超耐候聚酯树脂在铝型材上的应用 ——氟碳树脂的替代

闻冲、王二国、杨保臣

（上海康铭化工有限公司   200001）

摘要：以NL387系列超耐候聚酯树脂为主体树脂，制备具有优异耐候性及装饰效果的涂料来部分替代PVDF及FEVE氟碳涂料，满足了市场多样化需求。该产品具有优异的耐候性及耐水性，对降低铝型材的涂装成本和解决氟污染问题提供了一个很好的选择。

关键词：超耐候聚酯树脂；PVDF；FEVE；耐候；涂装成本

0 引言  

随着预涂卷材工业在我国的快速发展，行业内的竞争日益加剧，市场开始出现分化。一方面，中小型生产线由于装备水平的局限和投资规模的限制，面临着日益严重的成本压力，为了追求利润，这些生产线往往通过降低产品质量来达到目的；另一方面，大型生产线通过提高产品的品质和生产效率，降低应用成本，参与激烈的市场竞争，从而对预涂卷材的附加值提出了更高的要求，其中包括耐候性方面的要求。

而NL387系列超耐候聚酯树脂，恰好能兼顾成本与耐候性，做到了两者完美结合。

1 简介

氟碳类涂料具有超长的寿命，这是氟碳树脂的最大优势，目前主要分为PVDF和FEVE两大类。

PVDF是聚偏二氟乙烯树脂的英文缩写，采用PVDF涂料的彩钢板，具有超强的耐老化、耐化学品等性能。PVDF 氟碳涂层为现有建筑涂层中的公认的具有保护作用的有机涂层，能使建筑板几十年不受损害，并始终保持鲜艳的颜色。这是由于氟原子的电性能形成十分稳固的氟碳键，加上其分子独特的对称性，使PVDF 具有超常的稳定性，独特的抗紫外光光解性能及优异的绝缘性能和机械性能。

FEVE涂料作为一种耐候性涂料产品，其设计服役寿命为20年左右。这一寿命与所采用的氟碳树脂的氟含量有直接关系。一般而言，氟含量越高其耐候性越好。

NL387系列超耐侯聚酯树脂在合成时采用含环己烷结构的单体，以实现树脂的柔韧性、耐候性和成本的平衡，采用不含芳香族的多元醇和多元酸，以减少树脂对于UV的吸收，并辅以先进的抗紫外光聚合物技术，达到树脂的超耐候性能。

2讨论

目前，国内铝单板及卷铝喷涂氟碳涂料普遍采用高温烘烤聚偏氟二氯乙烯氟碳涂料(PVDF)，它是一种均聚物，理论含氟量为59.3%，PVDF具有超强的耐候性、耐水性、耐污染性、耐化学品性，柔韧性极佳，尤其用于建筑物的外部装饰，有其他涂料无法相比的优点。但也存在一些局限性，对颜料的分散性、包裹性差，所用颜料必须是超耐候性无机颜料，涂膜颜色有限，所以装饰效果较差。从PVDF涂层的装饰效果来看，它的光泽为亚光和无光类。

而FEVE不仅秉承了四氟乙烯树脂的所有优良品质，而且还把PVDF的很多短板改进了，应用领域被大大扩展。

NL387系列超耐候聚酯树脂具有比一般聚酯树脂更好的颜料润湿性和良好的着色力，这些性能完全能够满足预涂卷材颜色多样化的要求。超耐候聚酯树脂涂料的成膜方式与普通的聚酯涂料一样，都是通过交联剂固化成膜。这一特点有利于客户根据生产线参数的不同，通过适当调整交联剂的比例和种类来满足不同客户的要求，也为超耐候聚酯树脂在其它涂料领域的应用提供了可能。

 

2.1涂料配方与固化

		PVDF	FEVE	NL387系列
拼用		与丙烯酸树脂拼用	*	*
单独用			*	*
涂料固含量		偏低	较高	较高
固化温度		230~250°C 20分钟
固化方式	双组份常温或低温交联固化		*	*
	封闭异氰酸酯高温交联固化		*	*
	氨基高温交联固化		*	*

 

由于PVDF聚合物结晶度高，无活性官能团，与底材附着力不是很好，无法实现单涂。涂料中一般掺加30%的丙烯酸树脂，以提高其附着力和对颜料的包裹性，而且PVDF树脂不溶于普通溶剂，只溶于极少数良溶剂比如NMP，PVDF氟碳涂料必须在230-250 ℃高温下烘烤20分钟才可熔融成膜，基本属于热塑性涂料。它对生产线的温度和工艺参数要求相当严格，只能应用在有固定加工场所的、有烘烤设备的铝幕墙板、铝型材、彩钢板等耐高温的外墙装饰材料的基材上，加上不能重涂实现修补，应用范围受到很大限制。

