目前卷材涂装大部分采用饱和聚酯氨基涂料、丙烯酸氨基涂料以及PVC 涂料，但近年来氟碳涂料在该领域应用越来越广泛。热塑性分散型PVDF 涂料在国外应用已有近30 年历史，国内上海三爱富新材料股份有限公司也有2 个牌号的品种，近来也开始在氟涂料中获得应用。PVDF 具有超强耐候性，保光保色性特别优异，从而应用于氟碳卷材涂料和铝挤出型材及铝单板的喷涂涂装中国机械网okmao.com。然而，PVDF 氟涂料无法获得满足客户要求的各种色彩，其应用范围受到限制。
溶液型氟碳树脂(FEVE)及其涂料通过引入交联基团，可以具有很高的灵活性，既可以通过引入异氰酸酯固化剂作交联剂形成常温固化涂料(双组分)，也可以通过引入封闭型异氰酸酯或氨基作固化剂，通过加热固化成膜，耐候性并不亚于PVDF 涂料，并且可以降低成本。
因此，FEVE 在卷材涂料和喷涂的铝单板涂料中的应用，将有助于扩大FEVE 涂料的应用领域，推动我国氟树脂氟涂料工业的发展，提高我国氟涂料技术水平。
1 热固性氟树脂卷材涂料
FEVE 热固性氟树脂用于卷材涂料在国外早已成熟，如日本旭硝子公司的牌号Lumiflon 系列LF-552 和LF-600X。PPG 采用该牌号的某一种树脂制备了热固性卷材涂料。在国内，上海衡峰氟碳材料有限公司采用日本大金的GK-570 制备了FC-S300B热固性卷材涂料。到目前为止，国内氟碳树脂厂家生产的氟树脂大多只用于建筑外墙或钢结构的双组分常温固化涂料，无锡万博涂料化工有限公司研究开发的热固性氟碳卷材树脂，经无锡市雅丽涂料有限公司制备卷材涂料，按照AAMA2605—1998 标准检测，各项指标全部达到或超过该标准，并正式上线试涂一次成功。
1.1 底漆
卷材底漆要求与金属(如铝和钢)有良好的附着力，钢底材包括热镀锌、电镀锌、锌铝底材，底漆可以用环氧、丙烯酸、聚酯聚合物或经改性的这些聚合物配合防锈颜料、固化剂(交联剂)配制，采用何种底漆完全取决于底材和性能要求。对于卷钢涂料，钢底材对防锈性能要求比铝底材要高，所以多采用环氧底漆，而环氧底漆柔韧性相对较低，但由于对于卷钢涂料的T 弯要求相对比卷铝要求低，所以环氧体系较好。
然而，对于氟碳金属漆以及带有透明颜料的面涂层，采用环氧体系则可能引发耐老化性能差的问题，表1 比较了几种着色面漆配合环氧底漆的耐候性。从表1 可看出，面漆采用同样的树脂体系，半透明的海蓝以及金属漆出现严重失光的现象，而白漆则无变化。很明显，因环氧树脂耐光性很差，UV 光穿过透明涂层直接照射到底漆层引起底漆层出现粉化，致使呈
透明的(或半透明)的面漆严重失光。对金属漆，铝片多少呈现空隙，而在失光的同时还出现色差，但白漆遮盖力好，底漆未能受到UV 的影响。
所以，对于透明面漆的配套底漆，不宜采用普通环氧(即双酚A 型环氧)底漆，可以通过采用脂肪族环氧体系或脂族环氧改性耐候性聚酯体系或纯耐候性聚酯体系中引入防锈性能优异的防锈颜料来解决。对于卷铝氟碳涂料体系，由于铝底材的防锈性要求不如钢底材要求高，钢底材耐碱性好，耐盐雾性差，铝底材耐盐雾性好，但更易受碱侵蚀，所以只要解决底漆的耐碱性能，与氟碳配套就不成问题。卷铝的T 弯要求高，与FEVE 配套时对底漆的T 弯要求比卷钢更高，为解决耐碱性，采用耐候性聚酯或改性耐候性聚酯更合适。试验证明使用WF-P010 改性聚酯即可满足这种要求，表2是WF-P010 的技术指标，表3 为卷铝配套底漆参考配方。
表2 WF-P010 改性聚酯的技术指标
表3 WF-P010 改性聚酯卷铝底漆配方
1.2 热固性氟碳卷材面漆性能探讨
1.2.1 氟树脂的氟含量与树脂中氟碳树脂含量
交联型氟树脂是通过氟乙烯单元与其他乙烯基醚或乙烯基酯类单元共聚形成的多元共聚物，氟乙烯单元提供耐候性和耐久性，乙烯基醚或乙烯基酯类单元提供涂料必需的性能如溶解度、透明性、光泽、硬度和柔韧性。氟乙烯单元与乙烯基醚(酯)单元之间呈交替性排列越好，耐候性和耐久性越佳。对于采用乙烯基醚类单体的氟树脂，由于竞聚率小更易获得交替性，但乙烯基酯类的共聚虽然不如醚类单体容易，若控制反应条件得当，也可以达到96%以上的交替性。通过提高反应的转化率，可以有效提高交替性，虽然不易分析测试得知这种交替排列程度，但可通过测试树脂的氟含量，以及检测涂膜性能而得到验证。除了可采用文献中所述的简便快捷检验耐候性的方法外，还可以检测涂膜的耐碱性、耐酸性、耐沸水性，如表4 所示。
