0 引言
聚偏二氟乙烯（PVDF）涂料在众多氟碳涂料中发展较早，技术成熟，商业模式规范，在全球有着40 多年的成功应用历史。PVDF 涂料作为一种超耐候型涂料，主要应用于机场、商业大厦、住宅等建筑领域。PVDF涂料在我国的建筑上已有26 年的应用历史，主要应用于铝型材和卷材的涂装[1]。自1997 年美国PPG 公司在中国建厂开始生产PVDF 涂料以来，国外各大涂料公司也相继落户中国，开始生产PVDF 涂料产品，抢占国内PVDF 涂料市场。2009 年，我国PVDF 涂料产量超过13 000 t，涂装面积约为6 000 万m2。其中90%以上PVDF 涂料市场被国外大公司占有（如PPG、阿克苏、威士伯、立邦、KCC 等），近年来国内少数涂料企业也开始生产和销售PVDF 涂料，但仅占很少一部分市场份额。
PVDF 树脂的主要供应商是法国阿克玛公司（KYNAR500 ）和美国苏威公司（HYLAR 5000 ），生产和加工PVDF 氟碳涂料均需满足严格的认证要求，在某种程度上限制了国内涂料企业在PVDF 涂料品种上的发展。2007 年以来，随着国内PVDF 树脂的研究和产业化不断加快，国产PVDF 树脂产品已在国内市场进行销售，无需资质认证。目前国内生产PVDF 树脂的企业有内蒙古万豪、浙江蓝天氟材料有限公司、衢州巨化集团、晨光化工研究院等，产品质量接近国外产品水平，在PVDF 涂料生产中已开始批量应用[2]，为国产PVDF涂料的研究与生产提供了有利条件，大大提高了国内
氟碳涂料技术的发展水平。本研究主要采用国产PVDF 树脂等原料，开发出适用于铝型材生产线流水作业要求的PVDF 涂料及配套底漆产品，通过性能测试，综合性能达到了国外公司同类产品水平，可以满足铝型材生产线涂装要求。
1 试验部分
1.1 原料
PVDF 树脂（T-1）：内蒙古万豪；丙烯酸树脂：纽佩斯；金红石型钛白粉（R960）：杜邦；防锈颜料：国产；异氟尔酮、二甲苯、丙二醇甲醚醋酸酯：工业级。
1.2 涂料配方
PVDF 涂料配方见表1。
1.3 制漆过程
将树脂、颜填料、有机溶剂按配方量准确配制，用高速分散机分散均匀，再用砂磨机进行研磨，研磨至细度小于20 μm（应注意研磨温度不宜超过50 ℃）。
1.4 试板制备
将制备的底漆与面漆采用湿碰湿喷涂方式喷涂到经钝化处理的铝板表面（底漆为5 ～ 10 μm，面漆为20 ～ 25 μm），总膜厚应为30 ～ 35 μm，铝板厚度为0.8～ 1.0 mm，表干20 min 后，放入烘箱进行烘干（烘烤温度240 ℃，烘烤时间10 ～ 15 min），晾干后，进行性能测试。
1.5 检测标准
检测方法按美国建筑制造协会AAMA 2605-1998标准执行。
2 结果与讨论
2.1 性能测试结果
PVDF 涂料配套涂层性能测试及与国外同类产品性能对比结果见表2。
2.2 丙烯酸树脂对PVDF 涂膜性能的影响
PVDF 涂料中通常选用甲基丙烯酸类的热塑性丙烯酸树脂对其进行改性，作用是增加颜料的分散性及提高漆膜的附着力。作为改性树脂，丙烯酸树脂需要与PVDF 树脂有较好的相容性，以保证涂层的光泽度和透明性。如果丙烯酸树脂与PVDF 树脂相容性不好，通常会表现为PVDF 作为连续相存在，丙烯酸树脂作为分散相而富集在某些区域，这些区域易受到侵蚀破坏，终形成“空洞”结构，从而影响整个涂层的性能[3]。另外，选用的丙烯酸树脂需要具有较好的力学性能，如附着力、柔韧性及抗冲击性等。PVDF 树脂与丙烯酸树脂拼合比例70 ∶ 30 已被证明具有佳的综合性能。
