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摘要：介紹了氟碳涂料的發(fā)展及應用；并從環(huán)保低碳節(jié)能方向?qū)Ψ计崤c氟碳粉的施工、性能進行對比；探討了FEVE氟碳粉末涂料的配方組成及性能指標。

一．引言

近年來社會及政府對環(huán)境改善越發(fā)重視，2014年，涂料行業(yè)首次被國家相關(guān)行政部門認定為污染行業(yè)；自2015年2月1日起，國家稅務總局對施工狀態(tài)下?lián)]發(fā)性有機化合物-VOCs征收排污費，甚至有些地方政府禁止使用含VOCs的涂料。

揮發(fā)性有機物-VOCs：是指參與大氣光化學反應的有機化合物，包括非甲烷烴類（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等）、含氧有機物（醛、酮、醇、醚等）、含氯有機物、含氮有機物、含硫有機物等，是形成臭氧（O3）和細顆粒物（PM2.5）污染的重要前提物涂料在線coatingol.com。

涂料行業(yè)“油改水、漆改粉”成為近年熱門研究話題；粉末涂料不含有機溶劑，在加工、烘烤固化過程中，沒有有機溶劑揮發(fā)，避免了有機溶劑的污染及資源浪費、以及水性涂料中廢水處理問題，屬于資源環(huán)境友好型涂料品種。

FEVE氟碳粉末涂料，因其低碳、環(huán)保、高效、節(jié)能等優(yōu)點，成為逐步替代液體氟碳涂料的最佳選擇，并在建筑鋁型材行業(yè)日益廣泛的得以應用。

二．建筑鋁型材行業(yè)用氟碳涂料的技術(shù)發(fā)展概述

建筑鋁型材行業(yè)采用防護裝飾涂層以普通聚酯和超耐候聚酯涂料為主，氟碳涂料所占比例較小。

適用于建筑鋁型材的氟碳涂料主要有PVDF和FEVE。2018年前市場主要為溶劑型PVDF氟碳涂料。【含有機溶劑，不符合低碳環(huán)保的發(fā)展方向】

替代溶劑型氟碳涂料的環(huán)保型氟碳涂料主要有水性PVDF和FEVE氟碳涂料，粉末型PVDF和FEVE氟碳涂料，水性氟碳涂料在建材中還沒有成熟配套涂裝應用及問題解決方案，面臨不少技術(shù)難題，難以推廣。

氟碳粉末涂料生產(chǎn)施工工藝成熟，技術(shù)壁壘少，市場適應度快。PVDF熱塑型氟碳粉末，由于混煉效果差、不易清洗、冷凍粉碎成本高昂，部分類型采用有機溶劑稀釋-噴霧干燥，破壞環(huán)保，難以實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)使用；FEVE氟碳粉末涂料因環(huán)保節(jié)能、加工便捷、杰出實用性和長期耐久性在鋁型材行業(yè)正逐步受到重視。

1】溶劑型氟碳涂料與FEVE氟碳粉末涂料施工性能對比：

2】溶劑型氟碳涂料與FEVE氟碳粉末涂料主要性能對比：

綜上所述，氟碳粉末涂料取代溶劑型氟碳涂料，在施工及技術(shù)指標上已完全具備可替代性，節(jié)能降耗，部分理化性能已超越溶劑型氟碳涂料。

三．氟碳粉末的應用

氟碳粉末涂料主要分為兩類:一類是以PVDF（聚偏氟乙烯）、ETFE（乙烯-四氟乙烯共聚物）、ECTFE（乙烯-三氟氯乙烯共聚物）等樹脂為基料的熱塑性氟碳粉末涂料；

另一類是以三氟氯乙烯/四氟乙烯和乙烯基醚或乙烯基酯共聚物及其固化劑為基料的熱固性氟碳粉末涂料。

1】熱塑性氟碳粉末涂料：目前市場應用較廣的是PVDF（聚偏氟乙烯）粉末，制備方法包括：乳液沉淀法、熔融擠出法、噴霧干燥法及物理附聚法。

因噴霧干燥法及物理附聚法缺少完善設(shè)施及實驗依據(jù)，未能進行工業(yè)化應用；目前常用的是乳液沉淀法和熔融擠出法。

①乳液沉淀法：利用低沸點的有機溶劑（丁酯、甲苯等）將PVDF樹脂和丙烯酸溶解或懸浮，再加入無機色料和助劑，高速分散研磨得到均勻的液體混合物，再通過減壓-抽空-攪拌-干燥-粉碎-篩分-成品。

②熔融擠出法：原材料預混后，通過擠出機高溫擠出-粗破碎-液氮冷卻-粉碎-篩分-成品。

PVDF氟碳粉末固化溫度需230℃以上才能熔融流平成膜，噴涂固化工藝分為三種:一涂一烤、兩涂一烤、兩涂兩烤。

2】熱固性氟碳粉末涂料：主要以氟烯烴-乙烯基醚（乙烯基酯）共聚物樹脂和內(nèi)封閉或封閉聚多異氰酸酯為成膜物，配以無機色料、助劑，通過預混-熔融擠出-粉碎-篩分獲得成品，整個過程使用常規(guī)粉末制造設(shè)備即可，無需配備其他輔助設(shè)備。

