2021/09/03

水性含氟涂料研究及应用进展

胡智超1，李 慧2，张廷建2，刘小楠1＊＊

 ( 1. 四川轻化工大学 化学工程学院，四川 自贡 643000; 

摘 要: 水性含氟涂料不仅具有氟涂料的优点，还符合环保要求，应用十分广泛。综述了含氟涂料的研究进 展，详细阐述了水性含氟聚合物涂料的分类、合成方法以及在防污、建筑、防腐等领域中的应用。关键词: 含氟涂料; 水性; 研究与应用进展 中图分类号: TQ633 文献标识码: A 文章编号: 1004 － 275X ( 2021) 10 － 0021 － 06

1 概述

含氟涂料是以有机氟聚合物或含氟改性聚合物为 主要基料的一种新型改性涂料。含氟涂料具有优越涂 层性能的重要来源是 F—C 键的结构［1］。氟元素电负 性大、极化率低的特性源于其外围电子层分布，相邻 氟原子间排斥力大，它与碳原子间形成极强和高度极 化的 F—C 键 ( 键能为 485. 6 kJ/mol) ，且氟原子拥有 C—C 键长一半的共价半径，因此氟原子可以很好地 保证 C—C 主链的稳定性，从而使得含氟聚合物具有 区别于其他材料独特的物理、化学和生物性能，如优 异的耐高温、耐化学药品、电绝缘、抗辐射、表面自 清洁等性能［2］。目前，含氟涂料已成为综合性能最高 的涂料之一，在能源化工、电子信息、生物医学、航 空航天、海上平台等各个领域得到了广泛应用，是我 国最具发展潜力的新型涂料品种之一［3］。近年来，随着科学技术和社会生产力的不断发 展，人们对涂料性能的要求越来越高，含氟聚合物优 良的性能也在涂料领域得到越来越多的展现，含氟涂 料被日渐广泛的应用于高温、强腐蚀性、高污染度等 恶劣环境中。然而，传统含氟涂料通常只能溶解于如 N，N － 二甲基甲酰胺 ( DMF) 等有机溶剂中，在氟 涂料生产和使用过程中有机溶剂挥发产生大量挥发性 有机气体 ( VOCs) 。随着资源和能源紧张的逐渐出 现，以及环保意识的增强，越来越多的国家、地区和 城市发出 “给我一片蓝天，还我一片绿地”的呼声， 保护环境已是全人类的共同任务。正是由于大量的 VOCs 会在传统溶剂型涂料的生产和使用过程中产生， 这不仅浪费资源、能源，而且严重破坏环境、危害人 们身体健康，溶剂型含氟涂料的应用因此受到了严重 的限制［4 － 5］。20 世纪以来，各种严厉的环保法律被各 国相继制定用以严格控制涂料中 VOCs 含量，因而开 发环保型的含氟涂 料 是 当 前 氟 涂 料 的 发 展 方 向 和 趋势。环境友好型的水性含氟涂料，VOCs 含量低，技 术先进，应用安全，使用方便，工艺清洁，不受应用 场合的限制，因此备受人们的青睐，水性含氟涂料的 研究开发已成为国内外关注的重点课题［6 － 8］。水性含 氟涂料一般呈乳白色或半透明状，广义上讲，是以水 作为分散介质、以有机氟聚合物为分散相、以水为连 续相的一类涂料。目前，国外开发的水性氟涂料有水 溶性、水分散性和乳液型等多种形态。其中水分散性 涂料种类较多，且性能优异。国内于 20 世纪 80 年代 初开始有关氟树脂的研发，开设了大连振邦、中科院 上海有机研究所、浙江省化工研究所等科研机构，其 研发的主要项目为 PTFE 和 PVDF。

2 水性含氟涂料的分类

氟碳树脂和氟代丙烯酸树脂是主要的水性含氟涂 料树脂。含氟树脂主要以乳液聚合方式制备，涂料主 要以乳液形式存在。最早的氟碳涂料诞生于 193....