氟碳涂料是以氟樹脂為成膜物質(zhì)的涂料，由于在氟樹脂大分子鏈中F-C鍵的存在，使得用氟樹脂為基料配成的氟樹脂涂料具有許多優(yōu)異的性能，如超耐氣候老化性、超耐化學(xué)腐蝕性等。其穩(wěn)定性比市面上流行的聚氨酯、有機(jī)硅、丙烯酸樹脂涂料優(yōu)越，在許多領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。
氟碳涂料形成的涂層通常有以下優(yōu)點：
·不粘性能或防粘性能，易清洗；
·表面張力小，自潤滑性能與低摩擦性能優(yōu)異；
·憎油憎水性能，不污染設(shè)備內(nèi)的物料等；
·涂層衛(wèi)生，耐溫性好；
·化學(xué)穩(wěn)定性高，耐候性能、介電性能和耐熱性能突出。
當(dāng)然，由于氟樹脂以及氟碳涂料的品種多樣性，造成不同類型的氟碳涂料形成的涂層在性能上各有不同側(cè)重點。
二、氟碳涂料的類型有哪些？
1、 從狀態(tài)來分，有液體狀的和粉末狀的，其中液體狀的又分為溶劑型（油性）和水性（水分散型）的；
2、 從成膜基料氟樹脂的類型來分，有以下幾種：
①、PTFE型
PTFE型即聚四氟乙烯型，也常衩稱為“鐵氟龍、特氟龍、teflon、特氟隆”，有液體分散體型的，也有粉末型的。一般被用作不粘涂層或易清潔涂料，表面自清潔性非常好，粘附的污物容易清洗。涂層抗酸抗堿、耐各種有機(jī)溶劑、耐高溫、摩擦系數(shù)非常低，主要用于炊具（如不粘鍋）、化工操作設(shè)備內(nèi)壁、電熨斗等。
這類涂料涂于工件表面后，通常需要300℃以上高溫熔融燒結(jié)成膜。
②、PVDF型
主要成膜樹脂為聚偏氟乙烯樹脂+熱塑性丙烯酸樹脂，有液體分散體型的，也有粉末型的。該類涂料具有超強(qiáng)耐候性，具體表現(xiàn)壽命長、不褪色、無污染和耐老化等。較常用于建筑外裝飾鋁幕墻板和鋁型材。
這類涂料涂于工件表面后，通常需要230℃以上高溫?zé)崛鄢赡ぁＫ砸脖环Q為熱熔型氟樹脂(PVDF)涂料，目前有相關(guān)化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)HG/T3793—2005。
③、FEVE型
目前市場上的液體狀的FEVE型氟碳涂料從成膜氟樹脂上主要有兩類，一類為三氟氯乙烯和烷基乙烯基醚（酯）的共聚物（常被稱為：三氟型）；另一關(guān)為四氟乙烯/乙烯基單體的共聚物（常被稱為：四氟型）。這兩種氟樹脂分子鏈上都含在羥基，可用異氰酸酯或氨基與羥基反應(yīng)而交聯(lián)固化。如采用非封閉異氰酸酯作為固化劑則可常溫交聯(lián)固化，可用于重防腐領(lǐng)域，在鋼結(jié)構(gòu)、橋梁防腐方面應(yīng)用較為廣泛，是目前防腐涂料中高檔涂料產(chǎn)品，也可用于建筑外墻等。而若采用封閉異氰酸酯或氨基固化劑則需烘烤固化型的氟碳涂料。目前有相關(guān)化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《HG/T3792-2014交聯(lián)型氟樹脂涂料》。
氟碳彩鋼板該產(chǎn)品積累了三十多年的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗涂料采用專利配方, Kynar Kynar5000,無機(jī)陶瓷顏料,每一種新的原料都必須經(jīng)過佛羅里達(dá)十年曝曬證明才能商業(yè)使用,從而使產(chǎn)品質(zhì)量得到可靠保證。美國 Fitzpartrick核電站廠房彩板采用熱鍍鋅基板,涂上含70%樹脂的氟碳涂料。1971年建成至今不僅表面及基板完好,而且色彩依舊。寶鋼氟碳涂料的供應(yīng)商為世界上較早的也是較大的氟碳涂料公司之一,提供20年涂層質(zhì)量保證,保證20年內(nèi)涂層不脫落,不粉化。
針對在濕熱海洋環(huán)境下長期服役的鐵路混凝土，設(shè)計了表面氟碳涂層成套體系，明確了涂層體系應(yīng)用技術(shù)要求，在此基礎(chǔ)上規(guī)范了施工措施并完善了質(zhì)量評價體系，實現(xiàn)了涂層防護(hù)成套技術(shù)在相應(yīng)工況下的成功應(yīng)用。效益分析表明，涂層技術(shù)的應(yīng)用降低了鐵路混凝土的全壽命期維修費用，兼具環(huán)保和社會效益。
關(guān)鍵詞 材料工程;鐵路混凝土；氟碳涂層；應(yīng)用技術(shù)；海洋環(huán)境；耐久性