FEVE该树脂在四氟烯烃的基础上引进了溶解性官能团、附着性官能团、交联固化性官能团、促进流变性官能团，不仅秉承了四氟树脂的所有优良品质，而且还具有在常温下溶解于芳烃、脂类、酮类等常规溶剂、常温下交联固化等性能，比PVDF有较多的选择性，应用领域大大扩展了。

NL387系列超耐侯聚酯树脂溶解性好，与氟碳树脂FEVE相溶性好，具有极佳的流动性和良好的颜料润湿性，与PET基材、金属基材附着力好，可用于氨基烤漆、聚氨酯烤漆，漆膜具有极佳的柔韧性，保光保色性好，耐过度烘烤，水煮性能优良。这些性能为客户的颜料复配和施工操作提供了方便。

2.2基础性能对比

	PVDF	FEVE	NL387系列
MEK	150	150	150
柔韧性	0T	2T	1~2T
冲击	9J	9J	9J
附着力	一般	优良	优异
硬度	1H	2H	2H
光泽	亚光	高光	高光
耐酸碱性	优异	优异	良好
重涂性	差	较好	好

由表可以看出，从物理结构上来说虽然PVDF的柔韧性要比FEVE好不少，但硬度低，附着力差，光泽低，不能重涂。FEVE在硬度和附着力等指标都要强于PVDF。NL387系列超耐侯聚酯树脂基础性能优异，柔韧性介于PVDF和FEVE之间，附着力性能优异，硬度高，光泽可以做到高光，重涂性也好。

 

2.3耐候数据对比

测试项目	暴露时间	涂层类型	△E	失光率	粉化等级
UVB  (313)   1： UV   4H  辐照强度 0.63W/m2 黑板温度 60度 2： Cond  4H 黑板温度 50度	500h	普通聚酯	1.5（0级）	28%（2级）	0
	1000h	普通聚酯	2.0（1级）	58%（4级）	4
	1000h	NL387系列	0.8（0级）	8%（1级）	0
	2000h	NL387系列	1.1（0级）	14%（1级）	0
	2000h	FEVE	1.0（0级）	13%（1级）	0
	2000h	PVDF	0.4（0级）	5%（1级）	0

超耐侯树脂耐候测试

测试项目		数据
与氟碳树脂FEVE相容性		好
紫外+湿热（温度85度、湿度85）（卤素灯/氙灯） 120kwH剂量ΔB值黄变不大于5		4000小时通过 小于2
附 着 力 测 试	PCT高压加速老化后 （两个压强温度121度湿度100） 测黄变及附着力 与基材剥离强度1CM长力值大于80	48H通过   （核心测试）
	低温（-10度）与基材不脱层	通过

 

 

 

	PVDF	FEVE	NL387系列
行业认可度	最高	高	低
耐候性	超强（30年以上）	优异（20年左右）	优异（20年左右）
价位	80元/Kg	80元/Kg	小于30元/Kg

从上图数据可知，PVDF具有超常的耐气候老化性能，户外使用耐候可达30年以上，FEVE紧随其后，当然不同型号的氟碳树脂也略有差别，户外使用耐候可达20年左右。NL387系列超耐侯聚酯树脂，耐候性能超出普通聚酯树脂一大截，非常接近FEVE树脂耐候性能了，户外使用耐候也可达20年左右，由于价格极具竞争力，所以性价比非常高!

 

2.4应用领域

	PVDF	FEVE	NL387系列
航空航天涂料	*
钢结构重防腐涂料	*	*	*
建筑装饰涂料	*	*	*
高耐候装饰涂料	*	*	*

 

除了对于耐候有最高要求的地方，其他领域都可以考虑用NL387系列超耐候聚酯树脂替代或者部分替代氟碳涂料。

 

3.总结

氟碳涂料最大的特点就是具有超强的耐候性，但是价格还是偏高。而且任何一种材料都有一定的使用期限和生命周期，氟碳类材料也不例外，这些材料到期后的后处理工作相当麻烦，因为氟元素对环境的危害是众所周知的。而超耐候聚酯树脂采用多元醇和多元酸合成，降解及后处理相对比较简单，不会对环境造成大的危害。

相对来说NL387系列超耐侯聚酯树脂，平衡了氟碳树脂的优缺点，做到了耐候性接近FEVE，基本性能优异，跟FEVE的相容性也很好，没有明显的性能短板，性价比非常高!当PVDF因为某些性能短板，客户不能使用时，NL387系列超耐侯聚酯树脂就为铝型材及其他领域客户增添了更多的选择。