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?，F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。


2 氟碳涂層體系的應用
2.1 體系設計

為提升混凝土結構的耐久性，防腐蝕涂層體系需要與混凝土基面具有良好的適應性，并維持較長的使用壽命。涂層體系一般由底漆+面漆或底漆+中間漆+面漆組成，各涂層分別承擔相應功能并產生協同作用，達到有效避免外來腐蝕介質破壞，從而保護混凝土結構的目的[9]。

珠碧江雙線特大橋混凝土結構的特殊性主要在于其結構表面處于周期性的干濕交替狀態，而且潮汐現象導致部分混凝土結構只有很短的時間位于水面之上。這要求涂層體系具備一些特殊性能，特別是要求封閉底漆能夠在潮濕的混凝土表面涂裝，即除了具備潮濕基面固化的能力外，還需要潮濕混凝土基面具有良好的潤濕性、滲透性、耐堿性和優異的附著力。此外，中間漆應具有良好的屏蔽性能，面漆應具有優異的耐候性，配套涂層之間還應具有良好的相容性，并具備良好的復涂性。整體而言，作為濕熱海洋環境下混凝土的表面防護體系，應具有良好的附著力，可防止水的滲透，耐常見化學制劑和生物附著，在寬廣的溫度范圍內具有良好柔韌性等。

經現場試驗對比與優選，確定了TK系列滲透性環氧封閉底漆、柔性環氧云鐵中間漆和高耐候氟碳面漆的配套體系。該配套體系具有以下技術特點：

1)涂層黏結性能佳。在涂料中采用了層間偶聯法，強化了涂層與基底之間以及各涂層之間的附著力，為整體涂層的長效防護提供了保障。

2)涂層耐久性好。在基礎成膜物方面，選用了目前防腐蝕涂料中耐候性較好的樹脂材料；在力學性能調控方面，采用了分子內增韌技術以提高涂層力學性能，避免了涂層在服役過程中的小分子增塑劑遷移問題，降低了涂層脆化風險。

2.2 技術要求

依據室內加速試驗及現場涂裝測試的結果，并綜合《混凝土橋梁結構表面涂層防腐技術條件》(JT/T 695—2007)等技術規范的相關要求，對應用的涂料及涂層性能指標做出以下規定(見表1)。

表1 混凝土表面氟碳涂料及相應涂層技術指標




1.什么是氟碳彩涂鋼板：

氟碳彩涂鋼板是指鋼板采用經過高溫烘烤制成的涂層鋼板。氟碳樹脂涂料是以氟碳樹脂為主成膜物,輔以各種改性樹脂,顏料,填料,經分散,研磨,調色等加工而成的涂料。氟碳樹脂是以含氟烯烴為基本單體進行均聚或共聚,或以此為基礎與其他單體進行共聚以及側鏈含有氟碳化學鍵的單體自聚或共聚而得到的分子結構中含有較多C-F化學鍵的樹脂。
氟碳樹脂涂料按照組成涂料樹脂的不同又可分為：聚氟乙烯（PVF)涂料,聚偏二氟乙烯(PVDF)涂料,聚三氟氯乙烯（PCTFE)涂料,聚四氟乙烯（PTFE)涂料,聚全氟丙烯（FEP）涂料,乙烯/四氟乙烯共聚物(ETFE)涂料,乙烯/三氟氯乙烯共聚物（ECTFE）涂料,四氟乙烯/全氟烷基乙烯基醚共聚體（PFA）涂料,氟烯烴-乙烯基醚共聚物涂料,氟橡膠涂料及各種改性氟樹脂涂料。
2.聚偏二氟乙烯（PVDF）涂料的性質

PVDF樹脂中含有大量的C-F化學鍵,由于氟的電負性大,氟原子上帶有較多負電荷,相鄰氟原子之間相斥,使含氟烴鏈沿著鋸齒狀的碳鍵作螺線型分布,中間的一條碳鏈四周被一系列帶負電的氟原子所包圍,形成高度屏蔽的保護墻；分布為對稱結構,整個分子是非極性的,因此具有高度的化學穩定性和隋性。PVDF樹脂是一種熱熔型樹脂,需高溫烘烤通過熱熔融流平成膜。
PVDF涂料繼承了PVDF樹脂的優異特性,表現為耐久性,耐化學品性,防腐性等。PVDF樹脂涂料在建筑領域使用已經超過40年。其良好的戶外性能業績,是目前公認的具有較好保護作用的有機涂層。
3.供應紅色寶鋼氟碳彩鋼板的質量管控要求
氟碳樹脂類型：必須采用聚偏二氟乙烯（PVDF）樹脂作為氟碳涂料的基礎樹脂。
涂料認證：寶鋼PVDF涂料供應商具備KYNAR500和HYLAR5000涂料認證資質。這界著名的兩家PVDF生產企業規定被認證的涂料單位生產的PVDF涂料,至少含有70%的PVDF樹脂(質量比),方可使。
顏料選型：為了保證氟碳涂料具備極高的耐候性,PVDF涂料采用的顏料只能是高溫鍛燒金屬氧化物或金屬氧化物合金顏料即陶瓷顏料；耐候級金紅石型鈦；耐酸堿金屬顏料和耐久性云母珠光顏料。
鍍層重量：寶鋼在生產氟碳彩涂鋼板時必須采用鍍鋅層單面大于90克/平方米）熱鍍鋅基板或者鍍鋁鋅重量單面大于75克/平方米的熱鍍鋁鋅基板。
底漆配套：采用聚氨酯或者聚酯底漆（環氧類底漆因耐候性相對較低不能匹配PVDF涂料）。
涂層膜厚控制：PVDF彩涂鋼板上表面總膜厚必須23微米。
涂料烘烤溫度控制：PVDF涂料必須經過板溫高達249-254度的高溫烘烤。

