3 涂氟背板發展機遇及氟碳涂料的技術研究

3.1 高分子柔性背板中氟碳涂料的技術發展

近年來，組件企業將降本的壓力紛紛轉嫁給組件材料供應商，迫使材料企業特別是背板企業面臨材料技術更新的壓力和選擇。以氟碳涂料作為 PET 基材保護層的涂氟型背板材料（CPC、XFC）已逐漸成為主流，其工藝技術、成本和價格比傳統 TPT 型背板更具優勢，將在未來占據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勢并進行取代。因而在涂氟型高分子柔性背板中，耐候層的氟碳涂料、氟碳樹脂是研究的熱點。針對光伏應用領域（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。現有氟碳涂料、氟碳樹脂主要采用可交聯固化型，即在氟樹脂中引入—OH、—COOH、雙鍵等官能團，使之可與異氰酸酯、三聚氰胺和氨基樹脂等進行加熱交聯成膜或微波、電子束固化成膜。相信經過技術革新，以這些氟碳涂料改進的背板材料將具有更優異的功能和更環保的應用。


氟碳彩鋼板該產品積累了三十多年的生產技術經驗涂料采用專利配方, Kynar Kynar5000,無機陶瓷顏料,每一種新的原料都必須經過佛羅里達十年曝曬證明才能商業使用,從而使產品質量得到可靠保證。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年涂層質量保證,保證20年內涂層不脫落,不粉化。

混凝土基體表面狀態直接影響涂層與基面的附著力，進而影響涂層的防護效果和壽命。涂裝前應盡可能保證混凝土外表面處于面干狀態(表面含水量不宜大于6%)，目測混凝土表面應無潮濕痕跡，手觸時無潮濕感。混凝土養護齡期不少于28 d。

混凝土基體應保持清潔，必須對混凝土進行良好的基面處理。基面處理宜使用打磨機或噴砂工藝進行清潔，徹底去除混凝土表面殘留的養護劑、水泥漿、尖角、碎屑、苔蘚、油污等污染物及其他松散附著物。打磨完成后，可以用高壓清潔淡水(壓力不小于20 MPa)對混凝土表面進行清洗，清洗后應自然干燥72 h。

當混凝土基體有蜂窩、露石以及大于0.2 mm的裂縫時，應對基體進行修補，噴涂修補后混凝土基體的養護齡期不得少于14 d。

3.2 涂裝環境要求

噴涂時混凝土基體的表面溫度應在4～40 ℃，并高于露點溫度至少3 ℃，環境的相對濕度不宜超過85%，現場不允許有明火，且保持通風條件。環境溫度低于5 ℃或高于40 ℃，風力大于4級或有降雨時，不得施工。

3.3 涂裝過程要求

涂裝可采用刷涂、輥涂或噴涂方式進行作業。涂裝過程應滿足以下要求：

1)涂料使用時應嚴格按照產品說明的組分數和配合比進行混合。必要時可使用稀釋劑對涂料進行稀釋，稀釋劑添加比例不得超過原涂料質量的5%。

2)底涂涂裝時應使混凝土表面達到飽和滲透狀態，即混凝土表面應能明顯觀察到底涂材料殘留的液膜。

3)涂裝時應控制涂料用量，盡量避免流掛現象出現。

4)各涂層間的涂裝間隔時間不得超過48 h。

5)噴涂的空氣應干凈，無油無水，空氣壓力控制在0.4～0.6 MPa。

6)涂裝過程中注意成品保護，下道工序施工時要確保對上道工序的成品無損壞和污染。

7)各個涂層要涂裝到位，不得漏涂。

3.4 養護

為避免涂裝效果受到影響，混凝土結構表面涂裝完畢后6 h內不得直接與水接觸。

4 質量評價
當施工結束后，應對涂層的厚度和附著力進行測定[10]，以衡量涂層的施工質量。具體如下：

1)涂裝完成后7 d，應進行涂層干膜厚度測定。涂層體系總干膜平均厚度應≥210 μm，總干膜較小厚度應≥189 μm。當不符合上述要求時，應根據情況進行局部或全面補涂，直至達到要求的厚度。涂層厚度檢測應符合“90-10”原則，即允許有10%的讀數低于規定值，但每一單獨讀數不得低于規定值的90%。

2)涂裝完成后7 d，應使用膠帶法進行涂層附著力檢測。在確保涂層表面清潔的情況下，在涂層表面做2道切口，每道約40 mm長，2道切口以較小的30°～45°角在其中心附近相交。做切口時，使用直尺并均勻透過涂層一直用力切到底材上。按均勻速度撕下一段黏結強度為(10±1)N/25 mm的膠粘帶，除去較前面一段，前后剪下約75 mm的膠粘帶。把該膠粘帶的中心點放在切口的交點上，并沿著較小的角向同一方向延伸。用手指將切口區域內的膠粘帶弄平。透明膠粘帶下的顏色可以用來表示膠粘帶與涂層是否已完全粘牢。在貼上膠粘帶5 min內，拿住膠粘帶懸空的一端，并將其翻轉到盡可能接近180°的位置上，迅速地將膠粘帶撕下。檢查切口區域的涂層與混凝土基底或與前一道涂層分離的情況，分離程度在任一邊上≤1.6 mm為合格。

