氟碳樹脂與氟碳涂料倪玉德

天津市邦加化工技術有限公司

2003年10月29日?中國南京1當前應用于涂料的有機氟碳樹脂PTFE系列氟碳聚合物PVDF氟碳聚合物PVF氟碳聚合物FEVE系列氟碳聚合物氟—丙共聚物2定義氟碳樹脂是指主鏈或側鏈的碳原子上含有氟原子的合成高分子材料。氟烯烴聚合物或氟烯烴和其他單體的共聚物為成膜物質的涂料，在歐美等西方國家稱之為“氟碳涂料”（fluorocarboncoating），在我國也習慣上稱作“含氟涂料”。3PTFE系列含氟涂料的特點是：不粘性低摩擦系數不濕性熱穩定性化學/耐腐蝕性獨特的電氣性能一、PTFE系列氟碳樹脂及涂料

5PTFE系列的樹脂包括液態樹脂和粉末狀態樹脂兩種。而從化合物方面分類則可分為純含氟聚合物和樹脂結合型聚合物兩類。6

純含氟化合物通常包括聚四氟乙烯（PTFE）、聚全氟乙丙烯（FEP）、四氟乙烯-全氟基乙烯醚共聚物（PFA）、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）等。這類樹脂基本上是水分散體系，FEP、PFA和ETFE也可以也可以制成粉末涂料。7

樹脂結合型含氟涂料是由一種或多種純含氟聚合物與另一種高性能樹脂結合而成的。這些樹脂包括聚亞苯基硫醚（PPS）、環氧樹脂、聚酰亞胺等。樹脂結合型的含氟涂料增強了韌性，改善了耐磨性和附著性能。8二、PVDF氟碳樹脂及涂料

1．PVDF樹脂的合成 PVDF的化學名稱是聚偏氟乙烯，系一種高分子量的半晶體聚合物。是1,1-二氟乙烯（H2C=CF2，亦稱偏二氟乙烯）的加成聚合物。PVDF樹脂可以采用乳液聚合或懸浮聚合反應合成。10二、PVDF氟碳樹脂及涂料

3．PVDF涂料的配方組成1960年ElfAtochemNorthAmericaInc.公司首先實現了PVDF樹脂的商品化生產，并以Kynar的商品名銷售。目前在建筑涂料生產中普遍使用的是Kynar500。基于Kynar的涂料可以配制成溶劑分散型涂料、水性涂料和粉末涂料。但大多數Kynar樹脂被用于使用有機溶劑的分散涂料。12

丙烯酸樹脂的加入目的是在于對Kynar樹脂進行改性。其主要作用是改善樹脂對顏料的分散性，提高對底材的附著力和改善最終涂膜的相穩定性。所用的丙烯酸樹脂可以是熱塑性的，也可以是熱固性的，但是基于甲基丙烯酸甲酯的熱塑性丙烯酸樹脂比較常用。丙烯酸樹脂的不同對涂膜的光澤、硬度等也會帶來明顯的不同。14

以PVDF樹脂制成的建筑涂料中可被選用的顏料包括：經煅燒的金屬氧化物和混合的金屬氧化物外用級高抗粉化性的TiO2

外用級的珠光云母鈦顏料有機顏料、螢光顏料、磷光顏料、銳鈦型鈦白、鎘顏料等不能使用15

以PVDF樹脂制備的涂料產品中，所使用的溶劑包括以下三類：活性溶劑—可以在室溫下溶解Kynar樹脂潛溶劑—室溫下不溶解Kynar樹脂，但在高溫下可溶解樹脂稀釋劑—在任何溫度下都不會溶解樹脂，僅起稀釋作用16

