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1、氟碳树脂与氟碳涂料幻灯片1现在学习的是第1页，共36页当前应用于涂料的有机氟碳树脂当前应用于涂料的有机氟碳树脂lPTFE系列氟碳聚合物系列氟碳聚合物lPVDF氟碳聚合物氟碳聚合物lPVF氟碳聚合物氟碳聚合物lFEVE系列氟碳聚合物系列氟碳聚合物l氟氟丙共聚物丙共聚物现在学习的是第2页，共36页定定 义义l氟碳树脂是指主链或侧链的碳原子上含氟碳树脂是指主链或侧链的碳原子上含有氟原子的合成高分子材料。有氟原子的合成高分子材料。l氟烯烃聚合物或氟烯烃和其他单体的共氟烯烃聚合物或氟烯烃和其他单体的共聚物为成膜物质的涂料，在欧美等西方聚物为成膜物质的涂料，在欧美等西方国家称之为国家称之为“氟碳涂料氟碳涂
2、料”（fluorocarbon coating），），在我国也习惯上称作在我国也习惯上称作“含氟含氟涂料涂料”。现在学习的是第3页，共36页一、一、PTFE系列氟碳树脂及涂料系列氟碳树脂及涂料l1938年杜邦（年杜邦（Du Pont）公司首先开发成功以公司首先开发成功以“Teflon”（特富龙）商标注册的特富龙）商标注册的PTFE系列氟碳聚系列氟碳聚合物，通常包括两大类：合物，通常包括两大类：制造炊具及烘烤用具的不粘性涂料制造炊具及烘烤用具的不粘性涂料Teflon II、Silver Stone、Silver Stone Supra用于汽车零部件等工业产品表面的涂料用于汽车零部件等工业产品表面
3、的涂料 Teflon-P、Teflon-S、Teflon干润滑剂干润滑剂现在学习的是第4页，共36页lPTFE系列含氟涂料的特点是：系列含氟涂料的特点是：不粘性不粘性 低摩擦系数低摩擦系数 不湿性不湿性 热稳定性热稳定性 化学化学/耐腐蚀性耐腐蚀性 独特的电气性能独特的电气性能一、一、PTFE系列氟碳树脂及涂料系列氟碳树脂及涂料现在学习的是第5页，共36页 PTFE PTFE系列的树脂包括液态树脂和粉系列的树脂包括液态树脂和粉末状态树脂两种。而从化合物方面分末状态树脂两种。而从化合物方面分类则可分为纯含氟聚合物和树脂结合类则可分为纯含氟聚合物和树脂结合型聚合物两类。型聚合物两类。现在学习的是第
4、6页，共36页 纯含氟化合物通常包括聚四氟乙烯纯含氟化合物通常包括聚四氟乙烯（PTFEPTFE）、）、聚全氟乙丙烯（聚全氟乙丙烯（FEPFEP）、）、四氟乙四氟乙烯烯-全氟基乙烯醚共聚物（全氟基乙烯醚共聚物（PFAPFA）、）、乙烯乙烯-四四氟乙烯共聚物（氟乙烯共聚物（ETFEETFE）等。这类树脂基本上等。这类树脂基本上是水分散体系，是水分散体系，FEPFEP、PFAPFA和和ETFEETFE也可以也可也可以也可以制成粉末涂料。以制成粉末涂料。现在学习的是第7页，共36页 树脂结合型含氟涂料是由一种或多种纯树脂结合型含氟涂料是由一种或多种纯含氟含氟聚合物与另一种高性能树脂结合而成聚合物与另一
