氟碳塗料是什麼?

是指以氟樹脂為主要成膜物質的塗料;又稱氟碳漆、氟塗料、氟樹脂塗料等。在各種塗料之中,氟樹脂塗料由於引入的氟元素電負性大,碳氟鍵能強,具有特別優越的各項性能。耐候性、耐熱性、耐低温性、耐化學藥品性,而且具有獨特的不粘性和低摩擦性。經過幾十年的快速發展,氟塗料在建築、化學工業、電器電子工業、機械工業、航空航天產業、家庭用品的各個領域得到廣泛應用。成為繼丙烯酸塗料、聚氨酯塗料有機硅塗料等高性能塗料之後,綜合性能最高的塗料品牌。應用比較廣泛的氟樹脂塗料主要有PTFE、PVDF、FEVE等三大類型。中文名

起源

氟碳塗料盔甲保天興洲長江大橋百年壽命

最早的“氟碳塗料”其實早在1938年就誕生了,就是大家熟知的杜邦公司特氟隆塗層,即聚四氟乙烯(PTFE)、聚全氟丙烯(FEP)等共聚合物。這類材料其獨特優異的耐熱(180℃-260℃)、耐低温(-200℃)、自潤滑性及化學穩定性能等,而被稱為“拒腐蝕、永不粘的特富龍”,氟碳漆一般分為三氟和四氟,四氟的防腐性能更高。由於使用時需要極高液化的温度,對顏料的分散性很差,因此一直只被用在不沾鍋,醫療,航空等領域,沒有進入建築領域。

一直到1965年美國Pennwalt 公司開發成功以聚偏二氟乙烯(PVDF)(商標Kynar 500)為基料的建築用氟碳塗料以來,氟碳塗料實現了商業化,人們才看到了氟碳塗料在建築領域的應用前景,全世界有數以萬計的建築物在(PVDF)氟碳塗料的保護下熠熠生輝。由於該類塗料還是屬於烘烤型塗料,雖然烘烤温度比聚四氟乙烯要低很多,大約在230℃,因此還是無法在現場使用,需要工廠加工,這也制約氟碳塗料進一步的推廣。

直到1982年,日本旭硝子公司開發出氟烯烴-乙烯基醚共聚物(FEVE)才開創了能常温下溶解於芳烴、脂類、酮類溶劑的常温固化氟樹脂,它克服了原來氟碳塗料不能常温固化的缺點,實現了在施工工地現場塗裝氟碳塗料的理想,大大拓展了氟碳塗料的應用領域。

特殊性能

PVDF和FEVE結構對比

一、優點

(1)優良的防腐蝕性能——得益於極好的化學惰性、漆膜耐酸、鹼、鹽等化學物質和多種化學溶劑,為基材提供保護屏障;該漆膜堅韌——表面硬度高、耐衝擊、抗屈曲、耐磨性好,顯示出極佳的物理機械性能

(2)免維護、自清潔——氟碳塗層有極低的表面能、表面灰塵可通過雨水自潔,極好的疏水性(最大吸水率小於5% )且斥油、極小的摩擦係數(0.15 — 0.17 ),不會粘塵結垢,防污性好。

(3)強附着性——在銅、不鏽鋼等金屬、聚脂、聚氨脂、氯乙烯等塑料、水泥、複合材料等表面都具有其優良的附着力,基本顯示出宜附於任何材料的特性。高裝飾性——在60 度光澤計中,能達到80% 以上的高光澤。

(4)超長耐候性——塗層中含有大量的F–C鍵,決定了其超強的穩定性,不粉化、不褪色,使用壽命長達20年,具有比任何其他類塗料更為優異的使用性能。優異的施工性—雙組分包裝、貯存期長、施工方便。

