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除了通過接入特定功能的基團來改善樹脂的某些性能外，我們通常會在配方中直接加入其他樹脂，來實現同時兼顧了兩種樹脂特點的粉末涂料。本文中的改性氟碳粉末涂料就是將其他樹脂與熱固型FEVE氟碳樹脂進行混合后的粉末涂料。混合方式有干混(其他樹脂粉末涂料與熱固型

FEVE氟碳粉末涂料混合)和共擠(其他樹脂與FEVE氟碳樹脂一起熔融擠出)，混合的比例不同，最后所得涂膜的各方面性能也會有所區別。

目前市場上的氟碳粉末涂料多以改性氟碳粉末涂料出現，純氟碳粉末涂料的應用很少。本文通過聚酯、聚氨酯、丙烯酸、PVDF來與氟碳樹脂進行復配，下面從涂膜的各方面性能來對比不同樹脂復配氟碳粉末涂料的特點。

2.1 純氟碳FEVE粉末涂料

目前市場上約20%的粉末涂料都是用在鋁型材方面，在戶外鋁型材的涂裝中，主要有以下幾種體系。聚酯/TGIC體系：聚酯/TGIC體系是目前市場上鋁型材粉末涂料的首選方案，盡管TGIC對人體健康有一定的危害在國外已經遭到限制，但是聚酯/TGIC體系具有優異的耐候性、涂層光滑致密無針孔、耐熱性強不易黃變、物理化學性能好、可制備各類顏色和紋理等優點，所以它在國內鋁型材涂裝行業依然占據著絕對的優勢。

聚酯/β-羥烷基酰胺(HAA)體系：聚酯/HAA體系固化機理是一種縮合反應，縮合產物為水，這導致了涂膜容易產生針孔，不能厚涂(≤100 μm)，且耐熱性差，涂膜易黃變，影響裝飾效果。所以聚酯/HAA體系在國內的應用很少，歐洲、澳洲應用較多，有一半以上。本文在此不對聚酯/HAA體系作具體探究。

羥基聚酯/封閉型異氰酸酯體系：羥基聚酯/封閉型異氰酸酯體系是本次探究中與FEVE氟碳體系具有相同官能團的樹脂體系。聚氨酯、FEVE氟碳都是利用樹脂的端羥基與異氰酸酯進行交聯固化。

丙烯酸體系：常規丙烯酸系列粉末包括聚氨酯-丙烯酸粉末涂料、丙烯酸復合粉末涂料、GMA型丙烯酸粉末涂料、羧基丙烯酸粉末涂料。不同種類的丙烯酸，根據其反應基團選擇固化劑。為提高丙烯酸粉末涂料的柔韌性和抗沖擊性能，商業化成功的固化劑只有柔韌性非常好的長鏈二元酸，十二烷二元酸則是代表作品，盡管如此丙烯酸粉末涂料的機械性能仍差于傳統聚酯粉末涂料。

超耐候FEVE氟碳體系：生產工藝與傳統聚酯生產工藝基本相同，無需特殊生產設備，回收粉利用率高，儲存穩定性良好。與傳統聚酯粉末涂料相比，具有超高的耐候性。

PVDF體系：適用于鋁型材的熱塑型氟樹脂不多，輝旭微粉利用超細粉末涂料技術首次將PVDF應用到鋁型材涂裝中。作為熱塑型氟碳粉末涂料，PVDF粉末涂料在市場上很少見，國內僅有立昌、考普樂等在售，研究PVDF粉末涂料的公司也很少。

表1大概對比了各體系粉末涂料的基本性能，作為參考依據。

有機化合物中的分子吸收了一個能量大于其鍵能的光子時，化學鍵會斷裂，從而化合物遭到破壞。純氟碳FEVE粉末涂料中，FEVE樹脂的C—F鍵的共價鍵能有486 kJ/mol，接近紫外光中能量最大的光波，相當于220 nm光子的能量。而大于220 nm的光在全部紫外光中的占比很小，意味著在可見光到紫外光范圍內對C—F鍵造成的破壞很小，也很難降解氟碳聚合物。由于FEVE氟樹脂中的C—F鍵把鍵能低的C—C鍵保護起來了，所以氟碳聚合物的耐化學品性能也很好[1]。

固化劑的選用對涂層性能至關重要，不同固化劑對涂膜性能的影響很大。純氟碳FEVE粉末涂料固化機理與羥基聚酯的一樣，采用的是異氰酸酯作為交聯固化劑。粉末用的異氰酸酯主要有兩大類：一是使用封閉劑的外封閉型異氰酸酯；另一類是不使用封閉劑的自封閉性異氰酸酯。不同固化劑對涂膜性能的影響見表2。

