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王舒鐘

東京工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士，自1992年起在旭硝子中央研究所從事研發(fā)工作，2012年起常駐上海，擔(dān)任旭硝子化工貿(mào)易（上海）有限公司市場與技術(shù)開發(fā)部長，期間參與多項(xiàng)交通行業(yè)和化工行業(yè)與涂料相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)制定或修訂工作。

---論壇平臺(tái) /《涂層與防護(hù)》雜志，鄂忠敏

《涂層與防護(hù)》: 氟碳樹脂主要有哪些品種？哪些更具市場發(fā)展?jié)摿Γ?/strong>

王舒鐘：氟碳樹脂這一稱呼在涂料行業(yè)比較常見，可以認(rèn)為是泛指用于涂料的含氟樹脂。從這個(gè)意義上來說，現(xiàn)在主要的氟碳樹脂有FEVE和PVDF兩大類，F(xiàn)EVE是含氟乙烯和乙烯基醚的共聚物，近年也有一些含氟乙烯和乙烯基酯共聚的氟碳樹脂F(xiàn)EVEs出現(xiàn)，這些可以被看作是FEVE中的亞類，值得注意的是最新版的國際標(biāo)準(zhǔn)ISO12944里明確地表述了FEVE是含氟乙烯和乙烯基醚的共聚物，因此從嚴(yán)格意義上來講，使用乙烯基酯做出來的氟碳樹脂是不能稱為FEVE的涂料在線coatingol.com。

FEVE從所含官能團(tuán)來講屬于多元醇，在形成涂膜的時(shí)候有一個(gè)與固化劑反應(yīng)產(chǎn)生氨酯鍵以形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過程，因此在ISO12944標(biāo)準(zhǔn)里FEVE被表述為一種特殊的聚氨酯，屬于熱固型樹脂。PVDF就是聚偏氟乙烯，屬于熱塑型樹脂，形成涂膜的時(shí)候需要高溫烘烤。

從材料開發(fā)的角度來說，設(shè)當(dāng)調(diào)整各單體的結(jié)構(gòu)或官能團(tuán)就能對(duì)FEVE做改性，因此具有較高的自由度和較大的改良空間，另外從涂裝施工的條件來講，F(xiàn)EVE既可以常溫固化也可以高溫烘烤，因此比PVDF有較高的可選擇性。

除上述兩類氟碳樹脂以外，建筑外墻涂裝也用一些含氟丙烯酸樹脂，這類產(chǎn)品的耐候性遠(yuǎn)不如上述兩類，而使用氟碳樹脂的最大理由往往是需要良好的耐候性，因此個(gè)人認(rèn)為應(yīng)該把含氟丙烯酸與上述兩類樹脂加以區(qū)分，不能籠統(tǒng)地都稱為氟碳樹脂。

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《涂層與防護(hù)》: FEVE氟碳樹脂在耐候性方面是目前最好的樹脂品種嗎？

王舒鐘：在重防腐領(lǐng)域，F(xiàn)EVE是當(dāng)之無愧的耐候性最好的樹脂，正是因?yàn)镕EVE在鋼結(jié)構(gòu)的防護(hù)涂裝上有了長達(dá)30年以上的實(shí)際業(yè)績，ISO12944才會(huì)把FEVE列為可實(shí)現(xiàn)高耐候性能的材料。在建筑領(lǐng)域，需要長期耐候的鋁合金幕墻多用溶劑型PVDF做涂裝，而一些最高端的地標(biāo)性建筑則采用涂裝FEVE的復(fù)合板做外立面裝飾。近年來由于國家的環(huán)保政策對(duì)VOC的排放要求越來越嚴(yán)格，粉末涂裝越來越多地被用于鋁型材的涂裝，F(xiàn)EVE類型的粉末涂料具有和PVDF相當(dāng)?shù)哪秃蛐阅埽帜軠p少VOC的排放，使得戶外用鋁型材有了更綠色環(huán)保的選擇。

