2014年環(huán)保風暴席卷了眾多行業(yè)，涂料首次被國家相關(guān)行政部門認定為污染行業(yè)，在此形勢下，符合低碳環(huán)保的粉末和水性涂料將成為今后一段時間內(nèi)國內(nèi)涂料行業(yè)的優(yōu)先發(fā)展方向。

    氟碳粉末涂料具有優(yōu)良的耐候性和耐化學藥品性，還具有表面張力低、摩擦力小、疏水性和非粘附性等特性，在粉末涂料行業(yè)成為一個不可或缺的品種。從產(chǎn)品生命周期看，發(fā)展高耐候性氟碳粉末涂料在各個領(lǐng)域應用，既可以減少因重涂所產(chǎn)生的費用，也可以響應現(xiàn)代社會零VOC排放要求，在保護涂裝基材同時對低碳社會有所貢獻。

    1.氟碳粉末涂料發(fā)展

    目前，國內(nèi)氟碳涂料的應用形式主要以溶劑型涂料為主，溶劑型氟碳涂料生產(chǎn)和施工工藝成熟，涂層在眾多建筑上已得到很好體現(xiàn)，市場認可度高。隨著國家對環(huán)保的日益重視，溶劑型氟碳涂料使用日益受到限制，涂料在初次涂裝時盡量減少VOC排放量非常重要。粉末涂料VOC排放量非常低，更適合在高溫烘烤型場合使用。表１中給出以一般溶劑型涂料初次涂裝VOC排放量設定指數(shù)為100的情況下，其他形態(tài)涂料的相對VOC排放量。

    表1涂料種類及初期VOC排出量

    氟碳粉末樹脂品種很多，但是適用于粉末涂料的品種很少。從實際應用角度考慮，作為建材表面用氟碳粉末樹脂按成膜物質(zhì)可分為熱塑性和熱固性２種。熱塑性氟碳粉末涂料以PVDF樹脂為基料；熱固性氟碳粉末涂料以三氟氯乙烯－乙烯基醚／酯樹脂為基料。

    PVDF氟碳粉末涂料在20世紀70年代出現(xiàn)，F(xiàn)EVE氟碳粉末涂料從20世紀90年代末開始在市場上應用，目前市場占有率還是很低。近年來，國內(nèi)粉末涂料行業(yè)對氟碳粉末涂料需求越來越旺盛；國外中東地區(qū)很多建筑物要求涂料不含溶劑而且耐候性要達到AAMA 2605-2005標準，對氟碳粉末涂料需求正在增長；亞洲及大洋洲地區(qū)對氟碳粉末涂料需求有同樣傾向，這些市場發(fā)展方向給氟碳粉末涂料在建材領(lǐng)域快速發(fā)展提供了強勁動力。表2給出了氟碳涂料種類及溶劑含量。

    表2氟碳涂料種類及溶劑含量

    2.氟碳粉末涂料性能

    樹脂是粉末涂料主要成膜物質(zhì)，是決定粉末涂料性質(zhì)和涂膜性能最主要成分。粉末涂料用樹脂性質(zhì)和性能決定粉末涂料配方組成和用途。氟碳粉末樹脂中C-F化學鍵能為485kJ/mol，大于自然光中紫外線的鍵能411kJ/mol，制備的氟碳粉末涂料耐候性遠遠高于聚酯粉末涂料，具有長效保光保色性。

    作為氟碳粉末涂料兩大類產(chǎn)品，PVDF和FEVE氟碳粉末樹脂種類、成膜機理不同，生產(chǎn)工藝過程也有很大區(qū)別，實踐應用結(jié)果表明：兩類氟碳粉末涂料具有良好的耐候、耐酸、耐堿等綜合理化性能。表3給出PVDF氟碳粉末涂料與FEVE氟碳粉末涂料主要性能對比。

    表3PVDF氟碳粉末涂料與FEVE氟碳粉末涂料性能比較

    2.1PVDF氟碳粉末涂料組成及生產(chǎn)工藝

    2.1.1 PVDF氟碳粉末涂料組成

    PVDF是偏氟乙烯均聚物，是一種韌性熱塑性加工塑料。PVDF氟碳粉末涂料配方中，PVDF含量為70%，配以優(yōu)質(zhì)高耐候顏料，通過加入約30%熱塑性丙烯酸樹脂以提高涂料與基材粘結(jié)性，并改善填料分散性。經(jīng)過高溫固化，PVDF氟碳粉末涂層具有與液體氟碳涂料同樣組成和性能。