外封閉型的異氰酸酯在170 ℃左右解封，在解封前涂膜有充足的時間來進行流平，所以使用外封閉型異氰酸酯的涂層流平好。未使用封閉劑的異氰酸酯固化劑在熔融擠出階段會與樹脂發生交聯反應，容易產生膠粒，影響涂膜流平性[2]。

熱固性FEVE氟碳粉末涂料與其他普通粉末涂料相比，熔融溫度、烘烤溫度相同，涂裝、生產工藝相似，但是其耐候性能是普通粉末涂料的數倍。由于FEVE氟碳樹脂的弱極性，對其他組分的潤濕性較差，與固化劑、顏填料等結合效果不理想，最后導致相對普通粉末涂料涂膜機械性能差，附著力差。

2.2 氟碳改性聚酯粉末涂料

純氟碳體系粉末涂料在附著力、顏填料潤濕性等方面的先天不足，加上其高昂的材料成本，使得純氟碳體系的粉末涂料在市場應用推廣上進展緩慢。高慶福等[1]針對純氟碳體系的弊端以及從降低成本的角度出發，采取氟碳體系和聚酯/TGIC體系復合的方式來研究一種性價比更高的超耐候粉末涂料。本文采用共擠混合方式將聚酯與氟碳復配，不同比例對比涂膜性能，如表3。

從表3看出，共擠混合擠出得到的聚酯-氟碳復合型粉末涂料中，普通耐候聚酯提供了良好的附著力以及機械性能，聚酯的添加比例越大，光澤越高，機械性能越好，相應的耐候性就會下降。復合的粉末涂料中，氟碳的添加比例會影響涂膜整體光澤。添加比例越大光澤越低，機械性能越差，耐候性越好，但是增加到一定程度時，耐候性能不再增加。由于聚酯、氟碳粉末涂料是兩種不同的固化成膜體系，相容性差，導致復合后的涂膜表面平整度較差，這是聚酯-氟碳共擠復合粉末涂料的特性，也是缺陷。兩種粉末直接均勻混合也可以實現改性的目的，但相對共擠復配的方式來說，干混的穩定性稍差一些，涂膜性能具體如表4。表4中，m(聚酯粉末)：m(氟碳粉末)=70:30時，耐候性遠大于超耐候聚酯，只比純氟碳粉末耐候性低一點。不同于共擠混合的聚酯-氟碳復合粉末涂料，干混后的氟碳改性聚酯

粉末涂料具有更好的耐候性能，主要是因為熱固型FEVE氟碳粉末相對于聚酯粉末具有更低的表面張力，在烘烤熔融成膜的過程中，FEVE氟碳粉末有向涂層表面遷移的現象，這極大地增加了聚酯粉末涂料的耐候性[3]。干混添加的氟碳粉末比例越大，耐候性能越好，添加到一定程度后不再增加耐候性。

但是要注意的是，氟碳樹脂對顏料的潤濕效果差，導致相同顏料量制備出的氟碳粉末涂料顏色相對聚酯粉末涂料偏淺，干混后的氟碳改性聚酯粉末涂膜表面會出現發花現象，生產的時候調色員需要特別注意。共擠復合的涂料不會出現這個問題，但是因為聚酯與氟碳熔融共擠，分散較均勻，不存在氟碳粉向涂層表面遷移的現象，所以共擠的復合涂料耐候性會相對干混的稍差一些。羧基聚酯的各項指標對涂膜的影響非常明顯，如果采用氟碳-聚酯復合作為氟碳改性粉末涂料，應當關注聚酯的酸值、黏度、反應活性等技術指標(表5)。

以上是普通耐候聚酯與氟碳復合，如果對耐候性能特別注重，擔心復合涂料的耐候性不穩定，可以將聚酯換成超耐候聚酯，以此來提高整體涂膜耐候性能的下限。因為超耐候聚酯采用大量IPA接入聚酯分子的主鏈，形成較大的空間位阻，降低了高分子鏈段的自由體積，整體的分子結構剛性增強[4]，機械性能相對普通耐候聚酯稍差一些，與氟碳的相容性差異也更大，涂膜表面缺陷會更突出，橘皮更重，其他方面與普通耐候聚酯基本一樣，在此不展開描述。聚酯-氟碳復合型粉末涂料，因為兩種樹脂的固化體系不同，一定存在相容性問題，但我們可以從聚酯的酸值、反應活性、黏度這幾個方面來探索，把相容性差異減到最小。

