氟硅材料在高功能涂料中開發(fā)與反應(yīng)

氟硅材料在高功能涂料中開發(fā)與反應(yīng)第一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日1234概述結(jié)論氟硅材料在高功能涂料中應(yīng)用環(huán)境友好型氟硅高功能涂料品種的開發(fā)第二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日1概述1.1定義和突出的特性含Si-C鍵的聚合物---有機(jī)硅樹脂含F(xiàn)-C鍵的聚合物---氟碳樹脂有機(jī)硅涂料獨(dú)特性能:耐高溫、高溫絕緣性、防水透氣、較低表面張力。氟碳涂料獨(dú)特性能：高耐候性、超低表面張力、強(qiáng)耐酸蝕性。第三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日表1合成樹脂涂料幾種主要性能對(duì)比涂料品種最高使用溫度/℃最低使用溫度/℃戶外耐久性/a電絕緣耐熱等級(jí)醇酸樹脂涂料105-40～-202～5A環(huán)氧樹脂涂料130-40～-20不適外用E對(duì)苯二甲酸聚酯涂料155-30～-15B聚丙烯酸酯系涂料130～150-20～-105～10聚氨酯系涂料130-40E丙烯酸有機(jī)硅涂料10～15有機(jī)硅改性其他樹脂涂料150～180—F～H1.2在涂料中地位，如表1。第四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日有機(jī)硅樹脂涂料180～250-50H有機(jī)硅鋅粉涂料400有機(jī)硅鋁粉涂料600有機(jī)硅陶瓷涂料≥700PTFE260-200H～CPVDF150-4020BFEVE150～20續(xù)表1注意：有機(jī)硅樹脂涂料的絕緣性能、氟樹脂涂料的耐候性能第五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日定位：性能與用途特殊的高檔涂料不能用評(píng)價(jià)一般涂料的方法，如產(chǎn)量、產(chǎn)值來評(píng)價(jià)，應(yīng)以不可替代的特殊地位來評(píng)價(jià)。第六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2有機(jī)硅材料在高功能涂料中應(yīng)用情況2.1定義：

(1)功能性涂料(functionalcoatings)：涂料除了具有保護(hù)、裝飾、標(biāo)志的傳統(tǒng)性能外，還具有某些特殊性能，如特定條件下顯示熱、光、磁、機(jī)械、生化、屏蔽等方面1種以上的特殊性能。第七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日(2)高功能涂料：

20世紀(jì)90年代中期興起“知識(shí)經(jīng)濟(jì)”概念，凡高科技產(chǎn)業(yè)均屬知識(shí)經(jīng)濟(jì)范疇。為滿足高科技產(chǎn)業(yè)更高要求的涂料可稱為高功能涂料。第八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日高科技產(chǎn)業(yè)：信息、生化、航空航天、海洋開發(fā)、可再生能源、環(huán)保、可再生資源等八大產(chǎn)業(yè)。第九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日“十二五”期間，國(guó)家重點(diǎn)支持發(fā)展的七大新興產(chǎn)業(yè)：生物；節(jié)能環(huán)保；新一代信息技術(shù)；高端裝備制造；新材料；新能源；新能源汽車。為這些新興產(chǎn)業(yè)配套的涂料也可稱為高功能涂料。第十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2.2有機(jī)硅高功能涂料2.2.1耐高溫涂料突出優(yōu)點(diǎn)是高耐熱性能。-Si-O-Si-為主要結(jié)構(gòu)的石英，可抗1800℃的高溫，這是其耐溫性能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。經(jīng)過有機(jī)基團(tuán)改性才可用于涂料，是犧牲其耐高溫性能為代價(jià)的。有機(jī)硅色漆在400℃以上會(huì)產(chǎn)生新的交聯(lián)反應(yīng)，不是高聚物降解(圖1)。是其能耐高溫的重要結(jié)構(gòu)因素。第十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日?qǐng)D1有機(jī)硅色漆在400℃以上進(jìn)一步產(chǎn)生交聯(lián)低溫固化的有機(jī)硅涂膜高溫固化的有機(jī)硅涂膜第十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日用甲基硅氧烷樹脂和高含量鋁粉(360g/L)的涂料，使用溫度可以達(dá)到649℃：和陶瓷釉料或磁性瓷料配合，使用溫度可以達(dá)到816℃。典型的應(yīng)用：排煙管、烤爐、馬弗爐、高爐(燃燒室)、熱交換器、鍋爐、烤肉架及器皿、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)零部件、排氣管和其他發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)備。第十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2.2.2有機(jī)硅航空航天涂料（1）隔熱涂料應(yīng)用領(lǐng)域：高速飛行器表面；火箭發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)壁；導(dǎo)彈發(fā)射系統(tǒng)；飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管等。需高溫隔熱，耐高溫高速氣流沖刷。第十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日代表性隔熱涂料：國(guó)外：美國(guó)Tempil公司生產(chǎn)耐1370℃高溫的有機(jī)硅消融隔熱涂料，牌號(hào)：Pyromark2500，是由道康寧公司的DC-805、806兩種硅樹脂配制成的。應(yīng)用：噴涂法施工，涂層先在空氣中緩慢干燥，后在249℃下固化1h，再將固化了的涂層在538℃下玻璃化。它能經(jīng)受航天飛機(jī)火箭尾噴管所產(chǎn)生的熱量沖擊和耐受再入大氣層的高溫，從而達(dá)到保護(hù)航天飛機(jī)蒙皮的作用。第十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日國(guó)內(nèi)：化工部涂料所(現(xiàn)北方涂料工業(yè)研究設(shè)計(jì)院)研制的YJ-66A、吉化公司研究院研制的751型涂料，隔熱效果好。涂膜厚度0.5mm，經(jīng)1600℃×30s氧乙炔燒蝕后的背面溫度低于200℃，失重小于2.0%。是國(guó)內(nèi)航空航天工業(yè)使用較早和較多的消融隔熱涂料。第十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日（2）人造衛(wèi)星涂料：耐高溫：穿過大氣層摩擦，表面溫度>1000℃，駐點(diǎn)溫度在5000℃以上；抗高能量UV(波長(zhǎng)250nm以下)的輻射降解；隕塵、碎片沖擊。第十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日現(xiàn)代衛(wèi)星壽命要求很長(zhǎng)，有機(jī)消融涂料不能滿足現(xiàn)代人造衛(wèi)星要求。利用有機(jī)硅特性，合成有機(jī)/無機(jī)雜化納米復(fù)合陶瓷合金涂料，涂層可以抵抗高能UV降解、空間碎片沖擊。涂層具有自修復(fù)功能(圖2)。第十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日?qǐng)D2借助原子氧自動(dòng)加熱修復(fù)機(jī)理圖第十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日（3）有機(jī)硅高溫絕緣涂料：介電常數(shù)、介質(zhì)損耗、絕緣電阻在0～250℃之間變化不大，可在200℃下使用。同時(shí)具有耐潮濕、耐酸堿、耐輻射、耐臭氧、耐電暈、耐熱、無毒等特性，廣泛用于需高溫絕緣領(lǐng)域。第二十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日應(yīng)用實(shí)例:H級(jí)彈性有機(jī)硅絕緣清漆：用于柔性及彈性的材料，如玻璃纖維布套管涂層、云母帶、彈性膜層等。具有良好的阻燃性；烘烤型(130~170℃下固化)甲基苯基有機(jī)硅清漆，H級(jí)。用于線圈浸漬涂層。在高、低壓力下用于玻璃布與云母的復(fù)合。

