２０１４年第３期 有机氟工业 Ｏｒｇａｎｏ—Ｆｌｕｏｒｉｎｅ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
氟碳粉末涂料助剂的作用机理研究
钱勇俞子豪吴君毅 （上海三爱富新材料股份有限公司，上海２００２４１）
摘要：随着环保法律法规的１３趋严格，粉末涂料必将取代溶剂型涂料成为涂装主流。氟碳粉末涂料作为高端产品已受 到人们的广泛关注，如何更好地发挥其优秀性能已迫在眉睫。介绍了氟碳粉末涂料常用的主要助剂，从固化剂、催化剂、流平 剂、消泡剂、附着力促进剂等方面开展机理研究，为有效设计氟碳粉末涂料配方提供一定的理论依据。 关键词：氟碳；粉末涂料；助剂；机理
０前言
ＰＶＤＦ（Ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ）和ＦＥＶＥ（Ｆｌｕｏｒｏ－ ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｖｉｎｙｌ Ｅｔｈｅｒ／Ｅｓｔｅｒ）树脂具有极为优异的耐 候性能 Ｉ２ Ｊ，可分别制备热塑性和热固性氟碳粉末 涂料 Ｉ４ Ｊ，属于粉末涂料中的高端产品。为进一步
改善氟碳粉末涂料的性能和质量，常在制备过程中 加入一些助剂，其对涂膜最终理化性能的影响较为 明显，但是人们在设计配方时，往往容易忽略这些助 剂的作用机理，致使在配方设计或新产品开发过程 中具有盲目性。 目前，对氟碳粉末涂料中各种助剂的作用机理 以及助剂与树脂基材之间的相互关系缺少系统的研
究报道，因此，有必要对助剂的作用机理开展研究工 作。本文拟通过归纳分析文献资料，研究氟碳粉末
涂料主要助剂的作用机理，为提高配方设计的准确 度、缩小配方设计的范围提供理论指导。
１助剂的作用机理
１．１固化剂 固化剂是热固性氟碳粉末涂料中十分重要的组 分，其用量取决于树脂在涂料中的含量，可通过官能 团比例关系进行计算。在热固性氟碳粉末涂料制备 过程中，不允许在熔融共混挤出过程中发生固化反 应提前引起树脂交联，因此，应用较多的固化剂是外 封闭型异氰酸酯固化剂，这类物质被认为是由异氰
酸酯化合物（Ｒ—ＮＣＯ）和含有活泼氢的化合物（Ｂ— Ｈ）通过亲核反应制备而成。这些含有活泼氢的化 合物起到“封闭”异氰酸酯基团的作用，因而常被称 为外封闭剂。常见的外封闭剂为己内酰胺（ＣＬ）、甲 乙酮肟（ＭＥＫＯ）以及二甲基吡唑等，结构如下所示：
粉末涂料用PVDF氟碳树脂
赵德永 潘德军
上海东氟化工科技有限公司
聚偏氟乙烯树脂（PVDF）是仅次于聚四氟乙烯树脂（PTFE）的第二大含氟树脂品种，兼具含氟树脂和通用树脂的特性。它具有比一般含氟树脂更高的机械强度，具有良好的耐化学药品腐蚀，耐高温、耐氧化、耐侯、耐紫外线、耐辐照等特性。此外，还有良好的压电性、热电性等特殊电性能，可广泛应用于化工设备、电子电气和建筑涂料等领域。
PVDF涂料以其优异的耐候性、耐化学品性、耐污染性、易维护性等，在户外建筑领域有着四十年以上的应用案例，在世界上几乎所有的标志性建筑中均有使用，并提供着长期的保护和装饰作用。PVDF树脂中含氟基团和不含氟基团的交替规则排列及超强的C-F键，是PVDF涂料杰出耐候性的最主要内在原因。这已经得到国内外氟涂料专业人事的认可。
图1 PVDF树脂化学结构
PVDF粉末涂料作为PVDF涂料中的一个品种，既可应用于建筑涂料，也可用于化学工业作为内衬涂层。PVDF涂层可用于耐酸、臭氧、含卤化合物等领域的防腐应用，如遇到异形组件时则可以使用改性PVDF粉末涂料树脂产品。在这种特殊构建防腐中，其涂层厚度可达2.5mm，优于溶剂型PVDF涂料形成的涂层，达到薄膜内衬的水平，可替代不锈钢和玻璃内衬。目前主要的用途仍是用于户外金属型材和板材。
一、PVDF氟碳涂料施工和相关标准
液体涂料以静电喷涂和辊涂为主，粉末涂料静电喷涂。
喷涂通常为两涂一烘和三涂一烘.
