于國玲 趙萬賽 王學(xué)克

(1.南陽農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南 南陽 473000； 2.宣城市宣州區(qū)生態(tài)環(huán)境分局， 安徽 宣城 242000；3.南陽市水性環(huán)保涂料工程技術(shù)研究中心，河南 南陽 473000； 4.南陽臥龍漆業(yè)有限公司，河南 南陽 473000)

0 前言

氟碳樹脂具有優(yōu)異的抗紫外線、耐化學(xué)品性和耐候性能[1-2]。常見的有聚四氟乙烯(PTFE)樹脂、含氟乙烯和乙烯基醚的共聚物(FEVE)、聚氟乙烯(PVF)和聚偏氟乙烯(PVDF)樹脂。用于涂料的氟碳樹脂主要是PVDF和FEVE。PVDF屬于熱塑性樹脂，可高溫烘烤固化成膜。FEVE屬于多羥基樹脂，可與異氰酸酯反應(yīng)形成氨酯鍵交聯(lián)固化，形成綜合性能更高的涂膜，耐候性可保持30年以上[3-5]。從使用壽命來看，氟碳涂料是一種經(jīng)濟(jì)型環(huán)保涂料。在橋梁、海上平臺、軌道交通、飛機(jī)、高檔幕墻、風(fēng)電和光伏背板等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。氟碳涂料的研究及應(yīng)用一直以來都是涂料工業(yè)的研究熱點，近年來取得了較大的進(jìn)展[6-8]。重點介紹近年來氟碳涂料的最新研究。

1 溶劑型氟碳涂料

1.1 含氟硅烷脲醛微膠囊多刺激觸發(fā)疏水自修復(fù)氟碳涂料

Paul等[9]以聚三氟氯乙烯/乙烯基醚樹脂(PEVE)和填充有氟硅烷的脲醛微膠囊為主要原料，通過界面聚合工藝制備出一種多刺激性潤濕響應(yīng)自修復(fù)氟碳涂層。對涂膜的性能測試結(jié)果表明，涂層具有良好的粘合強度，氟硅烷脲醛微膠囊具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性，在暴露于大氣條件下可觸發(fā)釋放其氟硅烷成分，從而使涂層的水接觸角從97°增大至151°。在經(jīng)溶劑擦拭、刮擦和UV加速老化后測試，涂層的疏水性能還有適當(dāng)?shù)奶岣?。在?jīng)過堿液浸泡和氧等離子浸蝕產(chǎn)生初始損失后，還具有優(yōu)良的疏水性和自修復(fù)功能。在疏水自清潔和腐蝕防護(hù)領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

1.2 常溫固化高固體分FEVE氟碳涂料

潘云飛等[10]以氟丙烯乙烯基醚氟樹脂(FPVE) C-100為基體樹脂,以N3390和Z4470復(fù)配為固化劑, BYK-306為流平劑，AFCONA-2722為消泡劑，選用改性聚氨酯分散劑，制備出一種常溫固化的高固體分FPVE氟碳涂料。對涂膜的性能測試與表征結(jié)果顯示，當(dāng)w(N3390) ∶w(Z4470)=9 ∶1，w(AFCONA-2722)=0.7%，w(BYK-306)=0.3%，w(氣相二氧化硅)=w(催干劑)=0.5%時，涂膜的光澤度為80，附著力為0級，柔韌性為1級，硬度為2H，耐沖擊性為50 cm，重涂性好，防腐蝕與耐候性優(yōu)異?？蓮V泛應(yīng)用于建筑、橋梁、船舶、車輛和化工等領(lǐng)域。

