水性氟碳涂料的合成原理

因为含有碳氟聚合物中的C-F键，具有高键能(486 KJ/mol)，且氟原子半径小、电负度(4.0)大、极化率低等特点，赋予它许多优良的性能。因此，氟碳涂料具有超耐气候老化、耐化学腐蚀、极稳定等特点，比市场上流行的聚氨酯、有机硅、丙烯酸树脂涂料更具优异的性能，在建筑领域、大型构筑物、交通运输、户外标志等领域的应用。

近年来， VOC (volatile organic compounds，挥发性有机化合物)的排放开始受到严格控制，氟碳涂料的水性化已经成为一种趋势。

合成单体

用金属防腐的保护层方法制备水性氟碳树脂时，单体可以分为含氟单体和非氟单体，常见的是四氟乙烯、三氟氯乙烯、偏二氟乙烯、氟乙烯、六氟丙烯、氟烷基乙烯(丙烯基)酯或醚等。该含氟烯烃单体的均聚物或共聚物虽然具有耐高温、耐候性、试剂稳定性，但也存在加工困难、需要在高温下成膜等缺点。为获得常温、中温固化的氟碳树脂，需与非氟单体共聚，以降低其结晶性。

其中乙醚、羧酸乙酯、丙烯酸酯等是水性氟碳树脂中常见的非氟单体。乙酸乙烯酯主要有环己基乙烯基醚、羟丁基乙烯基醚等；乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯、叔碳酸乙烯酯等；丙烯酸酯主要有丙烯酸、丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸乙酯等；丙烯酸酯等。

合成乳液

氟碳乳液的制备与普通乳液相似，常用的有4种方法：

1溶液聚合

将含氟烯烃等共聚单体溶于溶剂中，在油性引发剂存在下聚合，再在乳化剂保护下用机械力高速搅拌，使树脂分散于水中形成水性氟碳树脂，属于油转水树脂。这类产品通常含有少量溶剂、较低的技术门槛，并且为了与 VOC法规相一致，通常需要去除溶剂。

2乳液聚合

乳胶聚合是由氟烯烃单体和其他共聚单体与乳化剂、调节剂等混合，在引发剂存在下，直接在水中进行乳液聚合，目前主流 FEVE乳液主要是用这种方法制备的，即用三氟氯乙烯基单体与不含氟乙烯醚单体进行自由基乳液

三核壳乳液聚合

核-壳乳液聚合是通过选择具有不同性能的单体，通过调整所需的配比，达到满足胶乳微粒特殊性能的方法。在解决涂料中使用乳胶具有发软、粘、耐污垢等缺点的同时，也解决了氟碳聚合物结晶性好、玻璃传递温度高、涂布难加工等问题，并可制备低温能成膜的氟碳树脂，使其应用范围更广。

4.非皂聚合

无皂聚合是一种合成方法，可减少乳化剂使用或不需要常规乳化聚合，从而提高树脂的耐水性、耐污性等。用于水溶性氟碳树脂的制备可以改善其物化性能，尤其能显著改善其耐候性和耐水性。非皂化聚合产物通常是以分散形式为主，通过对大分子主链的修饰，将树脂聚合成水溶液，使其带酸基团分散于水中。

近年来，我国建筑市场发展迅猛，建筑外墙涂料的需求量急剧上升。例如，北京对建筑外墙涂料明确规定：耐老化性能必须在15年以上，所用材料毒性小，这给水性氟碳涂料的发展带来了巨大的商机。水基氟碳涂料中氟乳液的合成、配套助剂的研制、配套体系的优化、施工工艺的改进将是今后研发的重点。