慧正資訊：聚氟乙烯（PVF）是一種高度穩(wěn)定和耐用的聚合物聚合物，被應(yīng)用于在對化學(xué)腐蝕、風(fēng)化和水解要求極高的苛刻應(yīng)用環(huán)境中。PVF最初由杜邦公司以商品名Tedlar®進行商業(yè)化，已經(jīng)在各種應(yīng)用中使用了60多年，這種樹脂在可以在最惡劣的環(huán)境中提高最高水平的表面防護。

Tedlar®PVF可以被用作涂料樹脂或薄膜材料上。 PVF薄膜最重要的應(yīng)用之一是在建筑物和工程施工中，當(dāng)其被層壓后，可以為建筑物的內(nèi)外表面提供的高持久的美觀裝飾和高性能的表面防護。盡管建筑暴露在紫外線、雨水、風(fēng)、潮濕、涂鴉、化學(xué)品、清潔劑和消毒劑、鳥糞、污染以及各種其他環(huán)境和破壞下，但該薄膜能使用戶確保幾十年來外觀保持在新涂裝的效果下。

該薄膜的能夠保持如此的耐久性，主要是依靠PVF樹脂。這種氟化聚合物，其化學(xué)機構(gòu)中存在一個重復(fù)的氟單元。這種單一的氟-碳鍵結(jié)構(gòu)加強了整個聚合物的化學(xué)鍵，使其非常穩(wěn)定，并能抵抗各種化學(xué)腐蝕和外力破壞。PVF樹脂樹脂不吸收紫外線，與酸、堿都不反應(yīng)，在室溫下不溶于任何已知溶劑。 所以，它是一種耐用的薄膜基材，可以將顏料保持在穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)中，隨著使用時間的推移，賦予涂層持久的顏色和外觀。 它也具有天然的柔韌性，能夠承受各種熱成型和冷成型操作以及其他機械應(yīng)力，而不會開裂或斷裂，從而露出下面的基板。

圖1>>化工廠內(nèi)部屋頂?shù)腜VF薄膜（圖中右側(cè)）使用七年，PVDF涂層（圖中左側(cè)）使用不到兩年

圖1>>PVF層壓持續(xù)40年，與所有彎曲區(qū)域（圖像中部）20年腐蝕后的非PVF相比，沒有外觀變化（圖像底部）

由PVF樹脂制成的涂料，同樣可以帶來上述薄膜材料同樣的性能特點，同時涂料還可以根據(jù)建筑設(shè)計的要求進行定制開發(fā)，較層壓膜應(yīng)用更加便捷和高效。PVF樹脂作為涂料的成膜基料，與顏料和其他功能助劑混合，能夠?qū)崿F(xiàn)多種顏色、光澤美學(xué)以及各種定制功能，如金屬外觀或表面紋理。 PVF涂層特別適用于卷材或擠壓涂層，因為金屬表面適合于將在高溫下，將PVF樹脂完全聚合固化成致密、耐用的涂層。

PVF樹脂的獨特之處在于，它們同時提供了優(yōu)異的耐化學(xué)性、柔韌性、耐水解性和紫外線穩(wěn)定性，這是任何現(xiàn)有卷材涂料樹脂（例如，PVDF、SMP、FEVE、PE或PU）都無法實現(xiàn)的。 氟化主鏈( 圖2 )提供了與優(yōu)質(zhì)PVDF涂層類似的耐候性和紫外線穩(wěn)定性，但介電性能和結(jié)晶度性質(zhì)的差異意味著它比任何其他涂料樹脂都更耐酸、堿和溶劑，并且純聚合物可以很容易地伸長，使其更具彈性，不會開裂或斷裂。

耐化學(xué)性測試可用于證明聚PVF涂料的極端耐久性及其對基底的卓越保護能力。 將PVF涂料的面板浸入強酸、強堿、氧化劑和消毒劑中，可加速實際惡劣環(huán)境中的降解，如酸雨、化工廠或醫(yī)院內(nèi)部。 壽命數(shù)據(jù)( 表1 )表明，與現(xiàn)有的優(yōu)質(zhì)聚偏氟乙烯（PVDF）涂層面板相比，PVF涂層面板具有更大的耐化學(xué)品性( 圖3 )。

表1、 PVF和PVDF涂層在各種苛刻化學(xué)品中的使用壽命

半結(jié)晶分子結(jié)構(gòu)的簡單性質(zhì)使得PVF涂層即使在100%的高固情況下也具有靈活性。 PVF的可成型性能，使得它不需要任何添加劑或增塑劑。 PVF涂層可以在涂敷后彎曲，即使彎曲到非常粗糙的“0T”曲率半徑，也不會損壞或開裂涂層( 圖4 ).  這對于使涂層仍能保持其阻隔性能以及成型面板的極端化學(xué)和環(huán)境耐受性非常重要。 然而，聚偏氟乙烯（PVDF）通常必須與丙烯酸或其他添加劑混合以實現(xiàn)所需的柔韌性，稀釋后的氟聚合物樹脂通常會以降低其環(huán)境性能為代價。