2.3 氟碳改性聚氨酯粉末涂料

氟碳與聚氨酯的固化體系是一樣的，在配方中使用同一種固化劑，封閉型異氰酸酯固化劑。理論上兩種樹脂都擁有相同的反應基團，差異性較小，通過共擠、干混的方式復配在一起時能得到更好的涂膜表面，但實際效果并不理想。具體表現如表6。

表6中看出聚氨酯-氟碳復合型粉末涂料光澤偏低，因為涂膜表面有很多淺淺的細紋，導致了低光澤，但是涂膜整體看上去是平整的。針對光澤低的配方可以搭配適量聚酯，使涂膜更豐滿，光澤升高，流平更趨向于平整。聚氨酯-氟碳搭配聚酯制備金屬粉末涂料時，涂膜不光滑的缺陷被金屬顏料遮蓋住，使得整體涂層流平與傳統雙組分粉末流平相當，且耐候性優異。不同比例干混復配聚氨酯/氟碳粉末涂料涂膜性能見表7。

表7中，干混的聚氨酯-氟碳復合型粉末涂料耐候性相對共擠的更好，比例相同時機械性能也與共擠的接近。但是兩種復配方式都存在烘烤時冒煙量大的問題，冒煙會導致涂膜表面發黃，對環境、操作人員健康危害大，增加了設備改進、維護的成本。

聚氨酯-氟碳復合型配方結構中加入適量消光劑可減小涂膜表面細紋現象，但是消光劑會降低涂膜的耐候性。聚酯-氟碳復合型光澤稍高，聚氨酯-氟碳復合型光澤偏低，可以考慮將聚酯、聚氨酯按一定比例共擠熔融，再與氟碳粉末干混，得到的涂膜流平既飽滿，細紋又不明顯，還能控制光澤，是一個很不錯的選擇。羥值、黏度也是很關鍵的因素，高羥聚酯存儲穩定性差，不建議與氟碳復配；黏度小有利于涂膜更飽滿。

2.4 氟碳改性丙烯酸粉末涂料

丙烯酸樹脂主要有3大類：①GMA型；②端羧基型；③端羥基型。最常見的是GMA消光丙烯酸樹脂，與端羧基樹脂反應，可獲得極低光澤的涂膜，但是機械性能差，與氟碳復配機械性能得不到保障，不合適。用DDDA作為固化劑時流平差，機械性能稍好于羧基聚酯固化體系。

目前，羥基丙烯酸、羧基丙烯酸樹脂的市場很少，有待開發應用。羧基丙烯酸樹脂制造環氧消光粉末涂料，其機理是雙氰胺與環氧樹脂反應速度慢，而高酸值丙烯酸樹脂與環氧樹脂反應快得多。羧基丙烯酸樹脂用環氧樹脂或其他固化劑交聯，可以制得耐化學品性能好的粉末涂料。不同類型丙烯酸與氟碳共擠復配(表8)得到的涂膜流平性能都比較差，耐候性能相差不大，相對于純丙烯酸粉末或者純氟碳粉末總體呈下降趨勢。這種復配工藝還有待進一步研究開發。

干混復配工藝中，氟碳占比越大耐候性越好(表9)。在與氟碳樹脂進行復配時，我們應該考慮到丙烯酸樹脂的反應活性、黏度、環氧當量、酸值、羥值。

2.5 氟碳改性PVDF粉末涂料

相對FEVE氟碳樹脂來說，PVDF樹脂的耐候性能、耐化學品性能更好，價格也低很多，但是制作成粉末涂料的生產成本很高。且因為PVDF粉末涂料施工困難、烘烤溫度高，樹脂顏料分散性差，光澤低，表面質感差，應用范圍小而難以快速發展。考慮到PVDF樹脂的耐候性與價格，嘗試與FEVE氟碳樹脂復配以得到價格低、生產工藝簡單、耐候性好的氟

碳改性粉末涂料。具體試驗數據如表10。

通過共擠得到的涂膜平整性會隨著PVDF的添加量增加而變差，橘皮越來越明顯，但是機械性能會變好，因為PVDF樹脂具有很好的柔韌性。加入PVDF后，涂膜的耐候性呈下降趨勢，耐候性相當于純氟碳的70%~80%左右。除了共擠復配，也嘗試直接將PVDF樹脂與純氟碳粉末干混，由于兩種體系樹脂的相容性差異，干混后的涂膜表面有砂粒，非常粗糙。PVDF樹脂熔融流平溫度比FEVE氟樹脂

