氟涂料的制备

一、 氟化学及其特点

氟原子在地壳中的含量约为0.015%，在陆地上氟原子多半以难溶的化合物形式存在，

如萤石（CaF2）冰晶石（Na3AlF6）和氟磷灰石（Ca5F（PO4）3）等。

高价重金属的氟化物由于具有强的共价性呈气态，易挥发。

氟的基本化学特性：

（1） （2）

氟原子半径是除氢原子外最小的。

氟原子半径与 C-H键和C-F键的键长类似，具有类似的生物活性。因此氟原子和含氟基团使含有机化合物在细胞膜上的脂溶性增加，从而提高它们的吸附和传递。

（3）

氟原子有着最强的电负性，极易获得一个电子形成稳定的结构，因此氟化合物中常显负一价。

（4）

氟分子的分解热较小，C-F键键能特别高（485.6KJ/mol）。增加了有机氟化物的热稳定性。

（5）

在氟化合物中，氟原子常具有屏蔽作用，氟原子极易形成氢键和键桥是氟化合物的重要结构特征。

（6）

氟原子只有一个同位素，而且没有放射性同位素。

氟元素是元素周期表中最活泼的非金属元素，具有最强的氧化性。氟原子具有特殊性质，氟化学不仅可以为尖端科学技术提供无以伦比的众多的无机和有机材料。 氟原子被引入分子后，分子的化学性能会产生明显的量变，甚至是质的变化，由于自然界几乎不存在有机氟化物，因此有机化学是一门真正的人工合成的化学，这是氟化学及氟树脂理论研究和应用迅速发展的根本原因。

二、含氟聚合物有以下的特点

（1）C-F键的高键能是氟树脂用作高耐候性涂料的基础，C-F键能（485KJ/mol）≥Si-O键能（422 KJ/mol）≥ C-Si键能（318 KJ/mol）阳光中的紫外光波长为220~400nm，220nm波长的光子的能量为4 KJ/mol，只有小于220nm的光子才能使氟聚合物的C-F键破坏。在阳光中，小于220nm的光子比例很小，阳光几乎对氟聚合物没有影响——显示了氟聚合物的高耐候性，因此发展了许多高耐候性能的氟聚合物涂料。

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（2）氟聚合物具有极高的化学稳定性，氟原子具有最高的电负性和较小的原子半径，C-F键能大，碳链上氟原子排斥力大，碳链上成螺旋状结构且被氟原子包围——屏蔽效应，从而决定氟聚合物极高的化学稳定性。

（3）有机氟化物的最大用途是在医药领域。 三、常用氟化物单体 （1）

四氟乙烯

四氟乙烯（TFE）单体可以通过氟氯甲烷脱卤化氢（工业生产）、四氟二氯乙烷脱氯、三氟醋酸钠脱二氧化碳，各种元素的氟化物与碳反应和聚四氟乙烯的热分解（实验室）五种合成方法。20世纪60年代，日本研究了二氟一氯甲烷和水蒸气共存下进行热分解，此法制备四氟乙烯不仅转化率高，副产物少，易于提纯。 （2）

六氟丙烯

六氟丙烯（HFP）单体通过二氟一氯甲烷、三氟甲烷裂解、四氟乙烯裂解、六氟一氯丙烷热分解和聚四氟乙烯热分解合成，实验室采取聚四氟乙烯热分解的方法制备六氟丙烯单体，而工业采取六氟一氯丙烷热分解来制取。 （3）

三氟氯乙烯

三氟氯乙烯（CTFE）单体通过三氟三氯乙烷脱氯、氟氯代羧酸的碱金属盐脱二氧化碳、二氟一氯甲烷与一氟二氯甲烷的共热分解和聚三氟乙烯的热分解五中方法合成。但工业上基本采用三氟三氯乙烷脱氯反应来完成。三氟三氯乙烷脱氯反应可在气相中反应，也可在液相中。三氟氯乙烯具有醚类的气味，是无色的气体。 （4）

氟乙烯

氟乙烯（VF）单体可以通过乙炔与氟化氢加成氟（氯）乙炔脱卤化氢、氯乙烯或氯乙烷与氟化氢反应和乙炔与氟乙烷共热分解合成。工业上制备氟乙烯单体最常用的方法是乙炔的气相氢氟化。

四、氟树脂涂料的分类

氟树脂涂料主要按照成膜物质、成膜机理、涂料状态和应用等方法进行分类。 （1）

按照成膜物质结构分类

按照成膜物质性质的不同，氟树脂涂料分为纯氟树脂涂料和结合型含氟树脂涂料。 （2）

按照成膜机理分类

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按照机理不同，氟树脂涂料分为高温热溶交联型和常温交联固化型氟树脂涂料。 （3）

按照涂料形态分类

按照涂料形态的不同，氟树脂涂料分为粉末涂料和液体涂料两大类。 （4）

按照用途分类

按照用途的不同，氟树脂涂料可分为防腐涂料、防粘涂料和装饰涂料。也可分为建筑行业涂料、轻工业涂料和化工行业用涂料。

水性氟碳铝粉漆安全、环保、透气性佳，同时具有良好的耐候性、耐沾污性和耐洗刷性，以及造价更低、施工更方便等特点，成为高档外墙涂料的重要品种之一，逐步得到市场的认可。水性氟碳铝粉漆的耐人工加速老化一般在3 000 h 左右，无法满足市场对更高性能涂料的要求。通过选择优质水性铝粉浆、高效分散剂、高耐候水性氟树脂和适宜的抗老化助剂，研制成耐人工老化高达5 000 h 以上的水性氟碳铝粉漆。

水性氟碳涂料与一般水性涂料的配方及制备工艺基本一致，但是氟树脂的低表面张力等特性，使得其对颜填料的润湿性较差，与分散剂、增稠剂及成膜助剂的相容性也有一定的，助剂选择不当，会严重影响涂膜的耐候性、耐化学品性、光泽等性能。要研制出各项性能优良的水性氟碳涂料，需要进行大量的实验工作。

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