喷涂用PVDF 涂料的配套底漆通常选用与铝材结合力较好的丙烯酸类树脂，为了保证与面漆具有较好的层间附着力，需要在底漆中加入少量的PVDF 树脂。另外也可以加入少量的环氧类树脂来提高与基材的附着力。由于丙烯酸树脂与PVDF 树脂自身的力学性能具有一定的差异性，因此不适合的拼合比例会影响整体涂层的综合性能[4]。配套底漆中丙烯酸树脂与PVDF 树脂不同拼合比例对涂层性能的影响见表3。
可以看出，底漆中丙烯酸树脂与PVDF 树脂不同拼合比例对PVDF 涂层性能有一定的影响。随着PVDF 树脂用量的增加，涂层耐MEK 擦拭及耐沸水性能明显提高。另外，由于PVDF 涂料在烘烤过程中漆膜会产生一定的收缩，因此要求PVDF 涂料与配套底漆的收缩率接近，否则会出现漆膜开裂的问题。试验结果表明，当底漆中丙烯酸树脂与PVDF 树脂拼合比例为1 ∶ 1 时，表现出佳的综合性能。
2.3 溶剂对PVDF 涂膜性能的影响
PVDF 涂料中所用的溶剂可分为真溶剂、过渡态溶剂、潜溶剂和稀释剂等。真溶剂在室温下形成5%～10%的树脂溶液，这类溶剂有N-甲基吡咯烷酮、甲乙酮等。过渡态溶剂在室温下不溶解PVDF 树脂，但升温到一定程度后可溶解PVDF 树脂，而且冷却至室温后仍可保持一定的溶液状态，如异佛尔酮等。潜溶剂是PVDF 涂料生产过程中常用的溶剂，如相对分子质量较大的酮类、酯类、二醇醚酯类和二醇醚类。稀释剂仅起到调节黏度的作用，常为芳烃类溶剂[5]。在室温下，PVDF 树脂以细微的固体粒子形式悬浮在溶剂中，并保持稳定的分散体状态，在加热烘烤过程中，PVDF 树脂微粒会溶解并与丙烯酸树脂熔融形成致密的“高分子合金”。该过程直接影响着涂层的完整性、光泽、柔韧性、加工性等。因此，溶剂作为PVDF树脂的主要分散载体，在配方体系中的合理搭配起到十分重要的作用。
表4 列举了几种不同组成的混合溶剂对PVDF 涂层的性能影响。
可以看出，混合溶剂的合理搭配可以明显提高PVDF 涂层的性能。溶剂挥发太快，涂膜流平性较差，光泽较低。由于高沸点溶剂的加入，涂膜在烘烤过程中，PVDF 树脂与丙烯酸树脂有较好的相容性，保证漆膜在烘烤过程中实现“二次流平”，因此漆膜外观、光泽及耐MEK 擦拭性明显提高。另外，异佛尔酮的加入，大大地降低了涂料的黏度，可有效提高产品的施工性能。
2.4 基材前处理对PVDF 涂膜性能的影响
铝型材在涂装前，通常需要进行前处理，清除掉表面的油污、氧化层和铝屑等杂质，否则会严重影响PVDF 涂层的附着力及外观质量。目前铝型材比较常用的前处理工艺是采用磷酸-铬酸盐对铝型材表面进行钝化处理[6]。转化膜的质量直接影响到PVDF 涂层的性能，要求转化膜具有一定的厚度和较好的外观质量。转化膜较薄，不利于PVDF 涂层的附着，转化膜较厚，涂层会出现针孔等弊病。一般控制转化膜的量在200 ～ 1 300 mg/m2 为宜[7]。
国内一些铝型材生产厂家对前处理质量往往重视程度不够，仅对铝材表面进行除油或采用人工打磨等简单处理。由于铝型材结构复杂，凹槽较多，这些部位如果处理得不，很难保证PVDF 涂层性能满足AAMA 2605 行业标准要求。表5 列举了不同处理工艺对PVDF 涂层的性能影响。
3 结语
随着PVDF 树脂产品国产化水平的提高，国产PVDF 涂料质量已接近国外公司同类产品水平，但在产品的稳定性与施工经验等方面与国外公司尚有一定差距。国外公司的产品生产的认证制度，是以优质、稳定的PVDF 树脂作为前提，同时也是保证优异的PVDF 涂层质量和市场应用业绩的基础。这要求国产PVDF 树脂产品在保证批次稳定性的同时，还应加强涂料生产及涂装工艺的控制。随着我国基础设施建设的不断加大，相信国产PVDF 涂料将有广阔的市场应用前景。
