0 引言

氟碳树脂规整的结构及C—F 键的高键能使氟碳树脂涂料具有超强的耐候性和耐腐蚀性，注定了其在建筑、防腐和新能源等领域会有突出的表现。

2012 氟硅涂料行业年会于9 月在成都召开，业内外的200 多位代表出席了会议，与会专家一致认为，建筑和防腐己成为氟碳涂料两大成熟的应用领域，而近年来其在新能源领域的应用也颇受关注，己有不少企业的相关产品在新能源领域得到应用，相信假以时日，氟碳涂料在新能源等领域的应用必将打开新的局面。在国外，FEVE 树脂涂料在汽车领域、飞机等运输机领域也得到了广泛的应用中国建材网cnprofit.com。

1 涂料用氟碳树脂

氟碳涂料用树脂主要包括以下几类：三氟氯乙烯－乙烯基醚(酯)(FEVE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氟乙烯(PVF)、聚四氟乙烯(PTFE)、全氟乙烯丙(FEP)、乙烯－四氟乙烯共聚物(ETFE)等。本文重点介绍FEVE 树脂涂料的应用及发展前景。

2 FEVE 树脂涂料

2.1 FEVE 树脂涂料的主要性能

任何树脂的优异性能都是由其特定的结构所决定的，FEVE 树脂也不例外，FEVE 树脂中C—F 键的高键能，及其特有的交替共聚结构(如图1 所示)，使FEVE 树脂具有众多优异的性能。从图1 不难看出，FEVE 树脂的结构特点，使其具有以下优异性能：可使用有机颜料调制出丰富而艳丽的色彩；树脂可完全溶解于溶剂，涂膜可自然形成高光、平滑、美观的表面；可采用中低温(固化温度可选择常温~180℃)固化，即使是用于超薄的铝膜，也可涂装出高光泽、色彩鲜艳或透明的涂膜；可现场涂装。同时，较好的附着性使其可广泛应用于金属(钢材、铝、铜和锌等)、混凝土、合成塑料[FRP(纤维增强复合塑料)、PET(聚苯二甲酸乙二醇酯)和PC(聚碳酸酯)]、回收塑料(聚乙烯、聚丙烯、PET)、玻璃和木材等表面。

FEVE 树脂的结构及性能

2.2 FEVE 树脂涂料的主要品种及其应用

近年来，为了适应减少挥发性有机化合物(VOC)排放的环保要求，业内相继开发出弱溶剂型、水性、粉末、高固体分FEVE 树脂涂料，以实现节能减排。表1 列出了在以溶剂涂料的初次涂装VOC 排放量为100 g/L 的情况下，与其他形态涂料的VOC 排放量的比较。

水性树脂中所含固体成分一般比较低，为了确保其稳定性，以及帮助乳液粒子的成膜，要加入成膜助剂，因此，水性涂料中仍含有VOC，而且排放量比粉体涂料的多。由表1可以看出，粉末涂料的VOC 排放量最低。所以，在不同的情况可以选用不同的涂料以减少VOC 的排放，如高温烘烤的场合选用粉末涂料，在常温固化的场合使用水性涂料。

涂料的种类以及初期VOC 的排放量

注：(１) 美国环境局有 Hazardous Air Pollutant Solvents 的设定，不在其范围的溶剂称为HAPS-Free 溶剂。在此前提下，少量或无VOC 产生的溶剂被称为Exempt Solvent(例：tert-Butylacetate)；(2) 发生光化学反应的VOC 产生臭氧的单位值来讲弱溶剂型的数值比较小。

2.2.1 溶剂型

(1) 在建筑及防腐领域的应用

常温固化溶剂型FEVE 树脂涂料的现场涂装多于工厂涂装，主要用于混凝土桥梁、钢制桥梁等大型土木建筑等必须进行现场涂装的工程。除此之外，在一些使用及防腐年限要求较高的重大工程，如业内人士普遍关注的“港珠澳大桥”等，为了控制翻新重涂，延长使用寿命，涂层配套体系的面漆选用了FEVE 氟碳面漆。在一些相关行业的标准规定了选用氟碳面漆的涂层配套体系。

近年来，我国的大型和特大型桥梁建造如火如荼，黄河上已建成各类桥梁60 余座；长江上更是有上百座结构各异的大型桥梁；一些跨越海湾连接大陆与海岛的跨海大桥也已建成或进入规划与施工阶段，这些桥梁的设计、制造、施工技术和桥梁结构理论、材料科学研究均达到国际先进水平。虽然，经过10 多年的发展，防腐和建筑市场己成为溶剂型FEVE 氟碳涂料相对成熟的应用领域，但正如众多专家在历届年会上一再强调的那样，在桥梁的防护保养方面，我国的实践时间还很短，还有很多问题亟待业内人士解决，如，对于不同腐蚀环境、不同腐蚀部位缺少统一的桥梁施工规范；桥梁维修用涂料的相关技术；弱溶剂、自清洁氟碳涂料的应用效果等问题。