5、种高性能树脂结合而成的的。这些树脂包括聚亚苯基硫醚（。这些树脂包括聚亚苯基硫醚（PPSPPS）、）、环氧树脂、聚酰亚胺等。树脂结合型的含环氧树脂、聚酰亚胺等。树脂结合型的含氟涂料增强了韧性，改善了耐磨性和附着氟涂料增强了韧性，改善了耐磨性和附着性能。性能。现在学习的是第8页，共36页二二、PVDF氟碳树脂及涂料氟碳树脂及涂料lPVDF树脂是含氟聚合物中户外耐久性、树脂是含氟聚合物中户外耐久性、耐酸雨及耐大气污染性、耐腐蚀性、抗耐酸雨及耐大气污染性、耐腐蚀性、抗玷污性及耐霉菌性等方面综合性能较好玷污性及耐霉菌性等方面综合性能较好的一种，并且适合于在多种金属底材上的一种，并且适合于在多种金属底材上
6、涂装，因此做为建筑涂料得到了广泛的涂装，因此做为建筑涂料得到了广泛的应用。应用。现在学习的是第9页，共36页二二、PVDF氟碳树脂及涂料氟碳树脂及涂料1PVDF树脂的合成树脂的合成PVDF的化学名称是聚偏氟乙烯，系的化学名称是聚偏氟乙烯，系一种高分子量的半晶体聚合物。是一种高分子量的半晶体聚合物。是1,1-二二氟乙烯（氟乙烯（H2C=CF2，亦称偏二氟乙烯）亦称偏二氟乙烯）的加成聚合物。的加成聚合物。PVDF树脂可以采用乳液树脂可以采用乳液聚合或悬浮聚合反应合成。聚合或悬浮聚合反应合成。现在学习的是第10页，共36页二二、PVDF氟碳树脂及涂料氟碳树脂及涂料2PVDF树脂的性能树脂的性能 在在
7、PVDF分子结构中氢原子和氟原子沿聚合物链方向分子结构中氢原子和氟原子沿聚合物链方向的对称排列方式所产生的极性将影响树脂的多项性能的对称排列方式所产生的极性将影响树脂的多项性能和结晶形态。和结晶形态。PVDF具有其他合成聚合物从未见过具有其他合成聚合物从未见过的复杂的晶体多型现象。其中有四种不同的晶型：的复杂的晶体多型现象。其中有四种不同的晶型：型、型、型、型、型、型、型。依聚合工艺的条件不同，这型。依聚合工艺的条件不同，这些晶型在树脂中的比例也不同。些晶型在树脂中的比例也不同。现在学习的是第11页，共36页二二、PVDF氟碳树脂及涂料氟碳树脂及涂料3PVDF涂料的配方组成涂料的配方组成 19
8、60年年Elf Atochem North America Inc.公司首先实公司首先实现了现了PVDF树脂的商品化生产，并以树脂的商品化生产，并以Kynar的商品的商品名销售。目前在建筑涂料生产中普遍使用的是名销售。目前在建筑涂料生产中普遍使用的是Kynar 500。基于基于Kynar的涂料可以配制成溶剂分散的涂料可以配制成溶剂分散型涂料、水性涂料和粉末涂料。型涂料、水性涂料和粉末涂料。但大多数但大多数Kynar树脂被用于使用有机溶剂的分散树脂被用于使用有机溶剂的分散涂料。涂料。现在学习的是第12页，共36页 Kynar型建筑涂料主要由型建筑涂料主要由Kynar树脂、丙烯酸树脂、颜树脂、丙烯
9、酸树脂、颜料、有机溶剂和助剂组成。料、有机溶剂和助剂组成。PVDF树脂是主要的成膜组份，树脂是主要的成膜组份，它决定了涂料的基本性能。它决定了涂料的基本性能。Kynar 500 树脂在树脂组份中不树脂在树脂组份中不低于低于70%(W)，在涂料总固体份中不低于在涂料总固体份中不低于40%(W)是保是保证涂料性能的基本条件。证涂料性能的基本条件。现在学习的是第13页，共36页 丙烯酸树脂的加入目的是在于对丙烯酸树脂的加入目的是在于对Kynar树脂进行改性。树脂进行改性。其主要作用是改善树脂对颜料的分散性，提高对底材的附其主要作用是改善树脂对颜料的分散性，提高对底材的附着力和改善最终涂膜的相稳定性。