隨著我國對海洋開發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各類碼頭、跨海大橋、人工島等海洋工程基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)數(shù)量正在逐漸增加。鋼筋混凝土由于具有易澆注、耐沖擊、耐磨等優(yōu)良性能以及較低的工程造價，成為進(jìn)行此類設(shè)施建設(shè)的首選形式。但鋼筋混凝土在海洋環(huán)境下服役時面臨著較嚴(yán)重的鋼筋銹蝕等腐蝕問題，易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開裂、失效，縮短結(jié)構(gòu)使用壽命[1]。為保證安全服役，必須對已發(fā)生腐蝕的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)，但技術(shù)難度與所需資金均十分巨大。因此，人們對處于嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下的鋼筋混凝土越來越多地采取事前防護(hù)措施以提升其耐久性，從而降低全壽命周期的成本[2-3]。
海南省處于典型的高溫、高濕、強(qiáng)腐蝕等多腐蝕因素耦合作用的海洋環(huán)境下，其區(qū)域內(nèi)鋼筋混凝土的腐蝕問題更為突出，對效果顯著、實施簡便、作用持久的混凝土耐久性提升技術(shù)措施的需求更加迫切。在諸多技術(shù)措施中，混凝土表面涂層技術(shù)較為簡單有效，不僅可以應(yīng)用到新建結(jié)構(gòu)上，還可以應(yīng)用于已有結(jié)構(gòu)的修復(fù)[4-8]。本文主要介紹成功應(yīng)用于新建海南西環(huán)鐵路提升混凝土耐久性的表面氟碳防腐蝕涂層技術(shù)。
1 工程概況
新建海南西環(huán)鐵路始于既有西環(huán)鐵路海口站，終于三亞站，線路走向沿海南西部沿海地段，正線全長345 km，設(shè)計時速200 km，為I級雙線鐵路。在西環(huán)鐵路中段，位于海南省儋州市與昌江縣境內(nèi)的珠碧江雙線特大橋全長 3 991 m，橋位與北部灣入海口不足5 km。由于海水倒灌影響，環(huán)境腐蝕作用異常嚴(yán)重，其中，氯鹽環(huán)境的作用等級為L3，化學(xué)侵蝕環(huán)境的作用等級為H4，鹽晶結(jié)晶破壞環(huán)境的作用等級為Y4，并存在大于Y4等級的高硫酸鹽含量的極端嚴(yán)重腐蝕環(huán)境，必須對相應(yīng)環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐蝕強(qiáng)化處理，提升混凝土耐久性。
3 涂氟背板發(fā)展機(jī)遇及氟碳涂料的技術(shù)研究
3.1 高分子柔性背板中氟碳涂料的技術(shù)發(fā)展
近年來，組件企業(yè)將降本的壓力紛紛轉(zhuǎn)嫁給組件材料供應(yīng)商，迫使材料企業(yè)特別是背板企業(yè)面臨材料技術(shù)更新的壓力和選擇。以氟碳涂料作為 PET 基材保護(hù)層的涂氟型背板材料（CPC、XFC）已逐漸成為主流，其工藝技術(shù)、成本和價格比傳統(tǒng) TPT 型背板更具優(yōu)勢，將在未來占據(jù)背板市場的重要位置。 氟碳涂料的綜合成本比氟膜低，同時具有極佳的耐候性，能保證組件 25年以上的使用壽命，目前還沒有一種新材料具有這種優(yōu)勢并進(jìn)行取代。因而在涂氟型高分子柔性背板中，耐候?qū)拥姆纪苛稀⒎紭渲茄芯康臒狳c。針對光伏應(yīng)用領(lǐng)域（如圖 2、表 1、表 2）展開研究，需提升氟碳涂料、氟碳樹脂的性能和功能性。現(xiàn)有氟碳涂料、氟碳樹脂主要采用可交聯(lián)固化型，即在氟樹脂中引入—OH、—COOH、雙鍵等官能團(tuán)，使之可與異氰酸酯、三聚氰胺和氨基樹脂等進(jìn)行加熱交聯(lián)成膜或微波、電子束固化成膜。相信經(jīng)過技術(shù)革新，以這些氟碳涂料改進(jìn)的背板材料將具有更優(yōu)異的功能和更環(huán)保的應(yīng)用。
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