全氟碳涂料——绿色环保涂料的代表周晓东孙道兴.PDFVIP

中国涂料在线 全氟碳涂料——绿色环保涂料的代表 周晓东 孙道兴 ( 青岛科技大学化学与分子工程学院 , 山东 266042) 摘要 : 本文简述了全氟碳涂料的特性、应用及发展前景 , 指出全氟碳涂料必将成为绿色环保涂料的代表 之一。关键词 : 全氟碳涂料 ; 环保涂料 ; 应用前景 随着涂料工业的发展和人们环保意识的增强 , 对各种涂料的性能和应用要求越来越高 , 高效、环保、无 毒、水性和低 VOC 将成为未来涂料工业的发展方向和主流。 2003 年 6 月 5 日是第 31 个世界环境日 , 国 家环保总局发布了《 2002 年中国环境状况公报》指出 : 化工行业要通过清洁生产达到经济效益和环境效益的 良好结合 , 以解决环境污染与社会经济协调发展的矛盾 , 可见绿色环保涂料对未来的环境保护和经济发展意 义重大 [ 1 ] 。而作为绿色环保涂料的典型代表 , 全氟碳涂料以高效、环保、无毒和应用广泛等特点 , 在最 近十年的应用、研究中得到了较大发展。 1 全氟碳涂料概述及其特性 1 . 1 全氟碳涂料概述 所谓全氟碳涂料是指在涂料的制备过程中引入全氟基团 -R f , 利用 -R f 中氟元素特殊的性能赋予全氟碳涂 料各项优异的特性。引入全氟基团的方法很多 , 可以直接利用传统的含氟聚合物 ( 见表 1) , 直接制备得到 全氟碳涂料 , 也可以首先制备全氟碳单体 , 再进行溶液或乳液聚合最终制得全氟碳涂料。相比较而言 , 后一 种方法制得的全氟碳涂料性能优于前一种方法 , 因此 , 近年来全氟碳涂料的制备、应用研究主要集中于后一 种方法。 由于我国全氟碳化合物的研究起步较晚 , 因此全氟碳单体的种类和应用局限性较大 , 文献报道并不多 , 主 要分为全氟丙烯酸酯单体 [ 3 ～ 4 ] 和全氟聚氨酯单体 [ 5 ] 两大类 , 但都停留在实验室阶段 , 并没有形 成工业化。国外该领域的研究 80 年代已经形成商业化规模生产 , 产品的生产和消费主要集中于欧洲、美国及 日本等发达国家 , 例如 3M 公司 , Du Pont 公司 , Hoechest 公司 , 旭硝子公司 , 大金工业公司和大坂有 机化学公司等 [ 6 ] 。 表 1 含氟聚合物的分类举例 [ 2 ] 1 . 2 全氟碳涂料的特性 中国涂料在线 全氟碳涂料中含有全氟基团 -R f , 其中氟元素原子的电负性最大 (4 . 0) , 原字半径很小 ( 1 . 3A ) , 形 成的 C -F 键 , 键长 (1 . 35x10 -10 m ) , 键能大 (486 KJ/ mol) , 因此赋予全氟碳涂料低表面能和低附 着力的特性 , 具有较好的耐候性、耐寒性、耐高温、耐腐蚀、耐沾污及表面自洁性能等 [ 7 ] , 广泛应用于 传统涂料所无法替代的重要场合 , 如高级车辆装饰、火箭、飞机表面涂饰、海军舰船轮船防腐防污、大型桥梁 建筑防腐等重要领域 [ 8 ] , 比如在飞机表面使用全氟碳涂料 , 其效用可达 20 年以上 , 这是传统涂料所无 法比拟的。全氟碳涂料的所有这些优越性 , 揭开了 21 世纪氟碳涂料开发应用的新篇章。 2 全氟碳涂料的应用 随着全氟碳单体和聚合物的应用开发 , 全氟碳 涂料的应用领域也越来越广泛 , 除传统涂料的表面涂饰领域 外 , 还用于其它较为特殊的重要领域 , 如大型桥梁和高层建筑防腐 , 海军舰船防污 , 化工皮革防水、防油 及表面活性剂等领域 , 可见全氟碳涂料已经深入到国民经济的方方面面 , 其应用研究意义重大。 2 . 1 桥梁建筑防腐 对于大型桥梁和高层建筑的防腐防污 , 虽然传统的涂料也能使用 , 但由于使用寿命短 , 耐候性差 , 一般一 二年就要更换一次 , 不但浪费了很多人力物力 , 而且还对人们的生命财产安全构成隐患。而全氟碳涂料以其 超强的耐候性和耐腐蚀性 , 应用于大型工程桥梁和高层建筑防腐领域 , 其效用可达 (15 ～ 20) 年 , 效果 持久美观。 刘娅莉等以含羟基的氟树脂与多异氰酸酯制备得到了全氟