10、所用的丙烯酸树脂可以着力和改善最终涂膜的相稳定性。所用的丙烯酸树脂可以是热塑性的，也可以是热固性的，但是基于甲基丙烯酸甲是热塑性的，也可以是热固性的，但是基于甲基丙烯酸甲酯的热塑性丙烯酸树脂比较常用。丙烯酸树脂的不同对涂酯的热塑性丙烯酸树脂比较常用。丙烯酸树脂的不同对涂膜的光泽、硬度等也会带来明显的不同。膜的光泽、硬度等也会带来明显的不同。现在学习的是第14页，共36页 以以PVDF树脂制成的建筑涂料中可被选用的颜料树脂制成的建筑涂料中可被选用的颜料包括：包括：经煅烧的金属氧化物和混合的金属氧化物经煅烧的金属氧化物和混合的金属氧化物 外用级高抗粉化性的外用级高抗粉化性的TiO2 外用级的珠光云
11、母钛颜料外用级的珠光云母钛颜料 有机颜料、萤光颜料、磷光颜料、有机颜料、萤光颜料、磷光颜料、锐钛型钛白、镉颜料等不能使用锐钛型钛白、镉颜料等不能使用现在学习的是第15页，共36页 以以PVDFPVDF树脂制备的涂料产品中，所使用的溶剂包括树脂制备的涂料产品中，所使用的溶剂包括以下三类：以下三类：活性溶剂活性溶剂 可以在室温下溶解可以在室温下溶解KynarKynar树脂树脂 潜潜 溶溶 剂剂 室温下不溶解室温下不溶解KynarKynar树脂，但树脂，但 在高温下可溶解树脂在高温下可溶解树脂 稀稀 释释 剂剂 在任何温度下都不会溶解树在任何温度下都不会溶解树 脂，仅起稀释作用脂，仅起稀释作用现在学
12、习的是第16页，共36页 以以PVDFPVDF树树脂脂制制备备的的涂涂料料中中，在在不不影影响响涂涂膜膜长长期期耐耐候候性性的的前前提提下下也也选选用用少少量量的的助助剂剂，以以改改善善涂涂料料及及涂涂膜膜的的某某些些性性能能，包包括括分分散散剂剂、乳乳化化剂剂、防防沉沉剂剂、消消泡泡剂剂、杀杀菌菌剂剂、消消光光剂剂、流流平平剂剂和和紫紫外外线线吸吸收收剂等。剂等。现在学习的是第17页，共36页现在学习的是第18页，共36页4.PVDF树脂的发展树脂的发展 用于涂料生产的用于涂料生产的PVDF树脂，除偏二氟乙烯的均聚物以外，树脂，除偏二氟乙烯的均聚物以外，Elf Atochem North A
13、merica Inc.公司于公司于1965年后也研制成功了偏二氟乙烯的共聚物。在众年后也研制成功了偏二氟乙烯的共聚物。在众多共聚体中，六氟丙烯（多共聚体中，六氟丙烯（CF3-CF=CF2）起到了重要商业作用。以含起到了重要商业作用。以含15-40%摩尔的六氟丙烯（摩尔的六氟丙烯（HFP）偏二氟乙烯共聚物为基础的高性能含氟弹性偏二氟乙烯共聚物为基础的高性能含氟弹性体业已制成，同时还制成了体业已制成，同时还制成了PVDF和四氟乙烯（和四氟乙烯（TFE）的韧性共聚物，以的韧性共聚物，以及及PVDF、TFE和和HFP的三元共聚物。这些共聚树脂的合成为涂料提供了独特的三元共聚物。这些共聚树脂的合成为涂料
14、提供了独特的涂装性能，尤其是降低了烘烤温度和提高了溶解度。的涂装性能，尤其是降低了烘烤温度和提高了溶解度。二二、PVDF氟碳树脂及涂料氟碳树脂及涂料现在学习的是第19页，共36页三、三、PVF氟碳树脂与涂料氟碳树脂与涂料l化学名称聚氟乙烯（化学名称聚氟乙烯（Polyvinyl Fluoride）氟乙烯的均聚物。氟乙烯的均聚物。l分子结构为：分子结构为：(CFHCH2）nl性能：性能：耐油、耐药品、耐热、耐溶剂和耐腐蚀。耐油、耐药品、耐热、耐溶剂和耐腐蚀。不耐大多数沸腾的酸碱（如丙烯酸、丙烯腈不耐大多数沸腾的酸碱（如丙烯酸、丙烯腈等），不耐氧化性较强的浓盐酸、浓硫酸，等），不耐氧化性较强的浓盐酸