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彩涂板在建筑行業的應用，彩鋼常識介紹：彩涂板在建筑行業得到了廣泛的應用，越來越多的建筑商通過使用彩涂板，建立起自己的良好聲譽您可以在許多大型的購物商城和工業設施、旅館飯店、度假村、農場建筑、辦公樓以及體育設施中，看到彩涂板產品的大量應用。 建筑商通過使用彩涂板，使其工作快速便捷。彩涂板是木材和其他材料的具有吸引力的的取代者，因為它們具有防止褪色、耐氣候，抗粉化等優點。它們使建筑的維護費用降到的水平。同時，各種各樣的顏色，表面結構和鍍層，使它具有極大的靈活性和可選性。 如今，建筑師和建筑工人可以從大量的彩涂板中選擇合適的建筑用產品：墻面、民居屋頂，復斜屋頂、排水溝，落水管以及門。他們知道，這些產品可以隨不同的環境氣候條件。從酷暑至冰雪地，您都可以看到彩涂產品的身影。 為您提供不同厚度、規格、鍍層的彩涂產品，完全滿足您的產品要求。 例如聚酯涂層，適用于較高的抗褪色和抗粉化的要求;厚涂層產品，例如塑料溶膠，可使用于惡劣的氣候環境;氟炭涂料，適用于對色彩的持久性和光澤度保持要求較高的場合。 您也要以選擇柔韌性和抗彎折好的涂層產品，或者耐久性好的涂層，它具有耐磨性的耐候性。無論什么用途，可以為您提供合適涂層的彩涂產品。我們還可以按照您的需要進行個性化的設計和生產，使我們的產品完全滿足您的需要。- 張振興
1 彩涂板使用時可能直接或部分暴露于外部環境即大氣環境中，此時主要考慮大氣環境的腐蝕。另外，也可能在相對封閉的內部環境即內部氣氛中使用，此時主要考慮內部氣氛的腐蝕。
2 使用環境腐蝕性等級
GB /T 19292.1--2003((金屬和合金的腐蝕大氣腐蝕性分類》(ISO 9223:1992,IDT)根據碳鋼、鋅、鋁等金屬年腐蝕速率測量值對大氣腐蝕性進行了分類，但是彩涂板還缺乏使用環境(指大氣環境和內部氣氛)腐蝕性分類的數據，因此本標準僅定性的將大氣環境和內部氣氛腐蝕性分為5個等級即C1,C2,C3,C4,C5，其腐蝕性依次增強。表D. 1示例性的給出了不同腐蝕性等級對應的典型大氣環境和內部氣氛表 1
腐蝕性 腐蝕性等級 典型大氣環境示例典型內部氣氛示例
很低 c1 干燥清潔的室內場所，如辦公室、學校、住宅、賓館
低 c2 大部分鄉村地區、污染較輕的城市室內體育場、超級市場、劇院
中 c3 污染較重的城市、一般工業區、低鹽度海濱地區廚房、浴室、面包烘烤房
高 c4 污染較重的工業區、中等鹽度海濱地區游泳池、洗衣房、lI}酒車間、海鮮 加工車間、蘑菇栽培場
很高 c5 高濕度和腐蝕性工業區、高鹽度海濱地區酸洗車間、電鍍車間、造紙車間、制革車間、染房
3 大氣環境腐蝕性
3.1 影響彩涂板耐大氣腐蝕性的關鍵因素是大氣中腐蝕介質的種類、濃度和涂層表面被潮濕薄膜覆蓋的時間即潮濕時間。腐蝕介質的種類越多、濃度越高，潮濕時間越長，大氣的腐蝕性越高。
3 .2 GB/T 15957-1995《大氣環境腐蝕性分類》根據大氣環境中存在的腐蝕介質(主要是二氧化硫和氯化物)及其濃度將大氣環境分為鄉村大氣、城市大氣、工業大氣和海洋大氣四種類型。但實際大氣環境是復雜多樣的，可能還存在硫化氫、氟化氫、氮的氧化物、工業粉塵等各種各樣的腐蝕介質，因此GB/T 15957中的大氣環境分類并不完善，也不可能包括所有的大氣環境，對此應有充分的認識。另外，在特定作業環境中，如化工廠、冶煉廠、火力發電廠等場所周圍的大氣環境即微觀環境可能與該地區的大氣環境存在很大差異，此時微觀環境可能比大氣環境更重要，因此應盡可能對微觀環境的腐蝕性做出準確的判斷，并在分析大氣腐蝕性時給予特別關注
3.3 潮濕時間取決于氣候條件，如相對濕度、溫度、光照時間、風力等因素。潮濕薄膜的形成通常與下列因素有關:
a) 大 氣相對濕度增大;
b) 涂 層表面溫度達到或以下產生冷凝作用;
c) 涂 層表面沉積吸潮性物質;