《涂層與防護(hù)》:石墨烯到處“耍帥”，在氟碳樹脂及其涂料的性能改進(jìn)方面，石墨烯發(fā)揮怎樣的效果？

王舒鐘：有一些初步的試驗(yàn)結(jié)果顯示了石墨烯在涂料里的優(yōu)異性能，包括石墨烯與氟碳樹脂的混配，這是值得關(guān)注的。當(dāng)年FEVE面世的時(shí)候，對(duì)于當(dāng)時(shí)的防腐涂裝領(lǐng)域的沖擊也是相當(dāng)大的。從FEVE的發(fā)展歷程來看，任何新的材料要在長效防腐領(lǐng)域占有一席之地，首先要明確材料本身的特征與性能的關(guān)系，其次需要能夠確保穩(wěn)定的生產(chǎn)和使用，最終還需要長時(shí)間的實(shí)驗(yàn)性實(shí)際使用來證明。

《涂層與防護(hù)》:為什么3F樹脂比4F樹脂在涂料耐候性方面更好？如何科學(xué)評(píng)價(jià)氟含量與耐候性之間的關(guān)系？

王舒鐘：在講3F和4F樹脂之前，首先需要明確使用乙烯基醚作為與含氟乙烯共聚的單體得到的樹脂才能有良好的耐候性，這是因?yàn)橐蚁┗押秃蚁┕簿蹠?huì)產(chǎn)生完全交替的共聚結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)對(duì)于材料的抗紫外線性能是起關(guān)鍵作用的。旭硝子早期的研究結(jié)果證明，三氟氯乙烯或四氟乙烯與乙烯基醚共聚都能得到完全交替的結(jié)構(gòu)，因此3F樹脂和4F樹脂如果都是用乙烯基醚來共聚的話，作為一種樹脂，其本身的耐候性都是很好的。

但是把這兩種樹脂做成涂料后，就發(fā)現(xiàn)4F樹脂與顏料的相容性不好，換句話說就是采用4F樹脂做涂料的時(shí)候顏料的分散性不好，這樣的涂料做成涂層后，其涂膜中會(huì)有許多空隙，水、氧、氯離子等腐蝕因子很容易侵入這樣的涂層并透過涂膜，進(jìn)而影響到整個(gè)涂裝體系的耐久性。氟碳樹脂的氟含量本來應(yīng)該體現(xiàn)在其結(jié)構(gòu)上的，所以氟含量與耐候性并不是一個(gè)正比關(guān)系，這一點(diǎn)從PVDF（氟含量將近50%）與FEVE（3F樹脂的氟含量約27%）的耐候性對(duì)比上很容易看出來。

特別需要注意的是，如果硬性規(guī)定某一氟含量，有一些結(jié)構(gòu)本身氟含量較高的樹脂在配方中會(huì)給混拼其他樹脂提供了很大空間，最終導(dǎo)致耐候性能的下降。

以前氟含量的測試一直使用氧氣燒瓶燃燒法，這種方法的誤差比較大，如果有燃燒不充分的現(xiàn)象，最終得到的氟含量就會(huì)偏低，化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3792—2014給出了采用標(biāo)準(zhǔn)含氟化合物作為參比樣品同步測試最后對(duì)測試結(jié)果做出校正的方法，這個(gè)方法減少了氟含量測試的誤差，對(duì)于規(guī)范氟碳涂料行業(yè)中出現(xiàn)的一些亂象起到了重要作用，但是這種方法對(duì)于混拼全氟化合物等氟含量較高的其他物質(zhì)用來對(duì)氟含量造假的惡劣行徑是沒有效果的，今后可以考慮配合參考19F核磁共振譜圖，從結(jié)構(gòu)上測定有效氟含量。

現(xiàn)在許多涉及氟碳樹脂或氟碳涂料的標(biāo)準(zhǔn)都設(shè)有氟含量的指標(biāo)，這是因?yàn)槊鞔_一定的氟含量對(duì)于驗(yàn)證氟碳樹脂及涂料的品質(zhì)是有其意義的，只是需要搞清楚并不是氟含量越高耐候性就越好的道理。

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《涂層與防護(hù)》:在環(huán)保法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)制修訂的雙輪驅(qū)動(dòng)下，水性化技術(shù)在氟碳涂料領(lǐng)域發(fā)揮了怎樣的作用？還存在哪些問題？

王舒鐘：水性氟碳涂料很早就有應(yīng)用，特別是相對(duì)需要柔韌涂膜的混凝土結(jié)構(gòu)采用水性氟碳涂料涂裝的較為多一些，三峽大壩和上海東方明珠是一些涂裝了旭硝子的水性氟碳涂料的案例。水性化的好處是顯而易見的，使用水性涂料不僅能減少VOC的排放，而且可以減少施工現(xiàn)場的氣味，特別是在相對(duì)封閉的環(huán)境下可以降低火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