15、、浓硫酸，硝酸和氨水。硝酸和氨水。现在学习的是第20页，共36页三、三、PVF氟碳树脂与涂料氟碳树脂与涂料lPVF涂膜涂膜柔韧、耐折、耐磨及耐冲击柔韧、耐折、耐磨及耐冲击耐冷热耐冷热不粘性不粘性l用途用途目前主要用于钢桶内壁涂料目前主要用于钢桶内壁涂料耐腐蚀，内置物易卸空，清理方便耐腐蚀，内置物易卸空，清理方便防湿、防霉、安全、无毒防湿、防霉、安全、无毒现在学习的是第21页，共36页四四、FEVE氟碳树脂与涂料氟碳树脂与涂料1、概述、概述lFEVE树脂系氟烯烃和乙烯基醚或乙烯基酯共聚而树脂系氟烯烃和乙烯基醚或乙烯基酯共聚而成的氟碳树脂。成的氟碳树脂。l和上述和上述PTFE、PVDF、PVF相比
16、较，具有以下特相比较，具有以下特点：点：在溶剂中的可溶性在溶剂中的可溶性常温固化常温固化有光泽的、透明的漆膜有光泽的、透明的漆膜可现场涂装可现场涂装可重涂性可重涂性现在学习的是第22页，共36页2、发展现状、发展现状l目前，以三氟氯乙目前，以三氟氯乙 烯（烯（CTFE）和乙烯基酯共聚而和乙烯基酯共聚而成的成的FEVE树脂已经在我国实现了工业化生产并在涂树脂已经在我国实现了工业化生产并在涂料中获得了应用。料中获得了应用。l以三氟氯乙以三氟氯乙 烯（烯（CTFE）和乙烯基酯共聚而成的和乙烯基酯共聚而成的FEVE树脂和高温烘烤型的树脂和高温烘烤型的FEVE树脂也已研制成树脂也已研制成功。功。l不同性
17、能的不同性能的FEVE树脂也正在向系列化方向发展。树脂也正在向系列化方向发展。四四、FEVE氟碳树脂与涂料氟碳树脂与涂料现在学习的是第23页，共36页四四、FEVE氟碳树脂与涂料氟碳树脂与涂料图1 FEVE分子结构图现在学习的是第24页，共36页3、性能原理、性能原理l以以FEVE树脂制成的氟碳涂料之所以具有树脂制成的氟碳涂料之所以具有突出的耐候性、耐腐蚀性和搞玷污（自突出的耐候性、耐腐蚀性和搞玷污（自清洁）性能，是因为：清洁）性能，是因为：FEVE树脂中含有氟原子：树脂中含有氟原子：l氟原子电负性高（氟原子电负性高（4.0）l原子半径小（原子半径小（1.35 ）lC-F键极短，键能高达键极短
18、，键能高达116千卡千卡/摩尔，所以耐紫摩尔，所以耐紫外线性优异。外线性优异。四四、FEVE氟碳树脂与涂料氟碳树脂与涂料现在学习的是第25页，共36页l以以FEVE分子键中每个分子键中每个C-C键（键能为键（键能为32.6千卡千卡/摩尔）都被螺旋式的三维式排摩尔）都被螺旋式的三维式排列的氟原子紧紧包围着，使其免受紫外列的氟原子紧紧包围着，使其免受紫外线、热及其他介质侵害。同时由于很小线、热及其他介质侵害。同时由于很小的透氧性，所以能防止底材锈蚀。的透氧性，所以能防止底材锈蚀。四四、FEVE氟碳树脂与涂料氟碳树脂与涂料现在学习的是第26页，共36页四四、FEVE氟碳树脂与涂料氟碳树脂与涂料图图2