二、缺點

油性氟碳漆的缺點

(1)雙組分塗料在施工存在各種限制。

(2)在外牆應用時對施工條件和配套材料要求高,塗層剛性,不具備好的彈性,性能不穩定,出現開裂、脱皮現象。

(3)易被污染環境,長期裝飾性一般;造價高。

(4)溶劑型塗料含有大量的有機揮發物(VOC),對環境污染極為嚴重,同時也浪費資源、浪費能源。

水性氟碳漆的缺點

產品還很不成熟,耐候性比溶劑型氟碳塗料差很多,保光性、硬度都很差,施工完過幾個月就會顯現出來。

(5)不適應用於建築:氟碳漆在分解温度以下是安全無毒,但當建築發生火災時因受熱分解產生劇毒的光氣、氟烯烴等十幾種有害氣體。

發展情況

1938年美國杜邦公司合成聚四氟乙烯樹脂,開發出“特氟龍”不粘塗料,它是將聚四氟乙烯(PTFE)以微小顆粒狀態分散在溶劑中,然後以360-380℃的高温燒結成膜,該塗層可長期在-195–250℃下使用,其耐化學品性超過所有聚合物,主要應用於不粘塗層;如:不粘鍋內塗膜、聚合反應釜內襯。

20世紀60年代,Elf Ato 公司開發出“Kynar500”為商標的聚偏二氟乙烯(PVDF)氟碳樹脂,隨後,被應用於氟碳塗料之中。它具有優良的耐候性、耐水性、耐污染性、耐化學品性,尤其用於建築物的外部裝飾有其他塗料無法相比的優點。但由於PVDF樹脂不溶於普通溶劑,塗膜的形成需要230-250℃的高温燒結成膜,所以只能應用在有固定加工場所的、有烘烤設備的鋁幕牆板、鋁型材、彩鋼板等耐高温的外牆裝飾材料的基材上,限制了它的使用。

1982年,日本旭硝子公司開發出了氟烯烴-乙烯基醚共聚物(FEVE)樹脂,該樹脂在氟烯烴的基礎上引進了溶解性官能團、附着性官能團、交聯固化性官能團、促進流變性官能團,不僅秉承了氟樹脂的所有優良品質,而且還具有在常温下溶解於芳烴、脂類、酮類等常規溶劑、常温下交聯固化等性能。該樹脂應用到氟碳塗料中,使得氟碳塗料的應用領域擴大到了不耐高温的PVC型材、塑鋼型材、玻璃鋼、有機玻璃等有機材質;無法進入烘箱的大型鋼板、鋼結構;需要現場施工的道路橋樑結構、建築外牆;以及有色金屬、玻璃材質、陶瓷製品、石頭木器材質等等。

20世紀90年代中後期,水性氟碳乳液樹脂又被成功應用於氟碳塗料之中。它的高耐候性耐水性、耐污染性、耐化學品性與溶劑型氟碳塗料相比毫不遜色;它的環保性使它輕易突破了一些歐美國家的環保壁壘;它的易施工性使它的工、料費用甚至低於同樣高品質的溶劑型氟碳塗料。水性氟碳塗料已經成為建築塗料發展的主要方向。

人類在進步、科技在發展,氟碳塗料也不斷在前進,問世以及還在研究階段的科技成果有:親水性自清潔抗污染氟碳塗料、阻燃防火型氟碳塗料、耐磨潤滑型氟碳塗料、熒光型氟碳塗料、電熱氟碳塗料等功能性氟碳塗料;粉末氟碳塗料;水性木器氟碳塗料;納米氟碳塗料等等。

全球氟樹脂生產廠家20多家,遍佈世界十幾個國家。2000年世界氟樹脂生產能力約為10萬噸,2005年生產能力穩步上升到12萬-14萬噸。世界氟樹脂主要生產廠家有美國杜邦公司、英國ICI公司、美國阿託-菲納公司、日本旭硝子和大金公司等,它們的年生產能力為3000噸至2萬噸不等。

從國內外的比較看,國外在氟碳塗料行業的起步較早、產品工藝較成熟、市場運作較規範、應用經驗較豐富、實驗數據較健全。其中的典型代表有:PPG、大金、旭硝子等等

國內的氟碳塗料行業起步較晚,但發展很快,在短短十幾年的時間裏,不僅開發出了國外已經應用很久的“特氟龍”不粘塗料、高温烘烤型PVDF塗料,而且還成功推廣了FEVE型可常温固化氟碳塗料。同時還緊緊抓住了世界上最潮流的水性環保氟碳塗料、各種功能性氟碳塗料。