刘克非1 巩永忠2 吴庆松1
1广东德福生新材料科技有限公司 2大连长福新材料科技有限公司
摘要：介绍了氟碳涂料的发展及应用；并从环保低碳节能方向对氟碳漆与氟碳粉的施工、性能进行对比；探讨了FEVE氟碳粉末涂料的配方组成及性能指标。
一．引言
近年来社会及政府对环境改善越发重视，2014年，涂料行业首次被国家相关行政部门认定为污染行业；自2015年2月1日起，国家税务总局对施工状态下挥发性有机化合物-VOCs征收排污费，甚至有些地方政府禁止使用含VOCs的涂料。
挥发性有机物-VOCs：是指参与大气光化学反应的有机化合物，包括非甲烷烃类（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等）、含氧有机物（醛、酮、醇、醚等）、含氯有机物、含氮有机物、含硫有机物等，是形成臭氧（O3）和细颗粒物（PM2.5）污染的重要前提物。
涂料行业“油改水、漆改粉”成为近年热门研究话题；粉末涂料不含有机溶剂，在加工、烘烤固化过程中，没有有机溶剂挥发，避免了有机溶剂的污染及资源浪费、以及水性涂料中废水处理问题，属于资源环境友好型涂料品种。
FEVE氟碳粉末涂料，因其低碳、环保、高效、节能等优点，成为逐步替代液体氟碳涂料的最佳选择，并在建筑铝型材行业日益广泛的得以应用。
二．建筑铝型材行业用氟碳涂料的技术发展概述
建筑铝型材行业采用防护装饰涂层以普通聚酯和超耐候聚酯涂料为主，氟碳涂料所占比例较小。
适用于建筑铝型材的氟碳涂料主要有PVDF和FEVE。2018年前市场主要为溶剂型PVDF氟碳涂料。【含有机溶剂，不符合低碳环保的发展方向】
替代溶剂型氟碳涂料的环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还没有成熟配套涂装应用及问题解决方案，面临不少技术难题，难以推广。
氟碳粉末涂料生产施工工艺成熟，技术壁垒少，市场适应度快。PVDF热塑型氟碳粉末，由于混炼效果差、不易清洗、冷冻粉碎成本高昂，部分类型采用有机溶剂稀释-喷雾干燥，破坏环保，难以实现大规模工业化生产使用；FEVE氟碳粉末涂料因环保节能、加工便捷、杰出实用性和长期耐久性在铝型材行业正逐步受到重视。
1】溶剂型氟碳涂料与FEVE氟碳粉末涂料施工性能对比：
2】溶剂型氟碳涂料与FEVE氟碳粉末涂料主要性能对比：
综上所述，氟碳粉末涂料取代溶剂型氟碳涂料，在施工及技术指标上已完全具备可替代性，节能降耗，部分理化性能已超越溶剂型氟碳涂料。
三．氟碳粉末的应用
氟碳粉末涂料主要分为两类:一类是以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）等树脂为基料的热塑性氟碳粉末涂料；
另一类是以三氟氯乙烯/四氟乙烯和乙烯基醚或乙烯基酯共聚物及其固化剂为基料的热固性氟碳粉末涂料。
1】热塑性氟碳粉末涂料：目前市场应用较广的是PVDF（聚偏氟乙烯）粉末，制备方法包括：乳液沉淀法、熔融挤出法、喷雾干燥法及物理附聚法。
因喷雾干燥法及物理附聚法缺少完善设施及实验依据，未能进行工业化应用；目前常用的是乳液沉淀法和熔融挤出法。
①乳液沉淀法：利用低沸点的有机溶剂（丁酯、甲苯等）将PVDF树脂和丙烯酸溶解或悬浮，再加入无机色料和助剂，高速分散研磨得到均匀的液体混合物，再通过减压-抽空-搅拌-干燥-粉碎-筛分-成品。
②熔融挤出法：原材料预混后，通过挤出机高温挤出-粗破碎-液氮冷却-粉碎-筛分-成品。
PVDF氟碳粉末固化温度需230℃以上才能熔融流平成膜，喷涂固化工艺分为三种:一涂一烤、两涂一烤、两涂两烤。
