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氟碳涂料在國內外的發展與應用狀況

發布日期:2017/05/20 13:59:37

氟碳涂料在國內外的發展

1938年美國杜邦公司合成聚四氟乙烯樹脂,開發出“特氟龍”不粘涂料,它是將聚四氟乙烯(PTFE)以微小顆粒狀態分散在溶劑中,然后以360-380oC的高溫燒結成膜,該涂層可長期在-195--250oC下使用,其耐化學品性超過所有聚合物,主要應用于不粘涂層,如:不粘鍋內涂膜、聚合反應釜內襯。

上世紀60年代,Elf Ato 公司開發出“Kynar500”為商標的聚偏二氟乙烯(PVDF)氟碳樹脂,隨后,被應用于氟碳涂料之中。它具有優良的耐候性、耐水性、耐污染性、耐化學品性,尤其用于建筑物的外部裝飾有其他涂料無法相比的優點。但由于PVDF樹脂不溶欲普通溶劑,涂膜的形成需要230-250oC的高溫燒結成膜,所以只能應用在有固定加工場所的、有烘烤設備的鋁幕墻板、鋁型材、彩鋼板等耐高溫的外墻裝飾材料的基材上,限制了它的使用。

1982年,日本旭硝子公司開發出了氟烯烴-乙烯基醚共聚物(FEVE)樹脂,該樹脂在氟烯烴的基礎上引進了溶解性官能團、附著性官能團、交聯固化性官能團、促進流變性官能團,不僅秉承了氟樹脂的所有優良品質,而且還具有在常溫下溶解于芳烴、脂類、酮類等常規溶劑、常溫下交聯固化等性能。該樹脂應用到氟碳涂料中,使得氟碳涂料的應用領域擴大到了不耐高溫的PVC型材、塑鋼型材、玻璃鋼、有機玻璃等有機材質;無法進入烘箱的大型鋼板、鋼結構;需要現場施工的道路橋梁結構、建筑外墻;以及有色金屬、玻璃材質、陶瓷制品、石頭木器材質等等。

20世紀90年代中后期,水性氟碳乳液樹脂又被成功應用于氟碳涂料之中,它的高耐候性、耐水性、耐污染性、耐化學品性與溶劑型氟碳涂料相比毫不遜色;它的環保性使它輕易突破了一些歐美國家的環保壁壘;它的易施工性使它的工、料費用甚至低于同樣高品質的溶劑型氟碳涂料。水性氟碳涂料已經成為建筑涂料發展的主要方向。

人類在進步、科技在發展,氟碳涂料也不斷在前進,目前剛剛問世以及還在研究階段的科技成果有:親水性自清潔抗污染氟碳涂料、阻燃防火型氟碳涂料、耐磨潤滑型氟碳涂料、熒光型氟碳涂料、電熱氟碳涂料等功能性氟碳涂料;粉末氟碳涂料;水性木器氟碳涂料;納米氟碳涂料等等。

目前全球氟樹脂生產廠家20多家,遍布世界十幾個國家。2000年世界氟樹脂生產能力約為10萬噸,預計2005年生產能力可穩步上升到12萬-14萬噸。目前世界氟樹脂主要生產廠家有美國杜邦公司、英國ICI公司、美國阿托-菲納公司、日本旭硝子和大金公司等,它們的年生產能力為3000噸至2萬噸不等。國內生產氟樹脂的企業主要有:上海三愛富、常熟中昊等,生產規模都在壯大之中。

從國內外的比較看,國外在氟碳涂料行業的起步較早、產品工藝較成熟、市場運作較規范、應用經驗較豐富、實驗數據較健全。其中的典型代表有:PPG、大金、旭硝子等等

國內的氟碳涂料行業起步較晚,但發展很快,在短短十幾年的時間里,不僅開發出了國外已經應用很久的“特氟龍”不粘涂料、高溫烘烤型PVDF涂料,而且還成功推廣了FEVE型可常溫固化氟碳涂料。同時還緊緊抓住了目前世界上最潮流的水性環保氟碳涂料、各種功能性氟碳涂料。其中的典型代表有:上海衡峰氟碳材料有限公司的FC-S系列溶劑型氟碳涂料和FC-W系列水性氟碳涂料。

氟碳涂料在國內外的應用

從“特氟龍”不粘涂料到現在,氟碳涂料已經廣泛應用到各行各業的各個領域,下面從氟碳涂料最常用的幾個領域進行討論

鋼材

氟碳涂料在鋼材領域的應用最早出現在彩鋼板上,安裝在廠房和倉庫的頂部,由于它經久耐用,安裝方便,色彩絢麗,很快在全球流行開來。全球鋼結構建筑及產品領域的巨頭——巴特勒,她所承接的彩鋼板業務和建筑橋梁鋼結構業務幾乎都采用氟碳涂料涂層。上海浦東國際機場屋頂就采用氟碳涂料涂裝的彩鋼板。