5 效益分析
5.1 經濟效益

采用本技術時建造成本會有所提高，但相比于涂層材料的費用而言，結構自身受到腐蝕而造成的維修和更新費用更為巨大。在嚴重腐蝕環境下，未經防腐蝕處理的鋼筋混凝土結構有效服役時間遠低于經防腐蝕處理后的鋼筋混凝土結構。部分未經防腐蝕處理的結構物在服役3～4年后就會出現嚴重的破壞情況，必須進行維修處理。而經防腐蝕處理后的鋼筋混凝土結構一般是可以持續服役的。所以，隨著結構物服役時間的延長，采用本技術的經濟優勢會愈加明顯。對處于嚴重腐蝕環境下的混凝土結構而言，從全壽命期的角度來考慮經濟效益，采用強化措施的結構物在全壽命期內總費用比普通工程要低得多。

5.2 環保和節能效益

一方面，本技術中使用的材料本身為環保性材料，另一方面，由于采用防護處理而減少了對混凝土本體進行的維修作業，這大幅減少了維修施工對環境的影響和污染，并節約了能源。

5.3 社會效益

采用防護處理，一方面提高了結構物的美觀性，另一方面也減少了后續維修作業的影響，社會效益明顯。

6 結語
相較于后期修復而言，混凝土表面氟碳涂層技術在安全、經濟、環保、節能和社會效益方面均具有優勢，已成功應用于高溫高濕強腐蝕海洋環境下的混凝土表面防護工程中，實際防護效果良好。該技術大幅提升了鋼筋混凝土結構的耐久性，為其長期安全服役提供了保證。

氟碳彩鋼板
合理的選材不僅可以滿足使用要求,而且可以較大限度地降低成本。如果選材不當,其結果可能是材料性能超過了使用要求,造成不必要的浪費,也可能是達不到使用要求,造成降級或無法使用。因此,用戶應高度重視合理選材的重要性,必要時請與我們聯系。彩涂板的選擇主要指力學性能、基板類型(鍍層種類和鍍層重量、正面涂層性能和反面涂層性能的選擇。用途、環境腐蝕性、使用壽命、耐久性、加工方式和變形程度等是選材時應考慮的重要因素。
力學性能、基板類型和鍍層重量的選擇
力學性能主要依據用途、加工方式和變形程度等因素進行選擇。例如,建筑物的屋面板通常不承重,且加工時變形不復雜,通常選用TDC51D即可。對于變形程度比較大的零件,應選擇TDC52D、TDC53D這樣成形性好的材料。而對于有承重要求的構件,就應根據設計要求選擇合適的結構鋼,如TS280GD、TS350GD等。彩涂板常用的加工方式有剪切
針對在濕熱海洋環境下長期服役的鐵路混凝土，設計了表面氟碳涂層成套體系，明確了涂層體系應用技術要求，在此基礎上規范了施工措施并完善了質量評價體系，實現了涂層防護成套技術在相應工況下的成功應用。效益分析表明，涂層技術的應用降低了鐵路混凝土的全壽命期維修費用，兼具環保和社會效益。

關鍵詞 材料工程;鐵路混凝土；氟碳涂層；應用技術；海洋環境；耐久性

隨著我國對海洋開發規模的不斷擴大，各類碼頭、跨海大橋、人工島等海洋工程基礎設施的建設數量正在逐漸增加。鋼筋混凝土由于具有易澆注、耐沖擊、耐磨等優良性能以及較低的工程造價，成為進行此類設施建設的可以選擇形式。但鋼筋混凝土在海洋環境下服役時面臨著較嚴重的鋼筋銹蝕等腐蝕問題，易導致結構開裂、失效，縮短結構使用壽命[1]。為保證安全服役，必須對已發生腐蝕的結構進行修復，但技術難度與所需資金均十分巨大。因此，人們對處于嚴重腐蝕環境下的鋼筋混凝土越來越多地采取事前防護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、強腐蝕等多腐蝕因素耦合作用的海洋環境下，其區域內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措施的需求更加迫切。在諸多技術措施中，混凝土表面涂層技術較為簡單有效，不僅可以應用到新建結構上，還可以應用于已有結構的修復[4-8]。本文主要介紹成功應用于新建海南西環鐵路提升混凝土耐久性的表面氟碳防腐蝕涂層技術。

1 工程概況
新建海南西環鐵路始于既有西環鐵路海口站，終于三亞站，線路走向沿海南西部沿海地段，正線全長345 km，設計時速200 km，為I級雙線鐵路。在西環鐵路中段，位于海南省儋州市與昌江縣境內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，環境腐蝕作用異常嚴重，其中，氯鹽環境的作用等級為L3，化學侵蝕環境的作用等級為H4，鹽晶結晶破壞環境的作用等級為Y4，并存在大于Y4等級的高硫酸鹽含量的極端嚴重腐蝕環境，必須對相應環境下的混凝土結構進行防腐蝕強化處理，提升混凝土耐久性。



