氟碳涂料发展趋于绿色化规范化
■ 中国化工学会涂料涂装专业委员会 陈红
随着生产技术和配方的不断完善，以及相关法律法规的出台，氟碳涂料的应用领域不断拓宽。虽然环保型氟碳涂料目前用量仍较小，但在环保高压下，以水性氟碳涂料和粉末氟碳涂料为代表的产品研发和应用备受关注，在建筑、环保和新能源领域，氟碳涂料均迎来了新的机遇，系列标准的更新也在促进行业的规范化发展。
环保型涂料销量小潜力大
氟碳涂料在发展过程中经历了三个里程碑：1938年，美国杜邦化学公司发明了PTFE，广泛用作炊具等不粘涂料；1965年美国Pennwalt公司和ElfAltochem公司研制成功PVDF涂料，由于其优异耐候保色性，且可以实现工厂化涂装，在高档建筑铝幕墙行业取得了大量成功的应用；1982年，日本旭硝子公司研究开发出溶剂可溶室温固化型氟烯烃——乙烯基醚共聚物(FEVE)氟碳树脂，使溶剂型氟碳树脂由热塑性进入热固性时代，极大地拓宽了氟碳涂料应用领域。
目前占市场绝对份额的氟碳涂料主要分为三大类：一类是以聚四氟乙烯（PTFE）乳液为代表的氟碳涂料；第二类是以三氟氯乙烯和四氟乙烯为主要基体的FEVE涂料；第三类是以偏氟乙烯（VDF）聚合物为基体的聚偏氟乙烯（PVDF）涂料。三大类涂料的主要应用领域如表1所示。
FEVE涂料基料主要分为溶剂型FEVE、水性FEVE和粉末FEVE三种，国内溶剂型FEVE树脂生产厂家主要有常熟三爱富中昊、日本大金、长兴化学、旭硝子、无锡万博、济南华临、华通瑞驰、阜新瑞丰、大连振邦等，2014~2016年销量分别为6000吨、7000 吨和8000吨左右。溶剂型FEVE涂料的生产单位主要包括：苏州中来、青岛润昊、上海振华造漆、立邦中国、中远关西、上海衡峰、阿克苏、天津PPG、中涂化工等，2014~2016年产量分别为3万吨、3.6万吨和4.4万吨。按应用领域消耗涂料所占比例来看，防腐领域较为稳定，三年来稳定在40%左右；建筑领域出现大幅下滑，由15%下降至1%；而新能源领域快速增长，由35%猛增至60%。
PVDF涂料分为溶剂型、水性和粉末三种。PVDF树脂生产厂家主要有三爱富万豪、华夏神舟、阿科玛、苏威、蓝天等，近三年的销量维持在1万吨左右。溶剂型PVDF粉末涂料的主要生产单位有：PPG(天津)、广东KGE、江苏考普乐、立邦涂料（中国）、阿克苏诺贝尔涂料(嘉兴)、丽利工业(上海)、上海振华造漆厂、苏州嘉乐威、贝格工业中华制漆等。溶剂型PVDF涂料市场相对稳定，应用领域及占比也比较稳定，主要为幕墙涂料占85%左右，卷材占13%左右。
环保型氟碳涂料主要有粉末氟碳涂料和水性氟碳涂料。粉末氟碳涂料主要包括PVDF粉末涂料、FEVE粉末涂料、可熔性聚四氟乙烯粉末（PFA）涂料、乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）粉末涂料、乙烯-三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）粉末涂料。目前国内研究较多的是热固性FEVE粉末涂料，主要用于建筑铝型材，主要生产厂家有旭硝子和华通瑞驰，目前销量不足100吨；主要用于幕墙的热塑性PVDF粉末涂料、用于防腐的PFA和ETFE销量均很小。
水性氟碳涂料分为水性PVDF涂料、水性FEVE涂料和含氟丙烯酸涂料。据统计2016年国内水性氟碳树脂的销量为900多吨，销量比较靠前的单位有无锡万博、长兴、阜新瑞丰、华通瑞驰、大连振邦等。
虽然环保型氟碳涂料近几年的销量不大，但随着下游用户对环保涂料需求的日益迫切，这两类涂料的研发及其应用研究备受关注，相信在不久将来其技术和市场都将有所突破。
应用领域不断拓宽
1．建筑领域
中国涂料行业“十三五”规划建筑涂料总体目标涉及长寿命外墙涂料及外墙外保温配套体系和工艺技术研究。这为氟碳涂料的发展提供了利好信号。长寿命外墙氟碳涂料、氟碳涂料涂覆的保温装饰一体化板主要用于中高档建筑楼盘，具有优异的耐久性、耐沾污性等性能，随着环保越来越深入人心，将成为主流产品。
彩色太阳热反射涂料不仅可用于建筑外墙、卷材、冷屋顶、卷材，还可用于石油工业的海上钻井平台、油罐、输油管道，运输业的汽车、火车、飞机表面，造船工业的船壳、甲板等。从长效节能减排效率来看，彩色太阳热反射氟碳涂料首屈一指。因此，涂料工业“十三五”规划中涉及的太阳热反射涂料的制备为氟碳涂料指明了可以进一步拓展的应用方向。目前国内有几十家单位在研究、生产反射隔热涂料，但研究工作主要集中在成膜物改性和涂料配方的调整；由于价格等原因，涉及彩色太阳热反射氟碳涂料的生产就更少了；同时，因市场鱼龙混杂，许多生产企业没能就涂层的反射隔热机理做细致的研究工作，仅是在炒作概念。