FEVE氟碳粉末固化溫度200-210℃，噴涂固化工藝分為兩種:一涂一烤、兩涂一烤。

在加工、施工過程中，較熱塑性氟碳粉末具有節(jié)能降耗、加工施工便捷的優(yōu)勢。

四．FEVE氟碳粉末的配方設(shè)計

目前FEVE氟碳粉末大致分為兩類，純FEVE氟碳粉末涂料、混合型FEVE氟碳粉末涂料。

1】純FEVE氟碳粉末涂料

顧名思義，系由純FEVE氟碳樹脂及其交聯(lián)劑、添加無機色料、助劑及少量填料制成。

純FEVE氟碳粉末涂料具備優(yōu)異的耐候性、耐化學藥品性，但由于以下特性，導致理化性能達不到最佳平衡，且不具備合理的性價比：

①FEVE氟碳樹脂剛性強，涂料耐沖擊強度差，與鋁合金基材附著力較差；加之國家禁止使用黃鉻化前處理工藝，目前無鉻前處理工藝的附著力較以前使用的黃鉻前處理差，進一步影響純氟碳粉末與基材間的附著力。

目前廣東建科院張凱博士主導開發(fā)的金屬-有機骨架膜技術(shù)與FEVE氟碳粉末之間進行了系統(tǒng)的試驗研究，表現(xiàn)出優(yōu)異的耐沖擊、杯突及附著力性能。相關(guān)成果發(fā)表在Rare Metals雜志上，獲得國內(nèi)授權(quán)發(fā)明專利3件，申請PCT國際發(fā)明專利1件。期待不久的將來，能成功實現(xiàn)工業(yè)化應用，解決FEVE氟碳粉末涂料與基材的附著性能。

②FEVE氟碳樹脂易吸潮，導致粉末涂料水分高，烘烤固化過程中易產(chǎn)生針孔及流平不好。

③交聯(lián)劑在固化過程中產(chǎn)生小分子化合物，涂膜易黃變及產(chǎn)生針孔。

④FEVE氟碳樹脂價格昂貴。

2】混合型FEVE氟碳粉末涂料

系由FEVE氟碳樹脂及其交聯(lián)劑、羥/羧基聚酯樹脂及其交聯(lián)劑、添加無機色料、助劑及少量填料制成。

混合型FEVE氟碳粉末涂料，利用氟碳樹脂低表面能作用，配合不同固化機理、不同相容性的樹脂體系，使FEVE氟碳樹脂在固化反應時，容易實現(xiàn)上浮、上遷移，更多的浮在涂膜表面。

混合型FEVE氟碳粉末涂料固化反應上遷移效果示意圖：

如圖所示，通過配方的合理設(shè)計及生產(chǎn)工藝的嚴謹控制，使FEVE樹脂上遷移到涂膜表面，形成氟保護層，達到最佳的超強防護效果；進而通過羥/羧基樹脂達到涂層與基材良好的沖擊強度和附著力。

FEVE粉末氟碳樹脂各項主要技術(shù)指標

目前FEVE粉末氟碳樹脂主要生產(chǎn)廠家有：大連長福新材料科技有限公司、日本旭硝子株式會社等

推薦配方參考及部分理化指標（深灰平面）

在此，F(xiàn)EVE/羥基聚酯、雙組份FEVE/羧基聚酯......不一一列舉

總之，通過配方原料的選擇、加工工藝的調(diào)整，使混合體系中FEVE氟樹脂盡可能的達到最佳上浮效果，是提升產(chǎn)品耐候性及耐化學藥品性的關(guān)鍵。

五．檢測標準及部分檢測報告

表①氟碳涂料行業(yè)相關(guān)技術(shù)標準統(tǒng)計

表②主要執(zhí)行標準對超耐候涂料耐候性及耐腐蝕性的要求

表③人工加速老化報告

六．結(jié)束語

受到環(huán)保法規(guī)的限制，溶劑型氟碳涂料的使用受到很大限制；

由于粉末涂料需要高溫烘烤，不適合傳統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)、混凝土橋梁等巨型結(jié)構(gòu)，也不能用于現(xiàn)場噴涂，故水性FEVE氟碳分散體涂料取代了溶劑型氟涂料，在巨型結(jié)構(gòu)的涂料應用中逐漸成為主導。

而相比“油改水”，鋁型材行業(yè)實現(xiàn)“漆改粉”的技術(shù)門檻和難度要少得多，近年來鋁型材行業(yè)實現(xiàn)“漆改粉”的企業(yè)越來越多。

FEVE氟碳粉末涂料在生產(chǎn)工藝、配色工藝、配方選擇多樣性、施工工藝成熟度等多方面都要優(yōu)于PVDF氟碳粉末涂料，綜合性能最接近溶劑型PVDF氟碳涂料。

經(jīng)過多年技術(shù)積累及實際應用，F(xiàn)EVE氟碳粉末涂料將在鋁型材行業(yè)的高防護產(chǎn)品體系中大放異彩。

來源：劉克非1 鞏永忠2 吳慶松1 / 1廣東德福生新材料科技有限公司 2大連長福新材料科技有限公司      

2021中國粉末涂料與涂裝行業(yè)年會論文集