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近幾年，國內(nèi)水性FEVE氟樹脂涂料技術(shù)研發(fā)及市場拓展應(yīng)用明顯提速。水性FEVE氟樹脂涂料在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用研究，從最初的實(shí)驗(yàn)室理論研究，開發(fā)測試，已經(jīng)發(fā)展到實(shí)際工業(yè)防腐工程應(yīng)用。水性FEVE氟涂料作為常溫固化涂料替代同類溶劑型FEVE氟涂料，在國內(nèi)一些標(biāo)志性城市道橋混凝土和鋼結(jié)構(gòu)防腐防護(hù)工程中獲得成功應(yīng)用。水性FEVE氟涂料作為烘漆應(yīng)用于鋁單板、卷鋁PVDF涂料罩面清漆、保溫一體化板、太陽能光伏背板等工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，都取得不同進(jìn)展。
1 水性FEVE氟樹脂技術(shù)發(fā)展
可用于工業(yè)防腐領(lǐng)域的水性FEVE氟樹脂類型，包括：水性單組分自交聯(lián)FEVE氟樹脂和水性雙組分FEVE氟樹脂。水性雙組分FEVE氟樹脂包括內(nèi)乳化型和后乳化型水性FEVE氟樹脂。與溶劑型FEVE氟樹脂類似，根據(jù)主要共聚反應(yīng)單體類型，水性雙組分FEVE氟樹脂又可分為酯類和醚類兩類。
1.1水性單組分自交聯(lián)FEVE氟樹脂涂料發(fā)展應(yīng)用
水性單組分自交聯(lián)FEVE氟樹脂結(jié)構(gòu)中含有適量雙丙酮丙烯酰胺功能單體，固化劑一般選用己二酸二酰肼，制備涂料在干燥過程中隨著水揮發(fā)而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)固化成膜，涂層只是一定程度適度交聯(lián)。水性單組分自交聯(lián)FEVE氟樹脂氟含量一般在8-13%左右，涂層硬度、耐擦洗、耐沾污等性能比單組分水性FEVE氟涂料有很大提高 。作為水性工業(yè)防腐涂料，水性單組分自交聯(lián)FEVE氟涂料在耐水性、耐酸堿性，耐候性等性能方面還存在不足和缺陷，只能應(yīng)用于工業(yè)輕防腐領(lǐng)域。水性單組分自交聯(lián)FEVE氟涂料在硬度、耐沾污等方面有杰出表現(xiàn)，更適合應(yīng)用于高端建筑內(nèi)外墻涂料。
1.2水性雙組分FEVE氟樹脂涂料發(fā)展應(yīng)用
根據(jù)樹脂結(jié)構(gòu)和合成工藝過程分析，水性雙組分FEVE氟涂料在性能方面最接近溶劑型雙組分FEVE氟涂料。內(nèi)乳化型水性雙組分FEVE氟樹脂在樹脂主鏈上引入聚氧乙烯基醚大分子乳化反應(yīng)單體，實(shí)現(xiàn)了雙組分FEVE氟樹脂水性化，聚氧乙烯基醚大分子單體的引入，在一定程度上，降低了樹脂氟含量，破壞了原有氟樹脂交替排列性和規(guī)整性，使樹脂耐水性、耐堿性等指標(biāo)與同類溶劑型FEVE樹脂相比仍存在較大差距。后乳化型水性雙組分FEVE氟樹脂在不破壞樹脂原有結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了溶劑型FEVE樹脂水性化，是目前最先進(jìn)的一類水性FEVE樹脂。
醚類水性雙組分FEVE氟樹脂涂料在耐高溫高濕黃變、柔韌性、耐水、耐酸堿、耐候性等綜合理化性能方面，遠(yuǎn)優(yōu)于酯類水性雙組分FEVE氟樹脂涂料。本文主要研究后乳化型水性醚類FEVE氟樹脂涂料技術(shù)和應(yīng)用進(jìn)展。
2 水性醚類雙組分FEVE氟涂料配方設(shè)計(jì)