建筑用铝型材、铝幕墙用PVDF氟碳涂料占PVDF氟碳涂料全年销量的80%以上。目前铝型材表面涂装主要有以下四种方式，阳极氧化、电泳、喷涂粉末涂料、喷涂PVDF涂料，不难看出VOCs的重要来源之一是氟碳涂料施工过程挥发的有机溶剂。铝加工企业正在为减少VOCs排放进行技术研发和创新改造，水性氟碳涂料、粉末氟碳涂料必将成为今后铝型材用氟碳涂料的主要品种。
2.防腐领域
40%~50%的FEVE氟碳涂料用于防腐领域，其中桥梁仍是主战场。2016年7月，交通部发布了《关于推进公路钢结构桥梁重新建设的指导意见》，这将导致我国迎来公路钢桥的建设高潮，从而为氟碳涂料行业的发展提供新的机遇。由于未来10年仍然是我国公路集中建设期，因此危旧桥梁的改造也将是一个长期的过程。一般混凝土桥梁在投入运营20年后，就会有较大的安全隐患，从我国桥梁建设年代分布特征可以看出，40%的桥梁处于需要维修的阶段。仅江、浙、沪在2016~2017年就有近400座桥梁计划大修。这些数据都说明我国桥梁进入了大修期，为氟碳涂料的应用带来了机遇。
3．新能源领域
——光伏背板
年轻的光伏行业在快速发展，使得背板需求量快速增加，这也使太阳能电池背板成为氟碳涂料用量增幅最快的领域。根据应用材料对光伏背板的分类情况如图1所示。
——风力发电
目前风电设备常用的防腐面漆以聚氨酯为主，氟碳面漆所占市场份额非常小。但也有成功的应用案例，如明阳风电设计的海上风电机型等风电塔筒外表面和东方电气的瑞典布莱肯三期等风电叶片都采用了氟碳面漆。使用性能优异的氟碳防腐涂层体系具有两大优点：一是优异的耐候性和耐腐蚀性，减少风机存在的隐患；二是具有超长的使命，可减少重涂次数，从而大幅降低维护费用等。
发展趋于绿色化和规范化
1．环保高压推动绿色发展
国家出台了一系列法律法规严控溶剂型涂料在生产、运输、施工应用过程中产生的VOCs排放，水性氟碳涂料的推广将迎来巨大的机遇。铝型材行业对水性氟碳、粉末氟碳涂料成功应用的需求十分迫切；在目前桥梁大修浪潮中，很少使用水性氟碳涂料配套体系，该领域存在较大发展空间；新能源领域需加快水性氟碳在一体化板、光伏背板等领域的应用研究等。
氟碳涂料虽然是涂料行业的小众产品，但由于其优异的耐腐蚀和耐候性，成为超高端涂料的代表，从2016年公开的中国专利可以看出，水性、粉末、高固低黏等环保型氟碳涂料及功能型氟碳涂料的开发与应用己经成为行业持续发展的主旋律。
2．系列标准助力规范发展
标准来源于一个行业的研究成果和应用效果，同时编制科学的标准又能极大地引导和推动一个行业的建康发展。全国涂料和颜料标准化技术委员会（涂标委）2005年编制的HG/T 3792—2005《交联型氟树脂涂料》和HG/T 3793—2005《热熔型氟树脂（PVDF）涂料》，2009年编制的HG/T 4104—2009《建筑用水性涂料》，不但对规范市场起到积极作用，对推动氟碳涂料在建筑、防腐等领域的应用也具有非常重要的作用。
随着应用研究的深入，以及应用市场的扩大，涂标委于2014年对HG/T 3792—2005《交联型氟树脂涂料》进行了修订，修订的后HG/T 3792—2014《交联型氟树脂涂料》借鉴了相关行业己经颁布实施标准的精华，吸收了氟碳涂料行业最新研究成果和应用经验，项目的设置更加合理，为其他下游行业标准的制定提供了依据。目前涂标委己经申报对HG/T 3793—2005《热熔型氟树脂（PVDF）涂料》和HG/T 4104—2009《建筑用水性涂料》进行修订，标准修订后将进一步推动水性氟碳涂料的技术进步及其应用；同时涂标委把粉末氟碳涂料标准的制定列入计划，相信标准的出台有望改变目前市场上粉末氟碳涂料品质良莠不齐，下游用户缺乏对氟碳粉末涂料鉴定依据的现象。同时，包括铁道部、交通部、建设部、国家能源局、住建部等多个下游行业也制定了系列涉及氟碳涂料性能或配套体系的标准，以规范和促进氟碳涂料的推广应用。
“绿色环保、高端引领、技术创新”不是口号，是整个涂料行业面临的共同问题。当下，氟碳涂料行业必须抓住下游对水性、粉末、高固低黏等环保涂料需求迫切的机遇，与下游用户开展密切合作，了解用户的实际需求，早日攻克技术瓶颈，将环保型氟碳涂料的应用落到实处，从而推动整个行业的发展。同时，反射隔热等功能型氟碳涂料的应用研究也需引起整个行业的重视。
表1 三大类涂料的主要应用领域
氟碳涂料 目前主要应用领域
PTFE乳液涂料 不粘涂层、绝缘材料等
FEVE涂料 建筑、防腐、光伏背板、风电
PVDF涂料 建筑、铝幕墙、卷材