    在PVDF氟碳粉末涂料開發(fā)過程中，配套的丙烯酸樹脂很重要，它需要與氟碳樹脂有很好相容性，才能在成膜過程中形成高分子合金，耐侯性才會有保證。液體PVDF涂料有配套底漆，比較容易解決在金屬基材表面附著力，在PVDF氟碳粉末涂料中，通常不使用底漆，因此選用丙烯酸樹脂提供附著力顯得非常重要。在PVDF氟碳粉末涂料中，液體涂料中使用的傳統(tǒng)熱塑性丙烯酸樹脂不能提供足夠附著力。因此，新型丙烯酸樹脂的開發(fā)應用，成為PVDF氟碳粉末涂料快速發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

    2.1.2 PVDF氟碳粉末涂料生產(chǎn)工藝

    據(jù)文獻介紹，PVDF氟碳粉末涂料可以采用熔融擠出混合法，其具體工藝過程為：PVDF樹脂、丙烯酸樹脂、顏料、助劑、填料→高速攪拌型混合機預混合→雙螺桿擠出機擠出→冷卻破碎→液氮深冷破碎→分級過篩→PVDF氟碳粉末涂料成品。

    近年來，有公司開發(fā)出一種超細氟碳粉末涂料制備方法，其具體工藝過程為：PVDF、丙烯酸樹脂→在有機溶劑（丁酮+甲苯）中溶解→加入顏填料后高速分散→研磨至規(guī)定細度→調(diào)節(jié)黏度→加壓噴霧干燥→冷卻干燥→分級過篩→超細PVDF氟碳粉末涂料成品。

    從上述PVDF氟碳粉末涂料生產(chǎn)工藝過程可以看出，熔融擠出混合法存在熔融擠出混煉效果差，擠出機螺桿不易清洗，后期還需要昂貴繁瑣的液氮冷凍粉碎工藝，工業(yè)化應用難度較大，目前國內(nèi)還沒有廠家采用此方法生產(chǎn)PVDF氟碳粉末涂料。

    超細氟碳粉末涂料法需要先制備溶劑型PVDF涂料，后期采用噴霧干燥工藝制備PVDF氟碳粉末涂料。此方法工藝繁瑣，能耗高，還存在溶劑回收處理等一系列問題。另外，從這些年市場反饋情況分析，終端客戶對這種方法制備PVDF氟碳粉末涂料接受和認可程度不高，產(chǎn)品在應用過程中還存在一些亟待解決的問題。

    2.2FEVE氟碳粉末涂料組成及生產(chǎn)工藝

    2.2.1FEVE氟碳粉末涂料組成

    FEVE氟碳粉末樹脂主要是指主鏈中含羥基官能團的三氟氯乙烯-乙烯基醚或乙烯基酯類共聚物，樹脂軟化點80℃左右，100℃左右熔融，其顏料分散性優(yōu)異，且可以用一般的粉末涂裝工藝。

    FEVE氟碳粉末涂料由熱固性氟粉末樹脂、聚多異氰酸酯固化劑、顏料、填料、助劑為主要成分組成，具有超長耐候性、優(yōu)異耐腐蝕性、極佳耐鹽霧性、優(yōu)異保光保色性，對基材具有優(yōu)異的保護和裝飾效果，主要技術(shù)指標達到QUALICOAT-2009 Ⅲ（歐洲建筑涂層標準：建筑用鋁型材表面噴漆、粉末涂裝的質(zhì)量控制規(guī)范）和AAMA 2605-2005要求。

    2.2.2FEVE氟碳粉末涂料生產(chǎn)工藝

    FEVE氟碳粉末樹脂具有和一般環(huán)氧、聚酯樹脂相近的熔融溫度，可以用目前通用擠出設備生產(chǎn)熱固性粉末涂料，在一般熱固性粉末涂料烘烤條件下（180～200℃,15～20min）固化成膜，其具體生產(chǎn)工藝過程如下：

    FEVE粉末樹脂、固化劑、顏填料、助劑等→預混合→雙螺桿擠出機熔融擠出→冷卻破碎→細粉碎→分級過篩→FEVE氟碳粉末涂料成品。

    2.3氟碳粉末涂料主要性能對比

    FEVE氟碳粉末涂料可以提供多種顏色及金屬閃光效果的氟碳涂料，在顏料潤濕性、光澤、顏色選擇等方面都要優(yōu)于PVDF氟碳粉末涂料?；瘜W藥品對其他粉末涂料涂膜以及PVDF氟碳粉末涂料涂膜點腐蝕性很大，對FEVE氟碳粉末涂料相對影響較小。用FEVE氟碳改性聚酯粉末涂料，耐候性及耐腐蝕性比一般聚酯粉末提高一倍以上，具有更廣闊的應用空間。表4給出幾類市場常見氟碳粉末涂料主要性能對比。

