简述提高水性氟涂料性能的几种方法
齐晓亮１刘亚青２赵贵哲２陈跃如１姜兴三１
（１．中国兵器工业集团第五三研究所，济南２５００３１；２．中北大学，太原０３００５１）
摘要概括了采用丙烯酸树脂改性氟树脂，降低树脂结晶度和玻璃化转变温度，选择氟乳液用乳化剂，氟涂料用颜料、交联剂以及其他助剂等提高水性氟涂料性能的几种方法。
关键词：水性氟涂料，氟树脂，性能
氟涂料具有优异的憎水憎油性、防污性、耐洗刷性、耐磨性、耐腐蚀性等性能；氟碳树脂分子链上的氟碳键能抵抗紫外线的降解作用，因此其涂层可在户外长期使用而外观保持不变。水性氟涂料具有溶剂型氟涂料的上述优异性能，同时具有健康、环保等特点，产品也渐趋成熟，成为适应现代社会发展的新型有机环保涂料。
１９８２年，日本旭硝子公司首创开发了氟乙烯－２－烷基乙烯基醚交替共聚物（ＰＦＥＶＥ），区别于传统的高温固化型氟树脂，ＰＦＥＶＥ树脂可在常温下进行固化，适合在现场进行施工，极大地拓宽了氟树脂的应用范围。通过改变ＦＥＶＥ的分子结构，该公司研制开发了可低温固化的高性能水性有机氟树脂及其涂料的系列产品。如单组分常温固化型涂料ＦＥ－４１００、ＦＥ－４３００，成膜温度３５～５０℃；双组分常温固化型涂料ＦＥ－４２００、ＦＥ－４４００，成膜温度为４０～５５℃［１］。在防污和耐腐蚀方面，聚四氟乙烯、四氟乙烯－六氟丙烯、四氟乙烯－全氟烷基烯醚（ＰＦＡ）等水分散型涂料已经得到广泛应用。虽然其成膜温度较高，但作为厂内加工产品仍不失其意义。国内各有关单位对水性氟树脂产品正在积极的开发中，已经有产品陆续上市。
目前国内市场的水性氟涂料品种主要有：水性丙烯酸改性聚偏二氟乙烯（ＰＶＤＦ）涂料、水性ＰＦＥＶＥ涂料和水性含氟丙烯酸涂料等。
提高水性氟涂料的性能，可以通过多种方法，如引入性能优异的丙烯酸树脂等对氟树脂改性，对树脂氟含量、结晶度和玻璃化转变温度进行控制。此外，氟乳液聚合过程中乳化剂的选择，制备氟涂料所使用的颜料、交联剂、各种助剂等也会对其性能产生很大影响。
１对氟树脂进行改性，提高其应用性能
１．１引入优异性能的丙烯酸树脂，制备水性氟丙树脂
水性氟丙涂料各项性能指标适应建筑业的要求，且价格居中，易于被用户接受，并能适应环保的要求，故其在建筑业具有良好的应用前景。目前，水性氟丙树脂通常所采用的合成方法是含氟单体和丙烯酸酯类单体的乳液聚合，或含氟单体与其它乙烯类单体的乳液聚合。该方法合成条件简单、可操作性强，所制得的水性氟丙共聚物乳液性能稳定，且该种水性氟丙涂料具有良好的憎水憎油性、防污性、耐候性及耐腐蚀性。
将含氟基团引入丙烯酸酯聚合物中，不仅能够保持丙烯酸酯聚合物漆膜原有的优异性能，而且有效地提高了漆膜的耐候性和防污性，同时弥补了氟涂料附着力差、成本高、固化温度高等缺点，故改性后的氟丙树脂应用前景更为广泛。聚合过程中，丙烯酸丁酯单体用量增大，可以增加高分子链的柔性，更有利于含氟单体与大分子链的结合，从而有利于提高共聚物中的氟含量。ＡＴＯＦＩＮＡ公司采用丙烯酸酯对ＰＶＤＦ树脂进行改性，得到可常温固化的水性氟丙涂料，其抗丁酮擦拭性能，柔韧性能，光泽度，耐候性能都优于未引入丙烯酸酯的ＰＶＤＦ涂料［２］。Ｔａｎａｋａ等［３］采用ＣＴＦＥ单体进行种子乳液聚合合成了核壳型含氟聚合物乳液，性能优异。但是ＣＴＦＥ单体在常温下为有毒气体，且合成条件苛刻。而聚丙烯酸酯乳液合成方法简单［４］，成本低，漆膜的柔性和附着力较好，但耐水性和耐候性能较差。
在含氟聚合物中引入丙烯酸酯类，可以改善传统含氟聚合物对基材附着力差及涂层的低温固化能力差等缺点，提高氟涂料的光泽度和柔韧性，同时降低氟涂料的成本。据报道［５］将含氟树脂与聚丙烯酸树脂进行共混，通过调整聚丙烯酸树脂与氟树脂的配比，可以提高涂层的耐溶剂性和耐沸水附着力等性能。张侃等［６］将氟乳液与聚丙烯酸酯乳液分别进行共混和原位乳液聚合，两种方法均能提高聚丙烯酸酯乳液的性能。实验结果表明：共混改性乳液当氟乳液加入量较大时，涂层的耐水性和耐磨性有明显的提高；而采用原位乳液聚合法改性，在氟乳液加入量很少的情况下，涂层的性能就有显著的提高。
１．２引入亲水性单体，降低氟树脂的结晶度和玻璃化转变温度
虽然水性氟树脂具有优良的机械性能和耐化学品性等特点，但受均聚物结晶度较高的影响，均聚含氟树脂的水溶性和成膜附着力较差。为降低均聚含氟树脂的结晶度，通常加入一些含乙烯基的单体与其共聚制得含氟烯烃。含氟烯烃共聚物中乙烯基的含量越高，结晶度越小，可溶性越好。
