氟碳涂料在国内外的发展与应用状况

氟碳涂料在国内外的发展与应用状况
上海衡峰氟碳材料有限公司 刘谦 姜永刚
本文我们续介绍氟碳涂料在国内外的发展与应用。

氟碳涂料在国内外的发展

1938年美国杜邦公司合成聚四氟乙烯树脂，开发出“特氟龙”不粘涂料，它是将聚四氟乙烯（PTFE）以微小颗粒状态分散在溶剂中，然后以360-380oC的高温烧结成膜，该涂层可长期在-195--250oC下使用，其耐化学品性超过所有聚合物，主要应用于不粘涂层，如：不粘锅内涂膜、聚合反应釜内衬。
上世纪60年代，Elf Ato 公司开发出“Kynar500”为商标的聚偏二氟乙烯（PVDF）氟碳树脂，随后，被应用于氟碳涂料之中。它具有优良的耐候性、耐水性、耐污染性、耐化学品性，尤其用于建筑物的外部装饰有其他涂料无法相比的优点。但由于PVDF树脂不溶欲普通溶剂，涂膜的形成需要230-250oC的高温烧结成膜，所以只能应用在有固定加工场所的、有烘烤设备的铝幕墙板、铝型材、彩钢板等耐高温的外墙装饰材料的基材上，限制了它的使用。
1982年，日本旭硝子公司开发出了氟烯烃-乙烯基醚共聚物（FEVE）树脂，该树脂在氟烯烃的基础上引进了溶解性官能团、附着性官能团、交联固化性官能团、促进流变性官能团，不仅秉承了氟树脂的所有优良品质，而且还具有在常温下溶解于芳烃、脂类、酮类等常规溶剂、常温下交联固化等性能。该树脂应用到氟碳涂料中，使得氟碳涂料的应用领域扩大到了不耐高温的PVC型材、塑钢型材、玻璃钢、有机玻璃等有机材质；无法进入烘箱的大型钢板、钢结构；需要现场施工的道路桥梁结构、建筑外墙；以及有色金属、玻璃材质、陶瓷制品、石头木器材质等等。
20世纪90年代中后期，水性氟碳乳液树脂又被成功应用于氟碳涂料之中，它的高耐候性、耐水性、耐污染性、耐化学品性与溶剂型氟碳涂料相比毫不逊色；它的环保性使它轻易突破了一些欧美国家的环保壁垒；它的易施工性使它的工、料费用甚至低于同样高品质的溶剂型氟碳涂料。水性氟碳涂料已经成为建筑涂料发展的主要方向。
人类在进步、科技在发展，氟碳涂料也不断在前进，目前刚刚问世以及还在研究阶段的科技成果有：亲水性自清洁抗污染氟碳涂料、阻燃防火型氟碳涂料、耐磨润滑型氟碳涂料、荧光型氟碳涂料、电热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；纳米氟碳涂料等等。
目前全球氟树脂生产厂家20多家，遍布世界十几个国家。2000年世界氟树脂生产能力约为10万吨，预计2005年生产能力可稳步上升到12万-14万吨。目前世界氟树脂主要生产厂家有美国杜邦公司、英国ICI公司、美国阿托-菲纳公司、日本旭硝子和大金公司等，它们的年生产能力为3000吨至2万吨不等。国内生产氟树脂的企业主要有：上海三爱富、常熟中昊等，生产规模都在壮大之中。
从国内外的比较看，国外在氟碳涂料行业的起步较早、产品工艺较成熟、市场运作较规范、应用经验较丰富、实验数据较健全。其中的典型代表有：PPG、大金、旭硝子等等
国内的氟碳涂料行业起步较晚，但发展很快，在短短十几年的时间里，不仅开发出了国外已经应用很久的“特氟龙”不粘涂料、高温烘烤型PVDF涂料，而且还成功推广了FEVE型可常温固化氟碳涂料。同时还紧紧抓住了目前世界上最潮流的水性环保氟碳涂料、各种功能性氟碳涂料。其中的典型代表有：上海衡峰氟碳材料有限公司的FC-S系列溶剂型氟碳涂料和FC-W系列水性氟碳涂料。
氟碳涂料在国内外的应用

