邦公司合成聚四氟乙烯树脂,开发出“特氟龙”不粘涂料,它是将聚四氟乙烯(PTFE)以微小颗粒状态分散在溶剂中,然后以360-380℃的高温烧结成膜,该涂层可长期在-195--250℃下使用,其耐化学品性超过所有聚合物,主要应用于不粘涂层,如:不粘锅内涂膜、聚合反应釜内衬。上世纪6

5、0年代,ElfAto公司开发出“Kynar500”为商标的聚偏二氟乙烯(PVDF)氟碳树脂,随后,被应用于氟碳涂料之中。它具有优良的耐候性、耐水性、耐污染性、耐化学品性,尤其用于建筑物的外部装饰有其他涂料无法相比的优点。但由于PVDF树脂不溶欲普通溶剂,涂膜的形成需要230-250℃的高温烧结成膜,所以只能应用在有固定加工场所的、有烘烤设备的铝幕墙板、铝型材、彩钢板等耐高温的外墙装饰材料的基材上,限制了它的使用。1982年,日本旭硝子公司开发出了氟烯烃-乙烯基醚共聚物(FEVE)树脂,该树脂在氟烯烃的基

6、础上引进了溶解性官能团、附着性官能团、交联固化性官能团、促进流变性官能团,不仅秉承了氟树脂的所有优良品质,而且还具有在常温下溶解于芳烃、脂类、酮类等常规溶剂、常温下交联固化等性能。该树脂应用到氟碳涂料中,使得氟碳涂料的应用领域扩大到了不耐高温的PVC型材、塑钢型材、玻璃钢、有机玻璃等有机材质;无法进入烘箱的大型钢板、钢结构;需要现场施工的道路桥梁结构、建筑外墙;以及有色金属、玻璃材质、陶瓷制品、石头木器材质等等。现在,氟碳涂料在世界各地都得到了越来越广泛的应用,在国内诸多城市建设和改造中,氟碳涂料也被广

7、泛采用,如著名的奥运会主体育场“鸟巢”、青藏铁路、杭州湾跨海大桥、山东胶州湾跨海大桥等等都大量使用了含氟涂料,效果良好。三、氟碳涂料的种类氟涂料一般分为高温固化型和常温固化型两大类。高温固化型氟涂料树脂具有规整的化学结构,聚合物呈结晶、半结晶状态,不溶于一般溶剂,只能制成粉末或有机溶胶,施工后需经过200~450℃高温烘烤、热熔融流平成膜。常温固化型氟树脂通过引入官能团,能溶于常用溶剂,官能团与交联剂交联可在中、低温条件下固化成膜或在常温下干燥。四、氟碳涂料的应用从“特氟龙”不粘涂料到而今,氟碳涂料依然

8、普通应用到各行各业的各个领域,下面从氟碳涂料最常用的几个领域加以阐述。1、氟碳涂料用于建筑外墙美国、欧洲、日本等发达国家的建筑外墙已经逐步摒弃了瓷砖、马赛克等装饰材料,80%以上使用涂料进行装饰。其中氟碳涂料优异的综合性价比,使它在超高建筑、标志性建筑、重点工程等方面具有无以伦比的竞争优势。随着我国经济建设不断高速发展,建筑外墙使用涂料越来越普遍。使用范围要求也越来越广泛,特别对保护性、装饰性、耐候性等功能要求越来越高,市场强劲的需求给涂料

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