d) 結 露、降雨、融雪等直接濕潤涂層表面。
采 取 通 風、干燥、清潔等措施可以減少潮濕薄膜的形成，縮短潮濕的時間。
4 內部氣氛腐蝕性
4 .1 與大氣環境腐蝕性相同，影響彩涂板耐內部氣氛腐蝕性的關鍵因素也是內部氣氛中腐蝕介質的種類、濃度和潮濕時間。腐蝕介質的種類越多、濃度越高，潮濕時間越長，內部氣氛的腐蝕性越高。
4 .2 在分析內部氣氛的腐蝕性時，應首先研究內部氣氛中包含的腐蝕介質的種類和濃度
4.3 潮濕時間取決于內部氣氛的相對濕度、溫度、通風條件等因素。潮濕薄膜的形成通常與下列因
素有關:
a) 內 部氣氛的相對濕度增大;
b) 涂 層表面溫度達到或以下產生冷凝作用;
c) 涂 層表面沉積吸潮性物質;
d) 涂 層表面被直接濕潤。
采 取 通 風、干燥、清潔等措施可以減少潮濕薄膜的形成，縮短潮濕的時間。
5 其他腐蝕(老化)因素
5. 1 光照
光 照 (特 別是紫外光)是導致涂層老化的主要原因之一，彩涂板在使用過程中通常會受到光照的影響，因此光照強度和光照時間是分析環境腐蝕性時必須考慮的重要因素。
5.2 溫度
涂 層 長 時間處于溫度過高、過低或溫差過大的環境中會加速涂層老化。
5.3 化學品
彩 涂 板 在使用過程中應盡量避免與酸堿、有機溶劑、洗滌劑、清潔劑等化學品直接接觸，以免腐蝕涂層。
5.4 沉積物
工 業 粉 塵、懸浮顆粒等物質長時間沉積在涂層表面易導致涂層老化。
5.5 微生物
在 潮 濕 、通風不暢的環境下涂層表面容易長霉菌，降低彩涂板的使用壽命
5.6 機械磨損
彩 涂 板 表面經受風沙吹打、機械摩擦的作用后會發生磨蝕。
5.7 水和土壤腐蝕
應 盡 可 能避免彩涂板與水和土壤直接接觸，以減少由此導致的腐蝕。
5 .8 與其他材料的相互作用
彩 涂 板 有時可能與其他材料接觸或一同使用，由于材料性質不同，因此應注意材料之間是否會發生相互影響。
6 實際使用環境中存在多種影響因素并存在且相互影響，此時應找出主要影響因素，并盡可能確定這些因素之間的關系，從而對使用環境做出全面、準確的判斷
1 彩涂板卷力學性能
1.1 彩涂板的力學性能應符合附錄B的規定，如對力學性能有特殊要求應在訂貨時協商。
1.2 供方如能保證，可以用基板的力學性能代替彩涂板的力學性能。
2 基板類型和鍍層重f
2. 1 彩涂板的基板類型如表2，如需其他類型的基板應在訂貨時協商
2.2 熱鍍鋅基板、熱鍍鋅鐵合金基板、熱鍍鋁鋅合金基板和熱鍍鋅鋁合金基板應進行光整處理，其中熱鍍鋅基板的表面結構應為光整小鋅花或光整無鋅，如采用其他表面結構的基板應在訂貨時協商
2. 3 各類型基板在不同腐蝕性環境中推薦使用的公稱鍍層重量如表4,
表 4 單位為 克/平方米
使用環境的腐蝕性
低 中 高
熱鍍鋅基板 90/90 125/125 140/140
熱鍍鋅鐵合金基板 60/60 75/75 90/90
熱鍍鋁鋅合金基板 50/50 60/60 75/75
熱鍍鋅鋁合金基板 65/65 90/90 110/110
電鍍鋅基板 40/40 60/60
注:使用環境的腐蝕性很低和很高時，鍍層重量由供需雙方在訂貨時協商
2.4 鍍層重量每面三個試樣平均值應不小于相應面的公稱鍍層重量，單個試樣值應不小于相應面公稱鍍層重量的85% .
3 正面涂層性能
3. 1 涂料種類
3.1.1 彩涂板的面漆種類見表2，如需其他種類的面漆應在訂貨時協商
3. 1.2 底漆種類通常由供方確定，需方如有要求應在訂貨時協商。
3.2 涂層厚度
3.2. 1 涂層厚度為初涂層和精涂層厚度之和。
3.2.2 涂層厚度應不小于20 1+m，如小于20 pm應在訂貨時協商，
1 2.3 涂層厚度為三個試樣平均值，單個試樣值應不小于小規定值的90%
3.3 涂層色差
涂 層 色 差通常由供方確定，需方如有要求應在訂貨時協商。

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