水性醚類FEVE氟樹脂結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、乳液pH值等對涂料配方設(shè)計(jì)會(huì)產(chǎn)生直接且重大影響。在涂料配方設(shè)計(jì)中，通過考察樹脂與固化劑和氨基樹脂相容性、反應(yīng)性等，先確定適合的水性醚類FEVE樹脂生產(chǎn)工藝和配方。在選擇各類助劑時(shí)，要考察每種助劑與樹脂相容性、反應(yīng)性、儲(chǔ)存穩(wěn)定性等因素。助溶劑、分散劑、中和劑等助劑及顏填料在使用前需測試其與-NCO基團(tuán)反應(yīng)性，避免使用帶有反應(yīng)性活性基團(tuán)助劑，以減少配方副反應(yīng)發(fā)生。建議助溶劑選擇醚酯類、中和劑選擇叔胺類、消泡劑選擇含硅類、增稠劑選擇聚氨酯類締合型。
如果助劑選擇不當(dāng)，涂料在制漆過程中會(huì)發(fā)生反應(yīng)、發(fā)泡、破乳，涂料儲(chǔ)存短期膠化、顏料絮凝析出等異常和不穩(wěn)定現(xiàn)象。
3 水性醚類FEVE氟涂料在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用
依據(jù)各項(xiàng)理化性能測試結(jié)果，水性醚類FEVE氟樹脂涂料綜合理化性能滿足國內(nèi)水性工業(yè)防腐市場需要。隨著國內(nèi)很多標(biāo)志性重大工程防腐防護(hù)選用水性FEVE氟涂料，水性FEVE氟涂料開始被眾多用戶接受認(rèn)可，市場用量逐年迅速增加。
另外，在對樹脂氟含量要求較低的普通水性工業(yè)輕防腐領(lǐng)域，國內(nèi)企業(yè)開發(fā)出水性雙組分含氟丙烯酸樹脂。因其具有較好的理化性能，是水性含氟樹脂不可或缺組成部分。根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果，水性雙組分含氟丙烯酸樹脂涂膜硬度、光澤度、耐高溫黃變性等性能略優(yōu)于水性雙組分醚類FEVE氟樹脂。水性醚類FEVE氟樹脂涂料氟含量、耐候性、物理機(jī)械性能、耐堿性、涂料適用期等方面有更優(yōu)秀表現(xiàn)，作為涂料用樹脂，綜合性能十分均衡。
水性含氟丙烯酸樹脂C-F鍵在側(cè)鏈，樹脂骨架以丙烯酸單體為主，結(jié)構(gòu)帶來的綜合理化性能與水性醚類FEVE氟樹脂有較大差距。由于水性含氟丙烯酸樹脂氟含量約6-10%，不能滿足工業(yè)領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)氟含量18%要求，這也限制此類樹脂在工業(yè)防腐領(lǐng)域應(yīng)用。
3.1常溫固化水性醚類FEVE氟涂料性能及應(yīng)用
水性醚類雙組分FEVE氟樹脂具有同類溶劑型氟樹脂結(jié)構(gòu)，樹脂氟含量滿足國內(nèi)各行業(yè)制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在涂料配方設(shè)計(jì)及配套方案合理情況下，涂層綜合理化性能基本達(dá)到溶劑型涂料水平，滿足工業(yè)鋼結(jié)構(gòu)、混凝土道橋等工程防腐防護(hù)需要。
3.2水性醚類FEVE氟樹脂烘漆性能及應(yīng)用
目前，工業(yè)鋁單板涂料市場對水性FEVE氟樹脂氨基烘漆有很高呼聲和需求。太陽能光伏背板涂料使用水性雙組分FEVE烘漆，國內(nèi)部分企業(yè)在實(shí)驗(yàn)室做了大量試驗(yàn)開發(fā)工作，取得階段性進(jìn)展。
水性FEVE氟樹脂高溫黃變性與同類溶劑型樹脂有明顯差距。因此，在水性FEVE氟樹脂烘漆工藝配方設(shè)計(jì)中，一定要考慮以下問題，一方面開發(fā)設(shè)計(jì)涂料配方要滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對烘漆性能指標(biāo)要求。另一方面，生產(chǎn)線烘烤工藝條件，尤其是烘烤溫度和時(shí)間，一定要在保證產(chǎn)品質(zhì)量安全范圍內(nèi)，防止產(chǎn)品在生產(chǎn)線流水作業(yè)中出現(xiàn)涂層黃變和發(fā)花現(xiàn)象。