1.3 Bi2WO6/TiO2復(fù)合材料改性的高效環(huán)保殺菌FEVE涂料

Chai等[11]先用一步水熱法制備出鎢酸鉍(Bi2WO6)/TiO2復(fù)合光催化劑，然后以此為改性填料，以氟碳樹脂為基體樹脂，制備出一種Bi2WO6/TiO2復(fù)合材料改性PEVE殺菌涂料。對涂膜的性能測試與表征結(jié)果顯示，當(dāng)m(TiO2) ∶m(Bi2WO6)=7.5 ∶100.0時，在可見光下，改性PEVE涂層具有優(yōu)異的殺菌性能。在強可見光下暴露1 h后，涂層表面附著的細(xì)菌80%以上失去活性。電鏡掃描顯示， TiO2納米微球粘附在Bi2WO6納米片表面，Bi2WO6的比表面積和電子傳輸效率顯著提高。滅菌試驗表明，Bi2WO6/TiO2復(fù)合光催化劑對FEVE涂層的殺菌性能有顯著增強作用。這種光催化殺菌涂料在海洋環(huán)境中有廣闊的應(yīng)用前景。

1.4 g-C3N4/Ag2WO4氟碳抗菌涂料

海洋生物對船體和海洋基礎(chǔ)設(shè)施的附著一直是一個非常重要的問題。Ag2WO4是一種有效的光催化材料和抑菌劑，但是其光學(xué)穩(wěn)定性差，因此限制了它的應(yīng)用，對Ag2WO4改性后可用于制備抗菌涂層。Zhu等[12]以PEVE氟碳樹脂為基體樹脂，并通過g-C3N4/Ag2WO4復(fù)合催化劑改性，制備出一種g-C3N4/Ag2WO4抗菌氟碳涂層。對涂膜的性能測試與表征結(jié)果顯示，g-C3N4的存在對形成β(β)-Ag2WO4亞穩(wěn)相有促進(jìn)作用，光催化劑中光生電子-空穴對的復(fù)合受到了Ag2WO4與g-C3N4之間的階梯式異質(zhì)結(jié)的抑制，穩(wěn)定性和光催化活性得到了增強，改性涂層在可見光下具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和抗菌性能。

1.5 太陽能背板粘結(jié)層用氟碳涂料

顧麗爭等[13]以三氟氯乙烯和乙烯基醚氟碳樹脂為基體樹脂，HDI(六亞甲基二異氰酸酯)三聚體為固化劑，選用合適的助劑，制備出一種太陽能背板粘結(jié)層用氟碳涂料。對涂膜的性能測試與表征結(jié)果顯示，當(dāng)選用中等羥值氟碳樹脂，即n(-NCO) ∶n(-OH)= 1 ∶1時，紫外輻射120 kWh/m2后的黃變?yōu)?.68，壓力鍋蒸煮48 h后涂膜的附著力為0級，與橡塑發(fā)泡材料(EVA)的粘結(jié)力為96 N/cm，濕熱老化10 d后與橡塑發(fā)泡材料的粘結(jié)力為60 N/cm。

1.6 NFTO/FEVE無機(jī)-有機(jī)雜化涂料

Zhang等[14]以氟乙烯乙烯基醚(FEVE)樹脂為基體樹脂，以縱橫比不同的鈦酸鐵鈉晶須(NFTO)為增強填料，采用液相共混法制備出一種NFTO/FEVE無機(jī)-有機(jī)雜化涂料。研究了NFTO晶須的長寬比和鈦酸鐵鈉晶須含量對NFTO/FEVE無機(jī)-有機(jī)雜化涂層的形貌、摩擦學(xué)性能和力學(xué)性能的影響。 NFTO晶須的加入可以明顯提高復(fù)合涂層的力學(xué)性能和耐磨性能，降低摩擦因數(shù)。電鏡掃描(SEM)結(jié)果顯示，NFTO硬晶須可以承受施加在滑動表面上的載荷，同時減少了對聚合物基體的粘合磨損。長徑比中等的NFTO晶須為聚合物基質(zhì)提供了最佳的機(jī)械支撐，而且不易從基質(zhì)中拔出，顯示出最佳的增強效果。當(dāng)w(NFTO晶須)=10%時，復(fù)合涂層的耐磨性能最佳。