2.5 氟碳改性PVDF粉末涂料

相對FEVE氟碳樹脂來說，PVDF樹脂的耐候性能、耐化學品性能更好，價格也低很多，但是制作成粉末涂料的生產成本很高。且因為PVDF粉末涂料施工困難、烘烤溫度高，樹脂顏料分散性差，光澤低，表面質感差，應用范圍小而難以快速發展。考慮到PVDF樹脂的耐候性與價格，嘗試與FEVE氟碳樹脂復配以得到價格低、生產工藝簡單、耐候性好的氟碳改性粉末涂料。具體試驗數據如表10。

通過共擠得到的涂膜平整性會隨著PVDF的添加量增加而變差，橘皮越來越明顯，但是機械性能會變好，因為PVDF樹脂具有很好的柔韌性。加入PVDF后，涂膜的耐候性呈下降趨勢，耐候性相當于純氟碳的70%~80%左右。

除了共擠復配，也嘗試直接將PVDF樹脂與純氟碳粉末干混，由于兩種體系樹脂的相容性差異，干混后的涂膜表面有砂粒，非常粗糙。PVDF樹脂熔融流平溫度比FEVE氟樹脂的高，如果按照正常氟碳粉末烘烤溫度PVDF樹脂粉末不能完全熔融流平，會出現殘留顆粒現象；如果按照PVDF樹脂粉末的熔融流平溫度烘烤，FEVE氟碳粉末不耐高溫容易發黃。而且干混復配存在混合不均勻的問題，涂膜耐候性也明顯低于共擠復配的PVDF-氟碳粉末。

粉末壓片法是制藥行業一種制劑工藝，在粉末涂料干混復配的工藝中有一定的借鑒價值，粉末進行壓片后，再粉碎噴涂。利用高壓力裝置將需要干混的兩種粉體進行壓片，使得兩種粉末相互粘合在一起，具有一定的穩定性。用壓片法制備PVDF-FEVE氟碳復合型粉末涂料，具體表現如表11。

從表11可以看出，粘合的壓力越大，時間越久，粘合效果越好。兩種混合的粉末粘合效果好，流平性就好，光澤就高，耐候性也會相對高一些。壓片法相對傳統的熱邦定更簡單、高效、節能，是一種全新的工藝，技術運用還不成熟，商用價值有待開發。

目混珠，打著“氟碳”的標簽以次充好，嚴重影響了氟碳涂料行業的健康發展。有關氟碳涂料可以參考的標準主要有表12所示。

《建筑用鋁型材表面液體和粉末涂料涂裝的質量控制規范》作為粉末涂料標準，QUALICOAT的認證體系相對完善，對氟碳粉末涂料起到了推動作用。目前QUALICOATⅠ類粉末涂料認證占大多數，少部分為QUALICOATⅡ類粉末涂料，極少有QUALICOAT Ⅲ類粉末涂料的認證通過，基本只有純氟碳粉末體系才能通過QUALICOAT Ⅲ類粉末認

證。其他樹脂復配FEVE氟碳樹脂可通過QUALICOATⅠ類、Ⅱ類粉末的認證。

國標GB/T 5237.4—2017中提到氟碳粉末涂層的定義，但是沒有具體指標，比如氟碳樹脂分、含氟量應該占多少比例才能稱為氟碳粉末，這也導致市場的“氟碳粉末”質量參差不齊。GB/T 5237.5—2017中定義了氟碳漆(PVDF)的標準，但沒有FEVE氟碳漆的具體要求，這對于我國氟碳粉末涂料發展前景來說，是亟需解決的問題。

AAMA 2605-05標準內容里沒有對氟碳粉末涂料的具體定義，但是它對涂層的高要求在一定程度上加速了氟碳粉末涂料的發展。同樣的還有2006年1月1日起實施的氟碳漆執行標準HG/T 3792—2005《交聯型氟樹脂涂料》和HG/T 3793—2005《熱熔型氟樹脂(PVDF)涂料》。

最近兩年行業內已經發展起來了一個氟碳粉末涂料相關標準《粉末涂料中氟含量的測定》，于2020年7月14日開始實施。化工行業標準《氟樹脂粉末涂料》也完成了初稿，正在審核階段，里面規定了氟碳粉末涂料的具體性能要求，氟含量具體要求≥3%。相信以后氟碳粉末涂料相關標準越來越完善，為氟碳粉末涂料健康發展保駕護航。