2】热固性氟碳粉末涂料：主要以氟烯烃-乙烯基醚（乙烯基酯）共聚物树脂和内封闭或封闭聚多异氰酸酯为成膜物，配以无机色料、助剂，通过预混-熔融挤出-粉碎-筛分获得成品，整个过程使用常规粉末制造设备即可，无需配备其他辅助设备。
FEVE氟碳粉末固化温度200-210℃，喷涂固化工艺分为两种:一涂一烤、两涂一烤。
在加工、施工过程中，较热塑性氟碳粉末具有节能降耗、加工施工便捷的优势。
四．FEVE氟碳粉末的配方设计
目前FEVE氟碳粉末大致分为两类，纯FEVE氟碳粉末涂料、混合型FEVE氟碳粉末涂料。
1】纯FEVE氟碳粉末涂料
顾名思义，系由纯FEVE氟碳树脂及其交联剂、添加无机色料、助剂及少量填料制成。
纯FEVE氟碳粉末涂料具备优异的耐候性、耐化学药品性，但由于以下特性，导致理化性能达不到最佳平衡，且不具备合理的性价比：
①FEVE氟碳树脂刚性强，涂料耐冲击强度差，与铝合金基材附着力较差；加之国家禁止使用黄铬化前处理工艺，目前无铬前处理工艺的附着力较以前使用的黄铬前处理差，进一步影响纯氟碳粉末与基材间的附着力。
目前广东建科院张凯博士主导开发的金属-有机骨架膜技术与FEVE氟碳粉末之间进行了系统的试验研究，表现出优异的耐冲击、杯突及附着力性能。相关成果发表在Rare Metals杂志上，获得国内授权发明专利3件，申请PCT国际发明专利1件。期待不久的将来，能成功实现工业化应用，解决FEVE氟碳粉末涂料与基材的附着性能。
②FEVE氟碳树脂易吸潮，导致粉末涂料水分高，烘烤固化过程中易产生针孔及流平不好。
③交联剂在固化过程中产生小分子化合物，涂膜易黄变及产生针孔。
④FEVE氟碳树脂价格昂贵。
2】混合型FEVE氟碳粉末涂料
系由FEVE氟碳树脂及其交联剂、羟/羧基聚酯树脂及其交联剂、添加无机色料、助剂及少量填料制成。
混合型FEVE氟碳粉末涂料，利用氟碳树脂低表面能作用，配合不同固化机理、不同相容性的树脂体系，使FEVE氟碳树脂在固化反应时，容易实现上浮、上迁移，更多的浮在涂膜表面。
混合型FEVE氟碳粉末涂料固化反应上迁移效果示意图：
如图所示，通过配方的合理设计及生产工艺的严谨控制，使FEVE树脂上迁移到涂膜表面，形成氟保护层，达到最佳的超强防护效果；进而通过羟/羧基树脂达到涂层与基材良好的冲击强度和附着力。
FEVE粉末氟碳树脂各项主要技术指标
目前FEVE粉末氟碳树脂主要生产厂家有：大连长福新材料科技有限公司、日本旭硝子株式会社等
推荐配方参考及部分理化指标（深灰平面）
在此，FEVE/羟基聚酯、双组份FEVE/羧基聚酯......不一一列举
总之，通过配方原料的选择、加工工艺的调整，使混合体系中FEVE氟树脂尽可能的达到最佳上浮效果，是提升产品耐候性及耐化学药品性的关键。
五．检测标准及部分检测报告
表①氟碳涂料行业相关技术标准统计
表②主要执行标准对超耐候涂料耐候性及耐腐蚀性的要求
表③人工加速老化报告
六．结束语
受到环保法规的限制，溶剂型氟碳涂料的使用受到很大限制；
由于粉末涂料需要高温烘烤，不适合传统钢结构、混凝土桥梁等巨型结构，也不能用于现场喷涂，故水性FEVE氟碳分散体涂料取代了溶剂型氟涂料，在巨型结构的涂料应用中逐渐成为主导。
而相比“油改水”，铝型材行业实现“漆改粉”的技术门槛和难度要少得多，近年来铝型材行业实现“漆改粉”的企业越来越多。
FEVE氟碳粉末涂料在生产工艺、配色工艺、配方选择多样性、施工工艺成熟度等多方面都要优于PVDF氟碳粉末涂料，综合性能最接近溶剂型PVDF氟碳涂料。
经过多年技术积累及实际应用，FEVE氟碳粉末涂料将在铝型材行业的高防护产品体系中大放异彩。
2021中国粉末涂料与涂装行业年会论文集
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