以PVDF樹脂制備的涂料中，在不影響涂膜長期耐候性的前提下也選用少量的助劑，以改善涂料及涂膜的某些性能，包括分散劑、乳化劑、防沉劑、消泡劑、殺菌劑、消光劑、流平劑和紫外線吸收劑等。1718三、PVF氟碳樹脂與涂料化學名稱聚氟乙烯（PolyvinylFluoride）氟乙烯的均聚物。分子結構為：(CFH—CH2）n性能：耐油、耐藥品、耐熱、耐溶劑和耐腐蝕。不耐大多數沸騰的酸堿（如丙烯酸、丙烯腈等），不耐氧化性較強的濃鹽酸、濃硫酸，硝酸和氨水。20三、PVF氟碳樹脂與涂料PVF涂膜柔韌、耐折、耐磨及耐沖擊耐冷熱不粘性用途目前主要用于鋼桶內壁涂料耐腐蝕，內置物易卸空，清理方便防濕、防霉、安全、無毒212、發展現狀目前，以三氟氯乙烯（CTFE）和乙烯基酯共聚而成的FEVE樹脂已經在我國實現了工業化生產并在涂料中獲得了應用。以三氟氯乙烯（CTFE）和乙烯基酯共聚而成的FEVE樹脂和高溫烘烤型的FEVE樹脂也已研制成功。不同性能的FEVE樹脂也正在向系列化方向發展。四、FEVE氟碳樹脂與涂料23四、FEVE氟碳樹脂與涂料圖1FEVE分子結構圖24以FEVE分子鍵中每個C-C鍵（鍵能為32.6千卡/摩爾）都被螺旋式的三維式排列的氟原子緊緊包圍著，使其免受紫外線、熱及其他介質侵害。同時由于很小的透氧性，所以能防止底材銹蝕。四、FEVE氟碳樹脂與涂料26四、FEVE氟碳樹脂與涂料圖2 FEVE分子結構中的螺旋式結構27FEVE樹脂中氟烯烴鏈節和乙烯基醚（或酯）鏈節的嚴格交替排列，是保證樹脂穩定性的一個重要因素。氟原子極性極低，涂膜具有自潤滑的表面，所以具有不粘灰性及平滑性。因此，抗玷污性能較強，一旦污染了，也容易清洗。四、FEVE氟碳樹脂與涂料285、FEVE氟碳涂料的涂膜特點超常的耐候性突出的耐鹽霧性優異的耐化學藥品性良好的抗沾污性和耐沖刷性理想的綜合性能四、FEVE氟碳樹脂與涂料3031四、FEVE氟碳樹脂與涂料涂料類型磨耗單位重量所需時間（小時）含氟聚氨酯涂料6000過氧乙烯樹脂涂料3000丙烯酸樹脂涂料2400硝基涂料1800醇酸樹脂涂料1500表2涂膜耐沖刷性的比較326、FEVE氟碳涂料的用途航天航空涂料鋼結構防腐涂料建筑裝飾涂料高耐候裝飾性涂料四、FEVE氟碳樹脂與涂料337、FEVE樹脂的發展CTFE和乙烯基酯共聚樹脂的系列化CTFE和乙烯基醚的共聚樹脂單組份常溫固化低污染型樹脂四氟乙烯的四元共聚樹脂四、FEVE氟碳樹脂與涂料341、含氟單體丙烯酸六氟丁酯無色透明液體，沸點120℃

甲基丙烯酸六氟丁酯無色透明液體，沸點133~140℃

甲基丙烯酸三氟乙烯酯無色澄清液體，沸點107℃

五、氟—丙共聚樹脂352、產品特點以上在支鏈上含有F原子的單體，都可以用常規的丙烯酸酯樹脂的溶液聚合方法進行合成，因此工藝簡單易行。嚴格講此類樹脂不屬于氟碳樹脂的類型，系屬于含氟丙烯酸樹脂，其性能有待進一步考察。五、氟—丙共聚樹脂36六、結論總之隨著有機氟共聚樹脂的發展及其在涂料中的應用豐富了涂料產品的品種，提供了其他高分子聚合