(2) 在新能源领域的应用

开发利用可再生能源既是我国当前调整能源结构、节能减排、合理控制能源消费总量的迫切需要，也是我国未来能源可持续利用和转变经济发展方式的必然选择。国家能源局于2012 年8 月6 日发布了《可再生能源发展“十二五”规划》，确定了可再生能源发展的基本原则。氟碳涂料凭借其超长的耐候性，作为风电、太阳能电池背板等新能源的配套材料，必将迎来新的发展机遇。

一般风力发电设备要使用15～20 a，而在风电行业发展之初，在欧洲超长耐候性面漆的发展还不成熟，因此选用了技术上最为成熟，相对耐候性较好的丙烯酸聚氨酯作为面漆。而一般聚氨酯配套涂层的保护寿命没有氟碳涂料的长，而风机的使用寿命要达到20 a，因此，其间势必需要进行重涂和维护工作，造成经济和人力成本的耗费。风力发电设备主要由桨叶、风机及塔筒组成，其中塔筒是需要防腐涂装的主要部位。

陆上风力发电场的自然条件恶劣，常年风力在4 级以上，并伴有风沙，强烈的日光曝晒，风雨、冰雪的侵袭等；海边风电设备，还会受到水汽、盐雾的侵蚀和海水浪花的溅泼，因此极易受到腐蚀；海上风电设备处于严酷的海洋大气环境中，不仅存在着高盐雾、高湿度等环境条件下的腐蚀问题，还会受到如船舶靠泊、漂浮物的撞击及各种海洋生物，包括海洋动物、贝类、植物类等的影响，海上风电场从风机的基础结构到塔筒，从叶片到机舱，从风电机组各类机械零部件到电气元器件，都要经受海洋腐蚀环境的考验。

因此，风力发电站所处风场的环境不同，对所用氟碳涂料的耐候性、防腐性能、耐磨性、耐水性及附着力等的要求也不同。国内现有的风电设备防腐涂料，以国外品牌为主，而国产风电涂料品牌主要有：西北永新、无锡福斯特、石家庄金鱼、中远关西、济南华临等为数不多的厂家。

其中外资品牌主推的涂料配套体系是环氧／丙烯酸聚氨酯配套体系，而国产品牌已开始主推环氧/氟碳涂料体系。据广东明阳风电产业集团公司詹耀主任介绍，广东明阳在EPC 项目的粤电湛江徐闻外罗海上风电场的塔筒外表面的涂层系统为：电弧喷锌/铝合金120~150 μm+环氧封闭涂料20μm+环氧(云铁)厚浆涂料180 μm+丙烯酸聚氨酯面漆40μm+氟碳涂料40 μm，涂层干膜总厚度为400~450 μm，初期的涂装和检测效果十分显著。

据常熟三爱富中昊化工新材料有限公司安静雯高工介绍氟碳树脂及FEVE 树脂涂料在太阳能光伏电池背板上也具有较大应用市场。根据市场研究机构GTM Research发布的研究报告，2012 年全球光伏组件产能将达到59 GW，而市场需求仅为30 GW，全球的光伏行业依然饱受着供过于求和潜力遭遏制的困境，在今后相当长时间内，我国光伏产业主要依赖国际光伏市场的状况将难以持续。

太阳能电池封装材料由边框、玻璃、EVA 胶膜、背板等组成。背板位于太阳能电池板的背面，对电池片起保护和支撑的作用，具有可靠的绝缘性、阻隔性、耐老化性。太阳能背板又称TPT 材料，由3 层结构组成，外层是T 膜，中间层是P 膜，T 与P 之间以胶水粘结。其中T 层是含氟层，作为太阳能电池封装材料的最外层，作用是耐候、耐紫外线、耐老化、不感光等。

P 是聚酯薄膜，其厚度在250μm 左右，其主要作用是水汽阻隔性、电气绝缘性、尺寸稳定性、易加工性和耐撕裂性。目前，国内背板产业还处于起步阶段，其开发生产企业大多分布于长三角地区，开发的背板主要分复合型背板和涂覆型背板2 大类。

以台虹、赛伍、乐凯、汇通为代表的背板企业主要采用PVF、PVDF等氟膜与PET 基材通过胶粘剂粘结复合而成复合型背板，其氟膜主要依赖进口，背板制造成本较高；以苏州中来、哈弗龙、福斯特为代表的背板企业通过用FEVE 树脂为主体材料的涂料以涂覆的方式与PET 基材复合制备涂覆型背板，在背板成本与工艺技术方面有较大优势。在太阳能背板上使用的氟材料主要为氟塑料薄膜及氟树脂涂料，分别用于复合型背板及涂覆型背板中，用于背板的含氟材料的主要类型如表2 所示。