第二十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日用于不宜烘烤的產(chǎn)品、可室溫固化的絕緣清漆，如印刷線路板表面處理和絕緣包封，也用于戶外大型鋼結(jié)構(gòu)防腐與絕緣。有機(jī)硅電阻器釉漆：可以和多種填料和顏料混合，用于電阻器的填充和封裝，耐高溫、防水防潮，H級(jí)，高溫下低煙揮發(fā)。第二十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日氟材料和氟碳樹脂涂料3.1卓越耐候性的應(yīng)用PVDF制成涂料：美國(guó)佛羅里達(dá)曝曬20～25年，保光率80%以上。使用實(shí)例：新加坡車站大樓(亞熱帶地區(qū))、格魯吉亞奧運(yùn)大廈(北溫帶)用PVDF涂料涂裝的金屬幕墻，使用15～20年，外觀基本無變化。第二十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日以CTFE為基礎(chǔ)的FEVE涂料在日本30層的ARK森大樓，1983年施工，20年仍完好。以TFE為基礎(chǔ)的FEVE涂料在日本名古屋鐵路大樓翻新涂裝，效果良好。第二十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日國(guó)內(nèi)使用情況：杭州灣大橋：全長(zhǎng)36km，是目前世界上最長(zhǎng)的跨海大橋，2008年4月通車。環(huán)境條件惡劣：全年溫差大：-11℃～39.7℃；平均濕度80%以上，中酸度，高鹽度。按ISO12944的C5-Ⅰ（很高）的級(jí)別要求。第二十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日大橋設(shè)計(jì)壽命100年。大橋用鋼量6萬多噸，總涂裝面積55萬m2。面漆采用FEVE型氟涂料，用量120多噸。大部分由寧波高新區(qū)東升科技發(fā)展公司提供。

大連振邦涂裝了其中5萬m2。部分氟樹脂進(jìn)口。產(chǎn)品質(zhì)量：耐鹽霧要求4000h，實(shí)達(dá)5000h；（通常防腐蝕涂料耐鹽霧600～1000h，聚脲防護(hù)材料耐鹽霧為最高：2000h）耐人工老化要求3000h正常，實(shí)達(dá)5000h正常（烘烤型汽車面漆耐人工老化800h，優(yōu)等外墻漆600h，長(zhǎng)效橋梁漆800h。）第二十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日國(guó)家體育場(chǎng)(“鳥巢”)應(yīng)用：