    表4氟碳粉末涂料主要性能對比

    3.氟碳粉末涂料施工應用工藝

    鋁合金基材是建材領(lǐng)域應用最為廣泛的基材，也是粉末涂料，包括氟碳粉末涂料應用最集中的領(lǐng)域。在不進行預處理前提下，氟碳粉末涂料在鋁合金表面附著力和機械性能非常差。

    鋁合金基材表面處理是粉末涂料施工基礎(chǔ)工序，主要作用有3個方面：一是清除被涂物件表面污垢；二是去除物件表面存在的缺陷，創(chuàng)造噴涂需要的表面粗糙度；三是對被涂物件表面進行各種化學處理，提高涂層附著力和防腐能力。鋁合金基材表面處理技術(shù)在影響涂層耐久性諸多因素中占比最大。表5給出涂層質(zhì)量影響因素和所占比率。

    表5涂層質(zhì)量影響因素和所占比率

    FEVE氟碳粉末樹脂含有羥基官能團，樹脂極性較強，對鋁合金基材有較好附著力，一般在應用時不需要涂底漆。20多年的成功應用案例表明，在氟碳粉末涂料施工中，在鋁合金基材表面進行黃鉻化處理后，噴涂FEVE氟碳粉末涂料，是一種成熟的施工配套模式。

    目前階段，無論是QUALICOAT-2009還是AAMA 2605-2005，對氟碳粉末涂料涂層，都是針對黃色鉻化鋁材進行測試認證，無鉻化（鋯鈦系/硅烷類）以及三價鉻等處理方式都還沒有成熟案例。歐洲從2016年起禁止在建材表面處理中使用黃色鉻化，所以，這給氟碳粉末涂料今后在鋁型材表面應用提出嚴峻挑戰(zhàn)，需要盡快找到替代解決方案。

    4.氟碳粉末涂料市場應用現(xiàn)狀

    氟碳粉末涂料作為粉末涂料中高端產(chǎn)品，主要在鋁幕墻、窗框等建材，空調(diào)外機外框、變壓器及儀表燈外裝中使用。

    隨著國民經(jīng)濟發(fā)展和生活水平提高，業(yè)主對有機涂層要求越來越高，不僅要有很好的裝飾效果，更要有非常優(yōu)異的戶外保色性、耐久性。國際上已經(jīng)制定了這類產(chǎn)品標準，即QUALICOAT-2009 III和AAMA 2605-2005，并在液體氟碳涂料應用中使用。但在傳統(tǒng)粉末涂料產(chǎn)品中，目前還沒有能達到該標準要求的。

    應用結(jié)果表明，F(xiàn)EVE氟碳粉末涂料通過了QUALICOAT-2009 III和AAMA 2605-2005認證，主要性能遠遠超過國內(nèi)鋁合金建筑型材——粉末噴涂型材標準中耐候性等級Ⅱ類要求（GB/T 5327.4-2008），填補了粉末涂料在高端建材領(lǐng)域空白。表6給出了歐洲QUALICOAT-2009技術(shù)規(guī)格。表7給出了鋁合金建筑型材——粉末噴涂型材標準中對耐候性等級的要求。

    表6粉末涂料QUALICOAT-2009規(guī)格

    表7鋁合金建筑型材—粉末噴涂型材耐候性等級技術(shù)指標

    備注：耐候性根據(jù)氙燈照射人工加速老化試驗時間和試驗結(jié)果。

    5.結(jié)語

    1.PVDF氟碳粉末涂料生產(chǎn)過程需要增加特殊設備和工藝，生產(chǎn)投資較大，生產(chǎn)過程繁雜，難以實現(xiàn)規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

    2.FEVE氟碳粉末樹脂涂料與高耐候性聚酯樹脂粉末涂料相比具有相同生產(chǎn)工藝和實用性，同時具有和其他粉末涂料相當?shù)某跗谛阅?，在工廠生產(chǎn)及涂裝中沒有問題。

    3.高端鋁幕墻及窗框等建材可以使用氟碳粉末涂料，在經(jīng)過終端客戶，涂料廠家等相關(guān)方在應用技術(shù)開發(fā)方面廣范圍評價及驗證后，氟碳粉末涂料能夠在更廣闊的范圍內(nèi)應用。