表1 涂装方式和主要工艺参数
条件 辊涂 喷涂 粉末喷涂
板温 232-249℃ 221-249℃ 221-249℃
烘干时间 40-90 s 10-20 min 10-20 min
底漆 5-8 7-12 20-25（粉末）
面漆厚度 18-22 25-30 35-40
主要采用的标准包括： 喷涂体系：AAMA2605-98 HG/T3793-2005热熔型氟树脂（PVDF）涂料
水性氟碳涂料参考配方水性氟碳涂料参考配方搅拌（500r/min以下）：添加量（kg）去离子水125.00丙二醇15.00沃克尔VOK®-Disper5027分散剂4.00沃克尔VOK®-DF318消泡剂1.50尚高Sago®-6800防腐剂2.00沃克尔VOK®-WET992润湿剂1.20尚高Sago®-AMP95多功能助剂1.50分散段（1500r/min）：钛白粉金红石205.00重质碳酸钙1250目45.00滑石粉1250目40.00硅灰石粉1000目20.00调漆段：乳液480.00醇酯-1212.40沃克尔VOK®-DF318消泡剂1.80尚高Sago®-8106增稠剂5.00沃克尔VOK®-AL636增稠剂8.00丙二醇5.00水去离子水28.00尚高Sago®-AMP95多功能助剂2.00共计：1000公斤PVC:30%固含量549/1000=54.9%颜基比：309/240=1.29
第 1 页 氟碳涂层介绍
在各种塑料之中，氟碳树脂塑料由于引入的氟元素电负性大，碳氟键键能强，使得氟碳树脂具有特别优越的各项特性：耐候性、耐热性、耐低温型、耐化学药品性，而且还具有独特的不粘性和低摩擦性。这些优良的特性，使得氟碳树脂广泛应用于建筑、化学工业、电气电子工业、机械工业、航空航天产业、家庭用品等各个领域。
1. 氟碳树脂的种类
氟碳树脂家族常见的有PTFE、PVDF、FEVE、PVF四种。
PTFE（Poly tetra fluoro ethylene）即聚四氟乙烯树脂，于1938年美国研发成功，其优异的防腐性能，有“塑料王”之称。“特富龙”是其别称，经常处在糖、油脂、盐等多种成分在高温反应复杂环境中能保持不粘、自洁，PTFE轴承不需要润滑油，具有自润滑性。
PVDF即聚偏二氟乙烯树脂，60年代出现，主要作为建筑涂料应用于金属装饰板材保护涂层。经过三十年真实考验，基本保持原貌。
上述两者氟碳涂层金属烤漆型，必须经过高温才能成膜，不能在常温下施工。
FEVE，即聚三氟氯乙烯/乙烯基醚树脂，由日本科学家于1982年利用分子链设计技术和膜技术开发成功，是一种可常温固化的氟碳涂料。在常温下，通过刷涂、辊涂、喷涂等普通涂装方法，将氟碳涂料涂覆在各种基材表面，形成氟碳保护涂层，极大拓展了氟碳涂料的应用范围，使氟碳涂料在日常生活中。
PVF，及聚氟乙烯树脂（ polyvinyl fluoride ），由美国杜邦公司于1940年发明，这种专利产品是由 PVF 共聚体挤压而成的薄膜，厚度一般为12.5~50μm，这一形成过程保证了PVF装饰层致密无暇，决无PVDF涂料喷涂或滚涂过程中经常发生的针孔，发裂等缺陷。PVF薄膜通过与金属板材复合用于建筑外墙，与PVC膜复合用于空间膜结构。其良好的抗UV性能，也使其广泛用于户外广告宣传画的保护膜等。
(PVF 膜制造过程中分子晶格沿纵、横方向的挤压排列大大强化了它的物理强度，所以：