表4 乙烯基酯类FEVE 树脂转化率对性能的影响
从表4 可看出，乙烯基酯类FEVE 树脂耐酸性比耐碱性好，只有当转化率高于85%以上，最好在90%以上耐碱性、耐酸性和耐沸水性才可以都通过。涂膜的耐碱性既取决于氟树脂本身，同时也取决于配套的底漆，表5 比较了不同的配套底漆层涂膜的耐碱性。
表5 采用不同配套底漆时涂膜的耐碱性
从表5 可知，对同样的氟碳面漆，采用不同的底漆会产生不同的结果，这是因为面漆存在极少量的针孔，碱液下渗，如果底漆耐碱性不好，会影响整个涂膜的耐碱性。在PVDF 氟涂料中，当树脂中氟树脂的含量≥70%时，才能保证氟碳卷材涂料的要求的耐候性，按AAMA2605—1998 标准，在南佛罗里达45°曝晒10 年保光50%，如果采用人工加速老化试验则要求氙灯在4000h 以上。在热固性氟树脂涂料中，虽然常常将氟含量作为指标，但也可以单纯以氟树脂的含量来表示，同样必须达到70%以上性能才可与PVDF(占70%)涂料性能相当。事实上，氟树脂配合氨基作固化剂的比例为3∶1 时，氟树脂占75%，若比例为4∶1 时，则氟树脂含量可达80%。
1.2.2 氟树脂的相对分子质量及其分布
我国卷材涂料行业对涂膜的硬度要求比西方工业化国家高，同时又要满足柔韧性要求，即T 弯和耐冲击性能，这对于聚酯卷材涂料不成问题。对PVDF 涂料若将热塑性丙烯酸树脂改为热固性丙烯酸树脂时也可以满足要求，但对热固性氟树脂则要求其Tg 要高或提高其交联密度，这样虽然硬度可以达到要求，但要以牺牲柔韧性为代价。以往国内FEVE 树脂不能用于卷材涂料行业，这也是原因之一。日本旭硝子的LF-552及LF-600X，采用的路线为低Tg(20℃)。通过提高树脂相对分子质量，并不需降低Tg，可以平衡硬度和柔韧性，结果如表6所示。
氟树脂相对分子质量在20000 以上，尽管Tg 在30℃以上，涂膜性能均能达到要求。对比样品虽然柔韧性较好，但硬度低，不适合于我国卷材涂料行业的要求。树脂的相对分子质量分布也在一定程度上影响涂膜物理性能，但更多的是影响涂膜耐久性。只有当相对分子质量分布在310以下时，才能具有很好的耐候性。
1.2.3 涂层固化体系
热固性氟碳卷材涂料固化剂可选脂族封闭型异氰酸酯和全甲醚化氨基树脂，通常以后者为主。由于在很短的烘烤时间里，封闭型异氰酸酯难以完全解封，耐MEK 以及耐久性均变差，所以只作为辅助固化剂引入配方。底漆的配套较大程度上影响热固性氟碳涂料体系的整体性能，在PVDF 涂料中就没有这种明显的影响，只要了解了这一点，选择合适的底漆树脂，采用合适的固化剂及合适的固化剂添加量，就可以获得满意的性能。
这种固化剂主要是六甲醚化氨基树脂(HMMM)。通常并不需刻意追求底漆膜的耐MEK 擦拭次数越多越好，而是只要整体耐MEK 达200 次以上就可以了(底漆厚5μm，面漆厚10～15μm)。表7 比较了底漆树脂(R)与氨基固化剂(MF)的不同比例对涂层体系耐擦性能的影响。
表7 底漆树脂(R)与氨基固化剂(MF)的不同比例对涂层体系耐擦性能的影响
确定面漆中氟树脂，调整对固化剂的用量及催化剂的用量(表8、9)，从而使之与底漆搭配后涂层体系性能达到AAMA 标准要求，涂膜的耐MEK、T 弯、耐冲击性、附着力、耐沸水性将是最基本的要求。只有这些性能指标首先通过，才考虑考察涂膜的耐久性(耐候性、耐盐雾、耐湿热等)，当然也离不开对烘烤条件的调整，以采用合适的PMT。
表8 氟树脂/氨基树脂比例对性能的影响
表9 催化剂的添加量对性能的影响
烘烤固化条件要考虑到在实际卷涂线中的烘烤炉内温度的波动，这也反映了一个产品的实用性如何。通过多次试验表明，PMT 在232～249℃时对涂膜性能并无多大的影响，这一温度范围较宽，氟涂料受烘炉温度的波动影响较小，实用性较强.
热固性氟树脂在卷材涂料及喷涂铝单板涂料中的应用
夏范武1, 王建刚2 ( 11 无锡万博涂料化工有限公司, 214112; 21 无锡市雅丽涂料有限公司, 214112)