涂料是指用特定的施工方法涂覆到物体表面后,经固化使物体表面形成美观而有一定强度的连续性保护膜、或者形成某种特殊功能涂抹的一种精细化工产品。氟树脂涂料是指在氟树脂基础上,经过改性、加工而成的一种新型涂膜材料,主要由氟树脂、交联剂、颜料、填料、助剂和混合溶剂组成。
最早的氟树脂涂料需要高温烧结成膜
1938年,美国杜邦公司首次合成聚四氟乙烯(PTFE)树脂,并于1946年首次研制了第一款氟树脂涂料产品——特氟龙,在不粘锅涂料中获得广泛应用。其产品缺点是:结晶度高、不溶于有机溶剂,需要420℃高温烧结成膜。
1960年,美国Elf Altochem公司实现了聚偏氟乙烯(PVDF)的工业化生产。1965年,美国Pennwalt公司和Elf Altochem公司联合研究出了半结晶性聚偏二氟乙烯涂料,商品名为Kynar500。该涂料不能常温固化,烧结温度仍高达240℃,常规有机溶剂不容,涂膜薄且容易出现针孔。
上述的两款热塑性氟树脂涂料结晶度高、熔点高、不溶于有机溶剂,仅能以分散体或粉末的形式存在,需高温烘烤才能成膜,因而只能应用于金属、陶瓷等耐热基材上。
随后发展了室温固化的氟涂料
随后发展起来的,是溶剂型室温固化氟涂料。在1982年,日本旭硝子公司研究开发了以三氟氯乙烯为主要单体,与其他功能性单体的四元共聚物。从此氟树脂涂料由热塑性进入了热固性(反应交联型)的时代,室温固化的氟涂料被广泛应用于多个领域,其中建筑外墙涂料的应用最多,最具代表性的产品叫做Lumiflon,是三氟氯乙烯/乙烯基醚共聚物(FEVE)。
1982年后,ELF Altochem公司成功研制了偏二氟乙烯/四氟乙烯/六氟丙烯共聚物(VDF-TFE-HEP)和含偏二氟乙烯的功能性聚合物,特点是可以常温固化,但是耐溶剂性比较差。
同时期,Ausimont SPA公司成功研制了端羟基全氟聚醚树脂,可以配置常温固化的自清洁型涂料。
环保意识增强促使氟涂料发展创新
随着人们生活水平的提高,人们的环保意识逐步增强,各国的环保法规也愈加健全,环保型氟树脂涂料得到了迅速发展,低毒性溶剂型、水性、粉末、高固体粉和光固化氟树脂涂料代表了今后的发展方向。
水性氟涂料经过各国学者的多年研究,已取得了可喜的成果。目前,一些水性氟涂料如聚四氟乙烯(PTFE)水分散体涂料、四氟乙烯/全氟基乙烯醚共聚物(PFA)水分散体涂料、乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)水分散体涂料、水性氟烯烃/乙烯基醚(FEVE)共聚物涂料、水性偏氟乙烯(VDF)共聚物涂料等已经成功地应用在建筑、化工、船舶、机械、工程塑料、家用厨具等诸多领域。
粉末氟树脂涂料,目前主要有聚四氟乙烯、可溶性聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯、乙烯/四氟乙烯共聚物和聚偏二氟乙烯等,均为热塑性树脂,成膜温度都在230℃以上。
近年涂料工业致力于减少生产和施工中排放的挥发性有机化合物(VOC),对传统有机溶剂的使用提出了严峻挑战,以超临界二氧化碳为稀释剂代替有机溶剂生产涂料或施工,在涂料性能、涂装成本和环保等方面,均可获得满意效果。
氟树脂涂料现状
氟树脂涂料经过了多年的发展,现状国际上已经形成了三种不同用途的氟树脂涂料行业:
1)以美国杜邦公司为代表的特氟龙不粘涂料,主要用于不粘锅、餐具以及模具等方面,具体表现为不粘、低污染和易清洗等。
2)以美国阿托-菲纳公司为代表,生产PVDF树脂为主要成分的外墙耐候性氟树脂涂料,该类涂料有超强耐候性,具体表现为寿命长、不褪色、无污染和耐老化等。
3)以日本旭硝子公司为代表的FEVE室外常温固化氟树脂涂料,主要用于桥梁、电视塔等难以经常施工的塔架防腐等,具体表现为施工简单、防护效果好和防护寿命长等特点。
今后,随着科学技术的进步,特别是涂装技术的发展以及对涂膜性能要求的提高,氟树脂涂料将向着多品种、多功能和高性能化方向发展。