19、 FEVE分子结构中的螺旋式结构分子结构中的螺旋式结构现在学习的是第27页，共36页lFEVE树脂中氟烯烃链节和乙烯基醚（或树脂中氟烯烃链节和乙烯基醚（或酯）链节的严格交替排列，是保证树脂酯）链节的严格交替排列，是保证树脂稳定性的一个重要因素。稳定性的一个重要因素。l氟原子极性极低，涂膜具有自润滑的表氟原子极性极低，涂膜具有自润滑的表面，所以具有不粘灰性及平滑性。因此，面，所以具有不粘灰性及平滑性。因此，抗玷污性能较强，一旦污染了，也容易抗玷污性能较强，一旦污染了，也容易清洗。清洗。四四、FEVE氟碳树脂与涂料氟碳树脂与涂料现在学习的是第28页，共36页4、FEVE树脂的涂料品种树脂的涂料品种
20、l两组份常温交联固化（也可低温烘烤固两组份常温交联固化（也可低温烘烤固化）涂料。化）涂料。l封闭聚氨酯高温交联固化的单组份涂料。封闭聚氨酯高温交联固化的单组份涂料。l氨基树脂高温交联固化的单组份涂料。氨基树脂高温交联固化的单组份涂料。四四、FEVE氟碳树脂与涂料氟碳树脂与涂料现在学习的是第29页，共36页5、FEVE氟碳涂料的涂膜特点氟碳涂料的涂膜特点l超常的耐候性超常的耐候性l突出的耐盐雾性突出的耐盐雾性l优异的耐化学药品性优异的耐化学药品性l良好的抗沾污性和耐冲刷性良好的抗沾污性和耐冲刷性l理想的综合性能理想的综合性能 四四、FEVE氟碳树脂与涂料氟碳树脂与涂料现在学习的是第30页，共36
21、页现在学习的是第31页，共36页四四、FEVE氟碳树脂与涂料氟碳树脂与涂料涂料类型涂料类型磨耗单位重量所需时间磨耗单位重量所需时间（小时）（小时）含氟聚氨酯涂料含氟聚氨酯涂料6000过氧乙烯树脂涂料过氧乙烯树脂涂料3000丙烯酸树脂涂料丙烯酸树脂涂料2400硝基涂料硝基涂料1800醇酸树脂涂料醇酸树脂涂料1500表表2 涂膜耐冲刷性的比较涂膜耐冲刷性的比较现在学习的是第32页，共36页6、FEVE氟碳涂料的用途氟碳涂料的用途l航天航空涂料航天航空涂料l钢结构防腐涂料钢结构防腐涂料l建筑装饰涂料建筑装饰涂料l高耐候装饰性涂料高耐候装饰性涂料四四、FEVE氟碳树脂与涂料氟碳树脂与涂料现在学习的是第
22、33页，共36页7、FEVE树脂的发展树脂的发展lCTFE和乙烯基酯共聚树脂的系列化和乙烯基酯共聚树脂的系列化lCTFE和乙烯基醚的共聚树脂和乙烯基醚的共聚树脂l单组份常温固化低污染型树脂单组份常温固化低污染型树脂l四氟乙烯的四元共聚树脂四氟乙烯的四元共聚树脂四四、FEVE氟碳树脂与涂料氟碳树脂与涂料现在学习的是第34页，共36页1、含氟单体、含氟单体丙烯酸六氟丁酯丙烯酸六氟丁酯l无色透明液体，沸点无色透明液体，沸点120 甲基丙烯酸六氟丁酯甲基丙烯酸六氟丁酯l无色透明液体，沸点无色透明液体，沸点133 140 甲基丙烯酸三氟乙烯酯甲基丙烯酸三氟乙烯酯l无色澄清液体，沸点无色澄清液体，沸点107 五五、氟氟丙共聚树脂丙共聚树脂现在学习的是第35页，共36页2、产品特点、产品特点以上在支链上含有以上在支链上含有F原子的单体，都可以用原子的单体，都可以用常规的丙烯酸酯树脂的溶液聚合方法进行合常规的丙烯酸酯树脂的溶液聚合方法进行合成，因此工艺简单易行。成，因此工艺简单易行。严格讲此类树脂不属于氟碳树脂的类型，系严格讲此类树脂不属于氟碳树脂的类型，系属于含氟丙烯酸树脂，其性能有待进一步考属于含氟丙烯酸树脂，其性能有待进一步考察。察。五五、氟氟丙共聚树脂丙共聚树脂现在学习的是第36页，共36页