从“特氟龙”不粘涂料到现在，氟碳涂料已经广泛应用到各行各业的各个领域，下面从氟碳涂料最常用的几个领域进行讨论

钢材
氟碳涂料在钢材领域的应用最早出现在彩钢板上，安装在厂房和仓库的顶部，由于它经久耐用，安装方便，色彩绚丽，很快在全球流行开来。全球钢结构建筑及产品领域的巨头——巴特勒，她所承接的彩钢板业务和建筑桥梁钢结构业务几乎都采用氟碳涂料涂层。上海浦东国际机场屋顶就采用氟碳涂料涂装的彩钢板。
在道路桥梁建设领域，对所有钢材的防腐要求都很高。据世界一些国家的统计，每年总腐蚀损失可占国民经济总产值（GDP）的2%-4%，美国与钢筋锈蚀有关的损失可占总腐蚀损失的40%，仅桥梁腐蚀破坏就占总腐蚀损失的20%。因此，2000年以后设计或改造的重点桥梁90%都指定用氟碳涂料进行涂装保护。例1：重庆嘉陵江大桥的钢梁，由于受酸雨影响，每年必须除锈和油漆一次，每次花费几十万元，从1993年使用氟碳涂料至1999年的6年时间里，涂膜完好，只有轻微的失光；例2：上海的卢浦大桥，造型美观，设计独特，一度曾是上海人民的骄傲，但是由于没使用氟碳涂料，正式使用还不到一年，桥面以大面积出现雨垢，严重影响了桥梁的整体美观。例3：采用上海衡峰FUVIT-B氟碳涂装系统的重庆大佛寺长江大桥，已使用2年多，钢梁和桥面都完好如初。
在建筑领域，尤其是高档建筑和厂房建筑，钢结构开始大量使用。为了保持长期的使用安全和美观，减少清洁和维护的费用，大部分设计师在设计时在外墙面和钢结构表面都指定使用氟碳涂料。成功案例有：采用上海衡峰FUVIT-ST系统的上海科技城、浦东国际机场、虹口体育场、上海虹桥机场，至今仍颜色绚丽、熠熠生辉。
在高架天线和电视塔的钢结构领域，氟碳涂料仍不可缺少。我国每年花在钢塔桅更新上的直接费用在千万以上，中央直属电台年平均金属防护费用约占总维护费用的10%，个别工程采用了氟碳涂料的耐候钢，其涂层费用约占钢结构造价的10%-25%，每年节约维修费用约10%。10年节约的费用可再建一座同样高塔。

混凝土
氟碳涂料在混凝土上的应用主要体现在建筑外墙上。美国、欧洲、日本等发达国家的建筑外墙已经逐步摒弃了瓷砖、马赛克等装饰材料，80%以上使用涂料进行装饰。其中氟碳涂料优异的综合性能和性能价格比，使它在超高建筑、标志性建筑、重点工程等方面具有无以伦比的竞争优势，随着水性氟碳涂料的开发和应用，它可喷涂，也可辊涂，又使它在施工方面的成本大大降低。这也是目前氟碳涂料市场的主要增长点。我国在建筑外墙领域，涂料的使用率很低，只有10%，氟碳涂料的使用就更少了。随着国家法规对瓷砖、马赛克、玻璃幕墙等建材的限制，涂料在建筑市场的份额将大幅攀升，预计，到2015年将达到60%以上。其中，氟碳涂料在大型建筑，超高建筑，标志性建筑方面具有得天独厚的优势，国内已使用氟碳涂料外墙的建筑有：上海边防检查站、东方艺术中心、正大广场、深圳蛇口科技大厦、常德卷烟厂等等

有机材料

在10年前，氟碳涂料应用在塑钢型材、玻璃钢、有机玻璃等有机材料上是根本不可能的。因为有机材质不能承受230-250oC的烘烤温度。直到近几年，随着可常温固化氟碳涂料的问世，氟碳涂料才开始在有机材质上使用。例如：上海衡峰公司已经开发和成功应用了“塑钢专用氟碳涂料”，已应用于北京二环三环路防拦板。2003年底刚刚在上海市街头巷尾亮相的大红色各式电话亭，基材组成有镀锌钢、不锈钢、玻璃钢、铝合金等等，工艺比较复杂，最终使用了上海衡峰公司的系列氟碳涂料，问题全部解决。

铝合金

过去，国内铝合金、铝塑板的涂装都依赖国外进口的PVDF氟碳涂料，随着国内科技的进步，国产PVDF、中低温、常温氟碳涂料已逐渐替代进口涂料。

其他

汽车零部件、户外家电外壳、五金配件等方面，也在大量使用着氟碳涂料，用来增加零件本身的耐磨性、润滑性、缓冲性和使用寿命。船舶制造则被认为是氟碳涂料进军的另一个巨大市场。
目前，氟碳涂料在国外的应用已经相当普遍，这和他们的经济实力、涂料普及率、使用经验、质量观念等因素有关。国内氟碳涂料的应用面及销售量还处于一个相对较低的水平。人们对它的性能和使用还不够了解。随着氟碳涂料技术的进步和施工应用技术的完善，氟碳涂料优异的性能价格比将使它在各个领域越来越具有竞争力。

结语

在美国、西欧、日本等发达国家氟碳涂料的应用已有70多年的历史，在钢材涂装领域已占有很大的市场，我国氟碳涂料在钢材领域的应用才刚刚起步，但国内的涂料生产商已经认识到氟碳涂料在钢材方面的巨大潜在市场，已经进行了大量的研究开发工作，如，钢结构的基材预处理、底漆面漆配套、施工条件和控制、安装和装配条件。可以预计，随着有机氟工业的发展和涂装工艺的进一步完善。氟碳涂料在钢材领域的应用将越来越广泛。

作者简介：

刘谦 男， 1968年12月出生，上海衡峰氟碳材料有限公司总经理，北京航空航天大学腐蚀与防护专业本科毕业，同济大学共商管理硕士。长期从事氟碳涂料产品研发、生产和管理。

姜永刚 男，1974年0月出生，上海衡峰氟碳材料有限公司市场部技术支持，北京化工大学高分子专业本科毕业。长期从事涂料产品研发和技术服务工作。