圖4>> 金屬在T形彎曲試驗0T下彎曲（左），0T下PVF涂層的高倍成像沒有顯示裂紋（中），0T下PVDF涂層顯示裂紋（右）

涂料技術(shù)還需要符合有關(guān)于氟化學(xué)產(chǎn)品的市場監(jiān)管政策。目前許多國家和國際機構(gòu)已經(jīng)并正在繼續(xù)對每種和多氟烷基物質(zhì)（PFAS）制定立法。  PVF僅包含一個氟分子，附著在聚合物的碳主鏈上，不包含任何完全氟化的甲基或亞甲基碳原子。因此，PVF不符合美國幾個州、OECD、歐洲化學(xué)署（ECHA）和EPA發(fā)布的PFAS的化學(xué)結(jié)構(gòu)定義，故不在以上法規(guī)的禁令范圍之內(nèi)。

此外，PVF制造過程中未使用PFAS。 事實上，ECHA在PFAS限制提案和密歇根大學(xué)格雷厄姆可持續(xù)發(fā)展研究所中明確指出，PVF是其他PFAS聚合物的可行替代品，可用于各種行業(yè)，包括涂料和其他市場。

雖然耐化學(xué)性和柔韌性是PVF涂層的主要優(yōu)點，但在耐候性和抗紫外線也一樣出色。 就像PVDF和其他含氟聚合物樹脂一樣，氟-碳鍵的高電負性穩(wěn)定了聚合物鏈，使其能夠承受陽光賦予它的光子能量。 雖然PVF對太陽光譜中的紫外線是透明的，但可以在PVF涂層中加入顏料和添加劑，以安全地反射或吸收和耗散紫外線能量，并保護底層材料免受紫外線損傷。

由PVF制成的涂層的配方和應(yīng)用方式與PVDF涂層類似。 PVF樹脂是涂料配方中的關(guān)鍵成分，約占涂料配方質(zhì)量份額的25%。 

各種顏料通常占配方中質(zhì)量份額的15%。 顏料和助劑的正確選擇，將保證PVF涂層添加顏色和視覺特征，因此其對涂層的耐久性至關(guān)重要，其中包括對基材的粘附力以及顏色和光澤的保持力。

有機顏料使PVF涂層的顏色比無機顏料更鮮艷，但在紫外線照射下，它們可能不如無機顏料穩(wěn)定。 無機顏料通常具有最高的穩(wěn)定性， 溶劑在配方質(zhì)量份額的55%左右。無機顏料還具備填料的功能，用作將涂層固體運輸?shù)交牡妮d體，使其能夠在基材上形成薄、均勻、水平的濕膜。 

溶劑的選擇對PVF涂層至關(guān)重要，因為PVF樹脂在室溫下不溶于任何已知的溶劑，并且只能在某些溶劑中聚結(jié)形成均勻的涂層。 碳酸丙烯酯（:Propylene carbonate）是PVF涂層最常用的溶劑。其次， 少量助劑用于均勻分散、調(diào)節(jié)流平性能，并增強涂層的附著力、顏色、光澤和其他性能。

PVF涂層可通過卷材涂裝或噴涂應(yīng)用于金屬表面。 在卷材涂料中，使用輥涂工藝將液體分散液涂敷在卷材的金屬平板上，并在大約250°C（480°F）的峰值金屬溫度下干燥固化。 在噴涂中，液體分散體被噴涂在三維零件上，并在相同的金屬溫度下固化。 在這兩種方法中，涂層過程通常包括金屬表面的清潔和化學(xué)預(yù)處理，施加底漆以賦予附著力和額外的耐腐蝕性，最后施加PVF面漆。

成品PVF涂層目前正在世界各地的許多不同項目和應(yīng)用中使用。 一些例子包括在上海臨港非常著名的世界頂尖科學(xué)家論壇會址，世界各地獲得諾貝爾和平獎或沃爾夫獎的科學(xué)家被邀請參加在這座大樓舉行的年度會議。該建筑在檐口和入口的鋁板上使用了Tedlar®PVF涂層。 選擇PVF涂層是因為場地靠近 大海，建筑外需要確保能夠抵御海水鹽霧腐蝕。 PVF涂層的防塵和抗紫外線性能也意味著該建筑在陽光下幾十年不會褪色，在其使用壽命內(nèi)看起來干凈嶄新。

另一個引人注目的PVF涂層項目是上海體育場的翻新。 這是中國第三大體育場，在2008年夏季奧運會期間舉辦了許多重大活動，包括足球和橄欖球。 該體育場最初建于1997年，但在2021年主辦國際足聯(lián)世界杯之前進行了改造。 由于其耐用性和清潔性，選用Tedlar®PVF涂層來保護新型鋁制壁板和覆層。 鋁蜂窩板具有很高的抗紫外線損傷能力，涂料的去污性能確保了在未來幾年內(nèi)保持干凈、鮮艷。

第三個重要的項目是，是位于廣東省中山市的大型寫字樓，該建筑的鋁制幕墻采用了PVF涂料保護 這種結(jié)構(gòu)不僅能承受室外環(huán)境和褪色，還能很容易地清除涂鴉，迅速清除污垢、煙霧積聚或其他破壞性影響。

PVF涂料已用于商業(yè)和公共空間，也用于腐蝕性工業(yè)設(shè)施。 這些涂層通常具有長達50年的長期保修期。 這種涂層技術(shù)在PVF薄膜的悠久歷史中進行了嘗試和測試，為用戶提供了同樣可靠的PVF性能，以及顏色和應(yīng)用靈活性。 PVF涂料的廣泛瑩瑩，為卷材涂料行業(yè)提供真正創(chuàng)新的解決方案。