粉末涂料在建材表面的應用進展
2014年環(huán)保風暴席卷了眾多行業(yè),粉末涂料首次被國家相關(guān)的行政部門認定為污染無行業(yè),在此形勢下,然而符合低碳環(huán)保的粉末和水性涂料將成為今后國內(nèi)涂料行業(yè)的優(yōu)先發(fā)展方向。
氟碳粉末涂料有著良好的耐候性及耐化學藥品性,還有著表面的張力低、摩擦力小、疏水性及非粘附性等等的特性,在涂料行業(yè)當中成為了一個不可或缺的品種。而從產(chǎn)品生命周期來看,高耐候性氟碳粉末涂料應用在各個領(lǐng)域,既可以減少因重涂所產(chǎn)生的費用,也可以響應現(xiàn)代社會零VOC排放要求,在保護涂裝基材同時對低碳社會有所貢獻。
1氟碳粉末涂料發(fā)展
目前,國內(nèi)氟碳涂料的應用形式主要以溶劑型涂料為主,溶劑型氟碳涂料生產(chǎn)和施工工藝成熟,涂層在眾多建筑上已得到很好體現(xiàn),市場認可度高。隨著國家對環(huán)保的日益重視,溶劑型氟碳涂料使用日益受到限制,涂料在初次涂裝時盡量減少VOC排放量非常重要。粉末涂料VOC排放量非常低,更適合在高溫烘烤型場合使用。表1中給出以一般溶劑型涂料初次涂裝VOC排放量設(shè)定指數(shù)為100的情況下,其他形態(tài)涂料的相對VOC排放量。
相對VOC的排放量指標分布如下(1)普通溶劑型100(2)高固性20~50 (3)水性 20~30 粉末0.
氟碳粉末樹脂品種很多,但是適用于粉末涂料的品種很少。從實際應用角度考慮,作為建材表面用氟碳粉末樹脂按成膜物質(zhì)可分為熱塑性和熱固性2種。熱塑性氟碳粉末涂料以PVDF樹脂為基料;熱固性氟碳粉末涂料以三氟氯乙烯-乙烯基醚/酯樹脂為基料。
PVDF氟碳粉末涂料在20世紀70年代出現(xiàn),F(xiàn)EVE氟碳粉末涂料從20世紀90年代末開始在市場上應用,目前市場占有率還是很低。近年來,國內(nèi)粉末涂料行業(yè)對氟碳粉末涂料需求越來越旺盛;國外中東地區(qū)很多建筑物要求涂料不含溶劑而且耐候性要達到AAMA 2605-2005標準,對氟碳粉末涂料需求正在增長;亞洲及大洋洲地區(qū)對氟碳粉末涂料需求有同樣傾向,這些市場發(fā)展方向給氟碳粉末涂料在建材領(lǐng)域快速發(fā)展提供了強勁動力。表2給出了氟碳涂料種類及溶劑含量。
2、氟談粉末涂料性能
樹脂是粉末涂料主要成膜物質(zhì),是決定粉末涂料性質(zhì)和涂膜性能最主要成分。粉末涂料用樹脂性質(zhì)和性能決定粉末涂料配方組成和用途。氟碳粉末樹脂中C-F化學鍵能為485kJ/mol,大于自然光中紫外線的鍵能411kJ/mol,制備的氟碳粉末涂料耐候性遠遠高于聚酯粉末涂料,具有長效保光保色性。
作為氟碳粉末涂料兩大類產(chǎn)品,PVDF和FEVE氟碳粉末樹脂種類、成膜機理不同,生產(chǎn)工藝過程也有很大區(qū)別,實踐應用結(jié)果表明:兩類氟碳粉末涂料具有良好的耐候、耐酸、耐堿等綜合理化性能。表3給出PVDF氟碳粉末涂料與FEVE氟碳粉末涂料主要性能對比。
3氟碳粉末涂料施工應用工藝
鋁合金基材是建材領(lǐng)域應用最為廣泛的基材,也是粉末涂料,包括氟碳粉末涂料應用最集中的領(lǐng)域。在不進行預處理前提下,氟碳粉末涂料在鋁合金表面附著力和機械性能非常差。
鋁合金基材表面處理是粉末涂料施工基礎(chǔ)工序,主要作用有3個方面:一是清除被涂物件表面污垢;二是去除物件表面存在的缺陷,創(chuàng)造噴涂需要的表面粗糙度;三是對被涂物件表面進行各種化學處理,提高涂層附著力和防腐能力。鋁合金基材表面處理技術(shù)在影響涂層耐久性諸多因素中占比最大。表5給出涂層質(zhì)量影響因素和所占比率。
影響因素和占比率/%材質(zhì)表面處理的質(zhì)量占比率49% 涂層層次和厚度占比率19%選用同類品種質(zhì)量差異占比率5% 涂裝方法和技術(shù)占比率20% 環(huán)境條件占比率7%。
FEVE氟碳粉末樹脂含有羥基官能團,樹脂極性較強,對鋁合金基材有較好附著力,一般在應用時不需要涂底漆。20多年的成功應用案例表明,在氟碳粉末涂料施工中,在鋁合金基材表面進行黃鉻化處理后,噴涂FEVE氟碳粉末涂料,是一種成熟的施工配套模式。
目前階段,無論是QUALICOAT-2009還是AAMA 2605-2005,對氟碳粉末涂料涂層,都是針對黃色鉻化鋁材進行測試認證,無鉻化(鋯鈦系/硅烷類)以及三價鉻等處理方式都還沒有成熟案例。歐洲從2016年起禁止在建材表面處理中使用黃色鉻化,所以,這給氟碳粉末涂料今后在鋁型材表面應用提出嚴峻挑戰(zhàn),需要盡快找到替代解決方案。
4氟碳粉末涂料市場應用現(xiàn)狀
氟碳粉末涂料作為粉末涂料中高端產(chǎn)品,主要在鋁幕墻、窗框等建材,空調(diào)外機外框、變壓器及儀表燈外裝中使用。
隨著國民經(jīng)濟發(fā)展和生活水平提高,業(yè)主對有機涂層要求越來越高,不僅要有很好的裝飾效果,更要有非常優(yōu)異的戶外保色性、耐久性。國際上已經(jīng)制定了這類產(chǎn)品標準,即QUALICOAT-2009 III和AAMA 2605-2005,并在液體氟碳涂料應用中使用。但在傳統(tǒng)粉末涂料產(chǎn)品中,目前還沒有能達到該標準要求的。
應用結(jié)果表明,F(xiàn)EVE氟碳粉末涂料通過了QUALICOAT-2009 III和AAMA 2605-2005認證,主要性能遠遠超過國內(nèi)鋁合金建筑型材——粉末噴涂型材標準中耐候性等級Ⅱ類要求(GB/T 5327.4-2008),填補了粉末涂料在高端建材領(lǐng)域空白。表6給出了歐洲QUALICOAT-2009技術(shù)規(guī)格。表7給出了鋁合金建筑型材——粉末噴涂型材標準中對耐候性等級的要求。
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