3.2.1水性FEVE氟樹脂涂料黃變因素探討
實(shí)驗(yàn)室測試結(jié)果表明：水性雙組分FEVE氟樹脂耐高溫黃變性能，都比同類溶劑型氟樹脂差。酯類溶劑型雙組分FEVE氟樹脂涂料在高于160℃，長時(shí)間烘烤時(shí)，涂層開始表現(xiàn)出明顯黃變傾向。醚類溶劑型FEVE氟樹脂涂料在230℃，長時(shí)間烘烤時(shí)，涂層仍表現(xiàn)出很好耐黃變性能。酯類水性雙組分FEVE氟樹脂涂料在100℃左右，長時(shí)間烘烤時(shí)，涂層逐漸開始有黃變傾向。醚類水性雙組分FEVE氟樹脂涂料在140℃以上，長時(shí)間烘烤時(shí)，涂層開始表現(xiàn)出黃變傾向。需要特別指出的是，水性醚類FEVE氟樹脂制備水性光伏背板涂料，在160℃短時(shí)間烘烤（3~8min）條件下，制備涂膜在滿足光伏背板涂層技術(shù)條件同時(shí)，也表現(xiàn)出良好耐高溫高濕黃變性能。水性FEVE氟樹脂烘漆建議安全烘烤溫度見表1。
表1 水性FEVE氟樹脂烘漆建議安全烘烤溫度
分析水性FEVE氟樹脂耐高溫黃變性能差的原因，去除結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中FEVE樹脂本身耐黃變性，在水性FEVE氟樹脂合成和涂料配方設(shè)計(jì)中有機(jī)胺中和劑和pH值調(diào)節(jié)劑引入，是導(dǎo)致樹脂耐黃變性能大大下降的主要原因。有機(jī)胺在水性樹脂合成和涂料制備中，是一類不可或缺的原料。FEVE氟樹脂對堿性物質(zhì)非常敏感，尤其是有機(jī)胺化合物，在FEVE氟樹脂合成過程中，無論聚合前添加，還是聚合后添加，都會(huì)導(dǎo)致樹脂發(fā)生黃變現(xiàn)象，隨著堿類物質(zhì)含量增加，樹脂黃變傾向加重。
3.2.2鋁單板水性FEVE氟涂料主要性能
國內(nèi)鋁單板噴涂氟涂料普遍采用230℃高溫下烘烤才可熔融成膜的PVDF氟涂料，不僅浪費(fèi)了較多電能，而且PVDF氟涂料無法獲得滿足客戶要求的各種色彩，其光澤較低，不能重涂實(shí)現(xiàn)修補(bǔ)，應(yīng)用范圍受到限制。隨著新環(huán)保法規(guī)出臺(tái)，對于涂裝行業(yè)，迫切需要環(huán)保產(chǎn)品能適應(yīng)涂裝線要求。作為環(huán)保型水性醚類FEVE氟涂料，實(shí)驗(yàn)室測試?yán)砘阅軡M足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求，在鋁合金建筑型材領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。
3.2.3光伏背板水性FEVE氟涂料主要性能
水性醚類FEVE氟涂料應(yīng)用于太陽能光伏背板，制備涂層基礎(chǔ)機(jī)械理化性能和電性能滿足背板涂層技術(shù)要求。在實(shí)際測試應(yīng)用中，存在和需要解決的技術(shù)問題主要有兩方面，一是涂層高溫高濕黃變；二是涂層在經(jīng)PCT老化前后，涂層與PET附著力不發(fā)生變化，涂層EVA粘結(jié)強(qiáng)度在PCT老化前后僅允許輕微下降。
4 結(jié)語
工業(yè)防腐防護(hù)涂料對涂層性能和使用壽命有特定技術(shù)要求。國內(nèi)水性涂料質(zhì)量參差不齊，與水性涂料在建筑領(lǐng)域發(fā)展速度相比，工業(yè)涂料水性化推進(jìn)速度緩慢。
為加快推動(dòng)工業(yè)涂料水性化，各地政府陸續(xù)出臺(tái)一些鼓勵(lì)補(bǔ)貼政策，促進(jìn)工業(yè)涂料水性化工藝設(shè)備改造和應(yīng)用。隨著水性涂料性能不斷提升，尤其是綜合性能優(yōu)異的水性醚類FEVE氟樹脂涂料開發(fā)成功，相信在未來的城市道橋、鋁單板、光伏背板等工業(yè)涂料應(yīng)用領(lǐng)域，水性FEVE氟涂料有廣闊市場發(fā)展應(yīng)用空間。