但是目前水性系列的涂裝，特別是鋼結(jié)構(gòu)的涂裝體系采用水性氟碳面漆的并不多，其原因是多方面的，其中多數(shù)是水性涂料涂裝這種方式本身的問題，比如為了防止樹脂凍結(jié)，無論是運(yùn)輸貯存還是施工涂裝都需要控制好溫度，這樣會(huì)增加能耗成本。而且水性涂料的涂裝本身又是一件技術(shù)性很高的工作，如果操作人員以類似油漆的感覺來涂裝的話，往往會(huì)出大問題。有數(shù)據(jù)證明水性氟碳涂料做好了可以和溶劑型氟碳涂料具有相當(dāng)?shù)哪秃蛐裕虼怂苑纪苛系臐摿κ呛艽蟮模疤崾切枰龊昧恕?/p>

《涂層與防護(hù)》:氟碳粉末涂料也是近年來環(huán)保理念催生的一種環(huán)保型涂料品種，其發(fā)展前景如何？是否蓋過水性氟碳涂料？

王舒鐘：氟碳粉末涂料已經(jīng)在建筑行業(yè)的鋁合金幕墻上有許多應(yīng)用，差一點(diǎn)成為中國最高樓的地標(biāo)性建筑深圳平安大廈就是采用了涂裝FEVE粉末樹脂的鋁合金幕墻。隨著溶劑型PVDF使用的減少，越來越多的氟碳粉末涂料會(huì)在這一領(lǐng)域得到應(yīng)用。粉末涂裝的方式?jīng)Q定了涂裝需要在一定的高溫下實(shí)施，因此粉末涂裝不適合于巨型結(jié)構(gòu)，也不能在使用現(xiàn)場涂裝，但是它特別適合于在工廠車間做涂裝。從環(huán)保的角度來說，粉末是比水性更加綠色的產(chǎn)品，但是這兩者的應(yīng)用領(lǐng)域有很大不同，不存在簡單的誰替代誰的問題。

 深圳平安大廈

《涂層與防護(hù)》:氟碳涂料具有優(yōu)異的綜合性能，主要體現(xiàn)在哪些方面？主要應(yīng)用領(lǐng)域有哪些？

王舒鐘：氟碳涂料最大的優(yōu)點(diǎn)是氟碳樹脂的優(yōu)異抗紫外線性能帶來的耐候性，同時(shí)作為涂料，為了實(shí)現(xiàn)良好的耐候性，顏料分散性也是十分重要的，因此耐候性好的涂膜往往顏色也非常好看。耐候性好就意味著重涂周期長，也就意味著全壽命周期成本低，也就意味著節(jié)省了資源降低了排放，因此也可以說，氟碳涂料的最大優(yōu)點(diǎn)就是它的綠色環(huán)保。氟碳涂料的應(yīng)用非常廣泛，主要的應(yīng)用有橋梁和風(fēng)電以及海上平臺(tái)等鋼結(jié)構(gòu)重防腐涂裝，建筑外立面的裝飾性涂裝，高鐵等軌道交通和大型客機(jī)等交通工具的涂裝，近年來光伏背板也有一部分采用氟碳涂料做防水涂裝的。

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《涂層與防護(hù)》:在防腐領(lǐng)域，氟涂料如何在提高長效防腐性能的同時(shí)，兼顧環(huán)保性和經(jīng)濟(jì)性？

王舒鐘：前面說過，長壽命材料本身就是一種環(huán)保性材料，也是一種經(jīng)濟(jì)性材料。從全壽命周期來考慮的話，材料的壽命越長，它的成本就越低，排放就越少。比方說，如果加石墨烯可以大幅度延長涂裝壽命的話，即使石墨烯的成本很高，這也是非常值得去嘗試的。盡管如此，在現(xiàn)有的氟碳涂料的基礎(chǔ)上，還是有改進(jìn)的空間的。比如說可以去嘗試提高涂料的固含量來降低VOC的排放。另一方面，對(duì)于相對(duì)小型的部件，可以嘗試使用粉末涂裝的方式來降低VOC的排放。