“鳥巢”用鋼量超過萬噸，涂裝面積28.4萬m2，使用FEVE氟涂料60多噸。全部由大連振邦氟涂料公司提供。按C-4要求，產(chǎn)品質(zhì)量要達(dá)到：耐人工老化6000h；耐鹽霧5000h，還有其他要求，一般涂料產(chǎn)品難以達(dá)到。要求防護(hù)年限25年。施工存在問題：涂底漆與涂面漆間隔時(shí)間過長(zhǎng)。氟碳漆在松浦大橋使用：哈爾濱市松浦大橋防腐年限要求達(dá)15至20年，主要采用氟碳樹脂漆保護(hù)。第二十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日氟碳樹脂涂料在飛機(jī)防冰涂料領(lǐng)域的應(yīng)用

低表面能涂料研究及應(yīng)用的發(fā)展，飛機(jī)蒙皮涂料需具憎水、防冰和耐高溫性能，氟碳樹脂涂料在這方面獲得新的應(yīng)用。特別是有機(jī)硅改性氟樹脂涂料，用于大型客機(jī)以及最新飛機(jī)的蒙皮涂料。與水的接觸角達(dá)到102°，長(zhǎng)期工作溫度可達(dá)350℃，突出的耐磨性，及優(yōu)良的綜合性能。第二十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日3.2超低表面張力的作用一般涂料樹脂臨界表面張力較高，用氟材料改性可以降低至10mN/m以下。幾個(gè)潛在用途：自潔性外墻涂料；無毒劑的防污涂料；另一潛在用途是制備血液滲透膜、人造血管等人體器官，因?yàn)閷?duì)人體血液中蛋白質(zhì)吸附性極小，提高了與血液的相容性，不產(chǎn)生異體排斥性，可減少排異性。第二十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日4氟硅材料與涂料4.1氟硅材料與涂料在新能源產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用(1)風(fēng)力發(fā)電中應(yīng)用有機(jī)硅改性聚酯聚氨酯涂料作風(fēng)力發(fā)電塔筒面漆;

氟碳樹脂涂料用作葉片涂料第三十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日第三十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日(2)氟硅材料在太陽能利用應(yīng)用我國(guó)太陽能較豐富的區(qū)域占國(guó)土面積2/3以上，年輻射量超過60億焦耳/m2；每年地表吸收的太陽能大約相當(dāng)于1~7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能量。西北、西藏和云南等地區(qū)，太陽能發(fā)電資源尤為豐富。第三十二頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日光伏發(fā)電：利用太陽光的光生伏特效應(yīng)（Photovoltaiceffect），由光子（光波）轉(zhuǎn)化為電子、光能量轉(zhuǎn)化為電能量。產(chǎn)生光伏效應(yīng)原理見圖1。

第三十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日太陽能光伏發(fā)電的關(guān)鍵裝置是太陽能電池（圖2），現(xiàn)在已是成熟的技術(shù)，推廣的難點(diǎn)是硅材料短缺和發(fā)電成本過高。目前光伏發(fā)電的成本仍在4~6元/kw·h（度），離商業(yè)化有較大的距離。擴(kuò)大晶體硅片的生產(chǎn)規(guī)模可解決太陽能電池用的硅材料的短缺問題，但對(duì)成本降低的幅度不大。第三十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日美國(guó)加州理工學(xué)院最近研發(fā)出一種新的太陽能電池，將硅線陣列嵌入有機(jī)聚合物中，是將硅晶材料和特殊聚合物材料復(fù)合，硅材料只占2%，98%都是有機(jī)聚合物，代替太陽能電池中最昂貴的硅材料，可以大幅度降低太陽能電池的成本，從而可大幅度降低太陽能光伏發(fā)電的成本。第三十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日?qǐng)D1光伏效應(yīng)示意圖

第三十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日?qǐng)D2太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖

第三十七頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日太陽能發(fā)電其他裝置、太陽能熱水器裝置，需要長(zhǎng)期耐曬與耐候性能，需用有機(jī)硅或有機(jī)氟改性樹脂涂料，如日照時(shí)間長(zhǎng)，UV強(qiáng)度大的地區(qū)，需用氟碳樹脂涂料保護(hù)。第三十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日，“黃金產(chǎn)業(yè)”：由于氟材料產(chǎn)品具有高性能、高附加值，氟化工產(chǎn)業(yè)在國(guó)際上被稱為“黃金產(chǎn)業(yè)”。為改善我國(guó)氟化工產(chǎn)業(yè)大而不強(qiáng)，低附加值產(chǎn)品產(chǎn)能過剩的局面，工信部頒布子氟化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)意見和行業(yè)準(zhǔn)入門檻，業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，這將是把氟化工產(chǎn)業(yè)打造成“黃金產(chǎn)業(yè)”的第一步，氟化工產(chǎn)業(yè)面臨新發(fā)展大好形勢(shì)。

第三十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日4.2氟硅材料改性樹脂的作用作用：提檔升級(jí)。特點(diǎn)是用量少，作用大。對(duì)醇酸、聚酯、環(huán)氧、丙烯酸、聚氨酯等進(jìn)行改性。氟硅相互改性。