一文读懂氟碳漆的前世今生

上海光普化工有限公司,专注于水性胶粘剂和水性工业漆高性能乳液的工业应用和推广,在多个应用领域获得了用户的高度认可。

氟化学工业崛起于二十世纪30年代,是化工行业中增长迅速的一个子行业,主要可分为无机氟化物、含氟高分子材料、含氟精细化学品、氟氯烃及代用品等几大类。由于具有耐化学品、耐高低温、耐老化、低摩擦、绝缘等优异的性能,广氟化工产品广泛应用于军工、化工、机械等领域,且需求增长迅速。

二战后,参加过曼哈顿工程的美国杜邦公司和3M公司成功地把其中的部分新型材料和技术转型为民用产品,氟化学产品因其特殊效用越来越为民众所认识和接受。

1938年。美国杜邦(DuPont)化学公司R.J.Plunkett博士发明PTFE,商品牌号特氟龙,广泛用作炊具等的不粘涂料。1965年美国Pennwalt公司和ElfAltochem公司研制成功PVDF涂料,商品名称为Kynar500。由于其优异的耐候保色性,且可以实现工厂化涂装,在高档建筑铝幕墙行业取得大量成功应用。1982年,日本旭硝子公司研究开发出了溶剂可溶室温固化型三氟氯乙烯-乙烯基醚共聚物(FEVE)氟碳树脂,商品名为Lumi-flon。使溶剂型氟碳树脂由热塑性进入热固性(反应交联型)时代,极大拓宽了氟碳树脂涂料应用领域。

以含氟烯烃(如偏二氟乙烯、三氟氯乙烯、四氟乙烯等)为基本单元均聚或与其他单体进行共聚得到的聚合物称为氟碳树脂,以氟碳树脂为主要成膜物质的涂料称为氟碳涂料。氟碳涂料发展经过了热熔型[以聚四氟乙烯(PTFE)树脂为代表]→溶剂可溶型[以聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂为代表]→常温/室温固化型[以三氟氯乙烯/四氟乙烯-乙烯基醚(酯)(FEVE)树脂为代表]→环保型氟碳涂料(水性、粉末和高固体分)几个阶段。

微信截图_20221223134126.jpg

中国的氟碳树脂研究比国外落后20年左右。近几年,我国在以三氟氯乙烯和四氟乙烯为原料合成常温固化涂料用树脂方面取得了一系列具有自主知识产权的科研成果,并研究成功一系列不同用途的氟碳涂料。

氟碳涂料的未来发展

碳-氟键的高键能是氟碳树脂用于高耐候性涂料的基础,C—F键能(451~485kJ/mol)>Si—O键能(318kJ/mol)。阳光中的紫外线波长为220nm,220nm波长的光子的能量为544kJ/mol,只有小于220nm波长的光子才能使氟碳树脂的C—F键破坏。在阳光中,小于220nm波长的光子比例很小,阳光几乎对氟碳树脂没有任何影响——显示了氟碳树脂的高耐候性。

氟碳树脂具有极高的化学稳定性,氟原子具有最高的电负性和较小的原子半径,碳-氟键的键能大,碳链上的氟原子排斥力大,碳链呈现螺旋状结构且被氟原子包围——屏蔽效应,从而决定了氟碳树脂极高的化学稳定性。

由于全世界对可挥发性有机化合物(VOC)的排放做出了严格限制,涂料界面临严峻的挑战,大力发展环境友好型涂料已成为共识。

氟碳涂料在涂料行业中所占比重很小,但作为涂料工业中的高端产品,在众多国家重点工程获得了成功应用,影响深远,是涂料行业不可缺少的品种。当前,氟碳涂料行业步入了转变发展的重要时期,高固体分、水性、粉末等环保型氟碳涂料成为不可逆的发展趋势,将在今后扮演重要角色。