1.7 不銹鋼用耐低溫透明氟碳涂料

蔣科若等[15]以氟碳樹脂CF312(FEVE)為基體樹脂，以異氰酸酯HT-100為固化劑，添加硅烷偶聯(lián)劑和紫外線吸收劑，制備出一種不銹鋼用耐低溫透明氟碳涂料。對涂膜的性能測試與表征結(jié)果顯示，當(dāng)m(主漆) ∶m(固化劑)=8 ∶1，w(紫外線吸收劑)=1.0%時，涂膜柔韌性2 mm，耐沖擊50 kg/cm，在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.5%的氯化鈉溶液中浸泡28 d后，腐蝕電流密度為0.892 0 μA/cm2，耐中性鹽霧1 500 h，耐-200 ℃低溫48 h，人工老化1 200 h后失光率為15.1%，在鉆井、石化和液氮不銹鋼管道防護(hù)領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。

2 水性氟碳涂料

2.1 耐沾污自清潔氟碳彈性涂料

梁光容等[16]以氟碳彈性乳液為成膜物質(zhì),以鈦白粉和碳酸鈣為主要顏填料，選用合適的助劑, 制備出一種透氣性好、耐沾污自清潔氟碳彈性涂料。對涂膜的性能測試與表征結(jié)果顯示，m(氟碳彈性乳液)=60%、m(氣相二氧化硅)=1%、m(遮蓋聚合物)=3%、m(硅藻土)=4%時,涂層的耐沾污性、自清潔、耐洗刷性、拉伸強度和斷裂延伸率等性能符合彈性建筑涂料標(biāo)準(zhǔn)JG/T 172—2014的要求。

2.2 混凝土防腐水性氟碳涂料

陳彤丹等[17]以甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸為硬單體，丙烯酸丁酯為軟單體，甲基丙烯酸十二氟庚酯為含氟單體，以過硫酸銨(APS)為引發(fā)劑，以十二烷基硫酸鈉(SDS)和聚氧乙烯辛基苯酚醚-10(OP-10)為乳化劑，用半連續(xù)乳液聚合法，合成出一種水性含氟丙烯酸乳液。對乳液及涂膜的性能測試與表征結(jié)果顯示：當(dāng)w(甲基丙烯酸十二氟庚酯)=8.4%、w[SDS+(OP-10)]=2.1%、w(APS)=0.4%時，單體轉(zhuǎn)化率為97.6%，得到的含氟水性丙烯酸乳液平均粒徑為136.2 nm，固含量為48.2%，配制出的水性氟碳涂料對混凝土試塊的防腐性能優(yōu)異。

3 丙烯酸改性氟碳粉末涂料

魏育福等[18]以丙烯酸樹脂和氟樹脂復(fù)配，以自封閉異氰酸酯BF-1540為固化劑，制備出一種建筑鋁型材用氟碳粉末涂料。對涂膜的性能測試與表征結(jié)果顯示，當(dāng)w(FEVE)=w(丙烯酸樹脂)=28.4% 、w(BF-1540)=w(十二碳二元酸DDDA)=7.1%、w(顏填料)=22.5%、w(流平劑)=1%時,固化涂膜的光澤度為60，附著力(干/濕)為0級，耐人工老化4 800 h后保光率為90%。該涂料在建筑鋁型材領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

4 結(jié)語

當(dāng)前氟碳涂料依然是使用壽命最長的涂料品種[19-20]。氟碳涂料的研究及應(yīng)用一直以來都是涂料工業(yè)的研究熱點[21-24]。未來的研究方向[25-31]是：氟樹脂的改性；氟碳涂料的水性化；氟碳粉末涂料的研究；功能性氟碳涂料的研究；高固體分氟碳涂料的研究；氟碳涂料的雜化改性；氟碳涂料用原材料及助劑的研究等。