用于背板的含氟材料的主要类型

使用常规的涂布机可以将合适的氟碳涂料涂布在PET薄膜上，与复合型背板相比，在使用含氟涂料时需要慎重考虑以下问题，包括：与PET 粘结性、如何避免针孔、如何控制层间附着、开裂、涂料中使用的溶剂对基材的影响等，需要进行大量的实验及验证。

2.2.2 水性

HG/T 4104—2009《建筑用水性氟涂料》标准中将水性氟涂料分为3 类：PVDF 类、FEVE 类和含氟丙烯酸类。水性FEVE 树脂涂料作为水性氟碳的重要品种之一，可分为FEVE乳液及FEVE 分散体。常温固化的现场施工可以使用水性FEVE 树脂涂料。水性FEVE 乳液保持了与含有架桥羟基的溶剂型FEVE树脂(氟乙烯和乙烯基醚交替共聚物)基本相同的结构。为保持羟基在水中稳定，保持亲油部分与亲水部分的平衡非常重要。

羟基含量高的FEVE 乳液树脂可以用低分散性异氰酸酯作为固化剂；羟基含量少的树脂多被用作单组分常温固化涂料。即使有架桥构造，乳液型涂料相比溶剂型在涂膜的耐水性和外观方面仍有一定的差距。乳液型涂料的成膜是因其粒子的融着，此种成膜形式会对其耐水性有所影响，而且乳化剂的存在也会降低其耐水性。所以，业内开发了成膜性能良好而且耐水性等涂膜性能不亚于溶剂型的水性FEVE 分散体。水分散型涂料不含乳化剂，所以其成膜后的耐水性会有所改善。而且分散型的粒子非常细腻，更容易融着，相对于乳液型产品，其涂膜更能达到均一性。

2.2.3 粉末

作为目前最为环保的高温烘烤涂料，粉末涂料用FEVE树脂的结构与溶剂型的相同。相对于其他粉末涂料来说，氟碳树脂粉末涂料不适宜用在室内，在保证长期使用的前提下，主要应用在铝板材幕墙以及窗框等建材、空调外机的外框、变压器以及仪表等的外装及外框上。在美国，环境性能评价方法LEED(Leadership Energy andEnvironmental Design)的普及使得使用环保材料的基础环境非常扎实。中东地区也要求涂料不含溶剂而且耐候性要达到AAMA 2605 标准，因此，该地区对氟碳树脂粉末涂料的需求也在增长。近年来，亚洲以及大洋洲地区对粉末涂料的要求与需求也有同样的倾向。

2.2.4 弱溶剂型

随着环保压力及已有工程翻新维修压力的增大，弱溶剂型FEVE 树脂涂料将是未来很重要的发展方向之一。矿油精是弱溶剂的代表性溶剂。弱溶剂型FEVE 涂料既环保又便于施工，在翻修工程使用时，因弱溶剂型氟树脂涂料不溶解旧涂膜，不会产生咬底现象，因而在施工中对原有旧涂膜可不进行处理，直接施工。据旭硝子株式会社介绍其在不损坏FEVE 树脂交替性的情况下导入与矿油精相容性较高的乙烯基醚长侧链，制得了弱溶剂型FEVE 树脂涂料并已市场化。此外也有公司用石油溶剂替代芳香烃溶剂，制备了不含空气污染溶剂(表1 中非HAPS 溶剂)的FEVE 涂料。

2.2.5 高固体分

随着环保法规要求的日益严格，高固体分FEVE 涂料必将成为溶剂型FEVE 涂料的另一替代品。飞机用涂层除了外观非常重要外，还需要耐紫外线，而且还要经受高空的低温-50 ℃到近地常温的温差考验。在高速飞行中雨水的冲击力很大，耐雨水侵蚀性能也很重要。除此以外还要耐火山灰以及酸雨。在具备以上性能的同时，还要对具有强渗透力的润滑油以及燃油有很好的耐受性。总而言之，飞机用涂层的要求是非常严格的。业内已有将高固含FEVE 涂料在飞机外涂层上应用的案例。

3 结语

(1) 随着环保压力的增加，环保型FEVE 氟碳涂料将是未来的发展方向；

(2) 在防腐领域，氟碳涂料在我国的实践时间还很短，还有很多问题亟待业内人士解决，例如，对于不同腐蚀环境、不同腐蚀部位缺少统一的施工规范；桥梁维修用涂料的相关技术；弱溶剂、自清洁氟碳涂料的应用效果等问题；(3) 随着氟碳涂料应用领域的不断扩大，满足不同应用领域特殊的性能要求，如耐沾污性、弹性、耐磨性、水蒸汽透过率、太阳光热反射性等，已成为氟碳涂料应用研究的重点与难点。