基本特點
1.重量輕：10-14千克/平方米，相當于磚墻的1/30。
2.隔熱保溫：芯材導熱系數： λ<=0.041w/mk。
3.強度高：可作天花圍護結構板材承重，抗彎抗壓；一般房屋不用梁柱。
4.色澤鮮艷：無需表面裝飾，彩色鍍鋅鋼板防腐層保持期在10-15年。
5.安裝靈活快捷：施工周期可縮短40%以上。
6.氧指數：(OI)32.0(省消防產品質檢站)。
氟碳彩板的用途
PVDF氟碳涂層為現有建筑涂層中的良好,為公認的具有較好保護作用的有機涂層,能保證金屬建筑板幾十年不受損害,并始終保持美麗的顏色。從1965年進入市場起,氟碳涂層在世界各地的建筑物經歷了30多年的日曬風吹雨打,始終保持完美無損。PVDF為聚偏氟乙烯。氟原子較大的電負性能形成十分穩固的氟碳鍵,加上其分子獨特的對稱性,使pvDF具有超常的穩定性,獨特的抗紫外光光解性能及優異的絕緣性能和機械性能。
氟碳彩鋼板精包裝
寶鋼氟碳彩涂卷產品積累了三十多年的生產技術經驗，涂料采用專利配方，KYNAR500或KYNAR5000，無機陶瓷顏料，每一種新的原料都必須經過佛羅里達十年暴曬證明才能商業使用，從而使產品質量得到保證，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年建成至今表面及基板完好，而且色彩依舊。寶鋼氟碳涂料的供應商為世界上早的也是大的氟碳涂料公司之一，提供20年涂層質量保證，保證20年內涂層不脫落，不粉化。
彩鋼板:是指彩涂鋼板，彩涂鋼板是一種帶有有機涂層的鋼板，具有耐蝕性好，色彩鮮艷，外觀美觀，加工成型方便及具有鋼板原有的強度等優點而且成本較低等特點。
寶鋼彩涂板可訂貨基板:熱鍍鋅、鍍鋁鋅、鋁材、電鍍鋅、冷軋.
檢驗項目標 準檢驗依據涂料及漆膜外觀滿足標準色卡的色差范圍 GB/T3181—2008漆膜顏色標準固體含量≥55% GB1725—1979涂料固化含量測定法可溶物含氟量≥24% HG/T3792—2005交聯型氟樹脂涂料附著力(拉開法)≥6MPa GB/T5210—2006色漆和清漆拉開法附著力試驗表干時間(25℃)≤4h GB1728—1979漆膜、膩子膜干燥時間測定法實干時間(25℃)≤24h細 度≤35μm GB1724—1979涂料細度測定法柔韌性1mm GB1750—1979涂料流平性測定法沖擊強度≥50cm GB/T1732—1993漆膜耐沖擊測定法耐酸性(10%H2SO4)240h無異常 GB/T9274—1988色漆和清漆耐液體介質的測定耐堿性(10%NaOH)240h無異常抗氯離子滲透性(活動涂層抗氯離子的滲透性試驗，30d)≤50×10-3mg/(cm2·d) JT/T695—2007混凝土橋梁結構表面涂層防腐蝕技術條件耐磨性(1kg·500r)≤005g GB1768—1979漆膜耐磨性測定法抗拉強度≥10MPa GB/T528—2009硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應力應變性能的測定斷裂伸長率≥100%耐紫外老化保光率(6000h)≥70% GB/T14522—2008機械工業產品用塑料、涂料、橡膠材料人工氣候老化試驗方法熒光紫外燈

2.3 氟碳涂層體系配套方案

依據腐蝕環境作用等級，并經現場測試與調整，確定了適用于高溫高濕強腐蝕海洋環境下的防腐蝕氟碳涂層體系配套方案，見表2。

表2 防腐蝕氟碳涂層體系配套方案


產品類別涂裝道數干膜厚度/μm參考用量/(kg/m2)滲透性環氧封閉底漆240～60012～020環氧云鐵中間漆1～2100～150030～045氟碳面漆270～100025～035

3 施工措施
3.1 基底要求



氟碳彩鋼板（聚偏氟乙烯PolyvinylideneFluoride)

PVDF氟碳涂層彩涂板為現有建筑彩涂板當中的，為公認的具有好保護作用的有機涂層，能保證金屬建筑板幾十年不受損害，并始終保持美麗的顏色。從1965年進入市場起，氟碳涂層在世界各地的建筑物經歷了40多年的日曬風吹雨打，始終保持完美無損。PVDF為聚偏氟乙烯樹酯。氟原子大的電負性能形成十分穩固的氟碳鍵，加上其分子獨特的對稱性，使PVDF具有超常的穩定性獨特的抗紫外光解性能及優異的絕緣性能和機械性能。正因為氟碳彩涂板積累了三十多年的生產技術經驗，涂料采用專利配方Kynar500或Kynar5000無機陶瓷顏料，每一種新的原料都必須經過佛羅里達十年曝曬證明才能商業使用，從而使產品質量得到可靠保證。

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