氟硅材料在高功能涂料中開發(fā)與反應

氟硅材料在高功能涂料中開發(fā)與反應第一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日1234概述結論氟硅材料在高功能涂料中應用環(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---有機硅樹脂含F-C鍵的聚合物---氟碳樹脂有機硅涂料獨特性能:耐高溫、高溫絕緣性、防水透氣、較低表面張力。氟碳涂料獨特性能：高耐候性、超低表面張力、強耐酸蝕性。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丙烯酸有機硅涂料10～15有機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，星期日有機硅樹脂涂料180～250-50H有機硅鋅粉涂料400有機硅鋁粉涂料600有機硅陶瓷涂料≥700PTFE260-200H～CPVDF150-4020BFEVE150～20續(xù)表1注意：有機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價一般涂料的方法，如產量、產值來評價，應以不可替代的特殊地位來評價。第六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2有機硅材料在高功能涂料中應用情況2.1定義：

(1)功能性涂料(functionalcoatings)：涂料除了具有保護、裝飾、標志的傳統(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90年代中期興起“知識經濟”概念，凡高科技產業(yè)均屬知識經濟范疇。為滿足高科技產業(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業(yè)。第九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日“十二五”期間，國家重點支持發(fā)展的七大新興產業(yè)：生物；節(jié)能環(huán)保；新一代信息技術；高端裝備制造；新材料；新能源；新能源汽車。為這些新興產業(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有機硅高功能涂料2.2.1耐高溫涂料突出優(yōu)點是高耐熱性能。-Si-O-Si-為主要結構的石英，可抗1800℃的高溫，這是其耐溫性能的結構基礎。經過有機基團改性才可用于涂料，是犧牲其耐高溫性能為代價的。有機硅色漆在400℃以上會產生新的交聯反應，不是高聚物降解(圖1)。是其能耐高溫的重要結構因素。第十一頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日圖1有機硅色漆在400℃以上進一步產生交聯低溫固化的有機硅涂膜高溫固化的有機硅涂膜第十二頁，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，使用溫度可以達到649℃：和陶瓷釉料或磁性瓷料配合，使用溫度可以達到816℃。典型的應用：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)動機零部件、排氣管和其他發(fā)動機設備。第十三頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日2.2.2有機硅航空航天涂料（1）隔熱涂料應用領域：高速飛行器表面；火箭發(fā)動機內壁；導彈發(fā)射系統(tǒng)；飛機發(fā)動機排氣管等。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：國外：美國Tempil公司生產耐1370℃高溫的有機硅消融隔熱涂料，牌號：Pyromark2500，是由道康寧公司的DC-805、806兩種硅樹脂配制成的。應用：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。它能經受航天飛機火箭尾噴管所產生的熱量沖擊和耐受再入大氣層的高溫，從而達到保護航天飛機蒙皮的作用。第十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日國內：化工部涂料所(現北方涂料工業(yè)研究設計院)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1600℃×30s氧乙炔燒蝕后的背面溫度低于200℃，失重小于2.0%。是國內航空航天工業(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℃，駐點溫度在5000℃以上；抗高能量UV(波長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，星期日現代衛(wèi)星壽命要求很長，有機消融涂料不能滿足現代人造衛(wèi)星要求。利用有機硅特性，合成有機/無機雜化納米復合陶瓷合金涂料，涂層可以抵抗高能UV降解、空間碎片沖擊。涂層具有自修復功能(圖2)。第十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日圖2借助原子氧自動加熱修復機理圖第十九頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日（3）有機硅高溫絕緣涂料：介電常數、介質損耗、絕緣電阻在0～250℃之間變化不大，可在200℃下使用。同時具有耐潮濕、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域。第二十頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日應用實例:H級彈性有機硅絕緣清漆：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)甲基苯基有機硅清漆，H級。用于線圈浸漬涂層。在高、低壓力下用于玻璃布與云母的復合。

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構防腐與絕緣。有機硅電阻器釉漆：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，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卓越耐候性的應用PVDF制成涂料：美國佛羅里達曝曬20～25年，保光率80%以上。使用實例：新加坡車站大樓(亞熱帶地區(qū))、格魯吉亞奧運大廈(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，星期日國內使用情況：杭州灣大橋：全長36km，是目前世界上最長的跨海大橋，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）的級別要求。第二十五頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日大橋設計壽命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。部分氟樹脂進口。產品質量：耐鹽霧要求4000h，實達5000h；（通常防腐蝕涂料耐鹽霧600～1000h，聚脲防護材料耐鹽霧為最高：2000h）耐人工老化要求3000h正常，實達5000h正常（烘烤型汽車面漆耐人工老化800h，優(yōu)等外墻漆600h，長效橋梁漆800h。）第二十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日國家體育場(“鳥巢”)應用：

“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，產品質量要達到：耐人工老化6000h；耐鹽霧5000h，還有其他要求，一般涂料產品難以達到。要求防護年限25年。施工存在問題：涂底漆與涂面漆間隔時間過長。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15至20年，主要采用氟碳樹脂漆保護。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防冰涂料領域的應用

低表面能涂料研究及應用的發(fā)展，飛機蒙皮涂料需具憎水、防冰和耐高溫性能，氟碳樹脂涂料在這方面獲得新的應用。特別是有機硅改性氟樹脂涂料，用于大型客機以及最新飛機的蒙皮涂料。與水的接觸角達到102°，長期工作溫度可達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，因為對人體血液中蛋白質吸附性極小，提高了與血液的相容性，不產生異體排斥性，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業(yè)中應用(1)風力發(fā)電中應用有機硅改性聚酯聚氨酯涂料作風力發(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用我國太陽能較豐富的區(qū)域占國土面積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于1~7億噸標準煤的能量。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（Photovoltaiceffect），由光子（光波）轉化為電子、光能量轉化為電能量。產生光伏效應原理見圖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)電的關鍵裝置是太陽能電池（圖2），現在已是成熟的技術，推廣的難點是硅材料短缺和發(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。擴大晶體硅片的生產規(guī)?？山鉀Q太陽能電池用的硅材料的短缺問題，但對成本降低的幅度不大。第三十四頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日美國加州理工學院最近研發(fā)出一種新的太陽能電池，將硅線陣列嵌入有機聚合物中，是將硅晶材料和特殊聚合物材料復合，硅材料只占2%，98%都是有機聚合物，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，星期日圖1光伏效應示意圖

第三十六頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日圖2太陽能電池結構示意圖

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，需要長期耐曬與耐候性能，需用有機硅或有機氟改性樹脂涂料，如日照時間長，UV強度大的地區(qū)，需用氟碳樹脂涂料保護。第三十八頁，共四十五頁，編輯于2023年，星期日，“黃金產業(yè)”：由于氟材料產品具有高性能、高附加值，氟化工產業(yè)在國際上被稱為“黃金產業(yè)”。為改善我國氟化工產業(yè)大而不強，低附加值產品產能過剩的局面，工信部頒布子氟化工產業(yè)結構調整指導意見和行業(yè)準入門檻，業(yè)內專家認為，這將是把氟化工產業(yè)打造成“黃金產業(yè)”的第一步，氟化工產業(yè)面臨新發(fā)展大好形勢。

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。特點是用量少，作用大。對醇酸、聚酯、環(huán)氧、丙烯酸、聚氨酯等進行改性。氟硅相互改性。