在道路橋梁建設領域,對所有鋼材的防腐要求都很高。據世界一些國家的統計,每年總腐蝕損失可占國民經濟總產值(GDP)的2%-4%,美國與鋼筋銹蝕有關的損失可占總腐蝕損失的40%,僅橋梁腐蝕破壞就占總腐蝕損失的20%。因此,2000年以后設計或改造的重點橋梁90%都指定用氟碳涂料進行涂裝保護。例1:重慶嘉陵江大橋的鋼梁,由于受酸雨影響,每年必須除銹和油漆一次,每次花費幾十萬元,從1993年使用氟碳涂料至1999年的6年時間里,涂膜完好,只有輕微的失光;例2:上海的盧浦大橋,造型美觀,設計獨特,一度曾是上海人民的驕傲,但是由于沒使用氟碳涂料,正式使用還不到一年,橋面以大面積出現雨垢,嚴重影響了橋梁的整體美觀。例3:采用上海衡峰FUVIT-B氟碳涂裝系統的重慶大佛寺長江大橋,已使用2年多,鋼梁和橋面都完好如初。

在建筑領域,尤其是高檔建筑和廠房建筑,鋼結構開始大量使用。為了保持長期的使用安全和美觀,減少清潔和維護的費用,大部分設計師在設計時在外墻面和鋼結構表面都指定使用氟碳涂料。成功案例有:采用上海衡峰FUVIT-ST系統的上?萍汲、浦東國際機場、虹口體育場、上海虹橋機場,至今仍顏色絢麗、熠熠生輝。

在高架天線和電視塔的鋼結構領域,氟碳涂料仍不可缺少。我國每年花在鋼塔桅更新上的直接費用在千萬以上,中央直屬電臺年平均金屬防護費用約占總維護費用的10%,個別工程采用了氟碳涂料的耐候鋼,其涂層費用約占鋼結構造價的10%-25%,每年節約維修費用約10%。10年節約的費用可再建一座同樣高塔。

混凝土

氟碳涂料在混凝土上的應用主要體現在建筑外墻上。美國、歐洲、日本等發達國家的建筑外墻已經逐步摒棄了瓷磚、馬賽克等裝飾材料,80%以上使用涂料進行裝飾。其中氟碳涂料優異的綜合性能和性能價格比,使它在超高建筑、標志性建筑、重點工程等方面具有無以倫比的競爭優勢,隨著水性氟碳涂料的開發和應用,它可噴涂,也可輥涂,又使它在施工方面的成本大大降低。這也是目前氟碳涂料市場的主要增長點。我國在建筑外墻領域,涂料的使用率很低,只有10%,氟碳涂料的使用就更少了。隨著國家法規對瓷磚、馬賽克、玻璃幕墻等建材的限制,涂料在建筑市場的份額將大幅攀升,預計,到2015年將達到60%以上。其中,氟碳涂料在大型建筑,超高建筑,標志性建筑方面具有得天獨厚的優勢,國內已使用氟碳涂料外墻的建筑有:上海邊防檢查站、東方藝術中心、正大廣場、深圳蛇口科技大廈、常德卷煙廠等等

有機材料

在10年前,氟碳涂料應用在塑鋼型材、玻璃鋼、有機玻璃等有機材料上是根本不可能的。因為有機材質不能承受230-250oC的烘烤溫度。直到近幾年,隨著可常溫固化氟碳涂料的問世,氟碳涂料才開始在有機材質上使用。例如:上海衡峰公司已經開發和成功應用了“塑鋼專用氟碳涂料”,已應用于北京二環三環路防攔板。2003年底剛剛在上海市街頭巷尾亮相的大紅色各式電話亭,基材組成有鍍鋅鋼、不銹鋼、玻璃鋼、鋁合金等等,工藝比較復雜,最終使用了上海衡峰公司的系列氟碳涂料,問題全部解決。

鋁合金

過去,國內鋁合金、鋁塑板的涂裝都依賴國外進口的PVDF氟碳涂料,隨著國內科技的進步,國產PVDF、中低溫、常溫氟碳涂料已逐漸替代進口涂料。

其他

汽車零部件、戶外家電外殼、五金配件等方面,也在大量使用著氟碳涂料,用來增加零件本身的耐磨性、潤滑性、緩沖性和使用壽命。船舶制造則被認為是氟碳涂料進軍的另一個巨大市場。

目前,氟碳涂料在國外的應用已經相當普遍,這和他們的經濟實力、涂料普及率、使用經驗、質量觀念等因素有關。國內氟碳涂料的應用面及銷售量還處于一個相對較低的水平。人們對它的性能和使用還不夠了解。隨著氟碳涂料技術的進步和施工應用技術的完善,氟碳涂料優異的性能價格比將使它在各個領域越來越具有競爭力。

結語

在美國、西歐、日本等發達國家氟碳涂料的應用已有70多年的歷史,在鋼材涂裝領域已占有很大的市場,我國氟碳涂料在鋼材領域的應用才剛剛起步,但國內的涂料生產商已經認識到氟碳涂料在鋼材方面的巨大潛在市場,已經進行了大量的研究開發工作,如,鋼結構的基材預處理、底漆面漆配套、施工條件和控制、安裝和裝配條件?梢灶A計,隨著有機氟工業的發展和涂裝工藝的進一步完善。氟碳涂料在鋼材領域的應用將越來越廣泛。

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