3 涂氟背板发展机遇及氟碳涂料的技术研究
3.1 高分子柔性背板中氟碳涂料的技术发展
近年来，组件企业将降本的压力纷纷转嫁给组件材料供应商，迫使材料企业特别是背板企业面临材料技术更新的压力和选择。以氟碳涂料作为 PET 基材保护层的涂氟型背板材料（CPC、XFC）已逐渐成为主流，其工艺技术、成本和价格比传统 TPT 型背板更具优势，将在未来占据背板市场的重要位置。 氟碳涂料的综合成本比氟膜低，同时具有极佳的耐候性，能保证组件 25年以上的使用寿命，目前还没有一种新材料具有这种优势并进行取代。因而在涂氟型高分子柔性背板中，耐候层的氟碳涂料、氟碳树脂是研究的热点。针对光伏应用领域（如图 2、表 1、表 2）展开研究，需提升氟碳涂料、氟碳树脂的性能和功能性。现有氟碳涂料、氟碳树脂主要采用可交联固化型，即在氟树脂中引入—OH、—COOH、双键等官能团，使之可与异氰酸酯、三聚氰胺和氨基树脂等进行加热交联成膜或微波、电子束固化成膜。相信经过技术革新，以这些氟碳涂料改进的背板材料将具有更优异的功能和更环保的应用。
2 氟碳涂层体系的应用
2.1 体系设计
为提升混凝土结构的耐久性，防腐蚀涂层体系需要与混凝土基面具有良好的适应性，并维持较长的使用寿命。涂层体系一般由底漆+面漆或底漆+中间漆+面漆组成，各涂层分别承担相应功能并产生协同作用，达到有效避免外来腐蚀介质破坏，从而保护混凝土结构的目的[9]。
珠碧江双线特大桥混凝土结构的特殊性主要在于其结构表面处于周期性的干湿交替状态，而且潮汐现象导致部分混凝土结构只有很短的时间位于水面之上。这要求涂层体系具备一些特殊性能，特别是要求封闭底漆能够在潮湿的混凝土表面涂装，即除了具备潮湿基面固化的能力外，还需要潮湿混凝土基面具有良好的润湿性、渗透性、耐碱性和优异的附着力。此外，中间漆应具有良好的屏蔽性能，面漆应具有优异的耐候性，配套涂层之间还应具有良好的相容性，并具备良好的复涂性。整体而言，作为湿热海洋环境下混凝土的表面防护体系，应具有良好的附着力，可防止水的渗透，耐常见化学制剂和生物附着，在宽广的温度范围内具有良好柔韧性等。
经现场试验对比与优选，确定了TK系列渗透性环氧封闭底漆、柔性环氧云铁中间漆和高耐候氟碳面漆的配套体系。该配套体系具有以下技术特点：
1)涂层黏结性能佳。在涂料中采用了层间偶联法，强化了涂层与基底之间以及各涂层之间的附着力，为整体涂层的长效防护提供了保障。
2)涂层耐久性好。在基础成膜物方面，选用了目前防腐蚀涂料中耐候性较好的树脂材料；在力学性能调控方面，采用了分子内增韧技术以提高涂层力学性能，避免了涂层在服役过程中的小分子增塑剂迁移问题，降低了涂层脆化风险。
2.2 技术要求
依据室内加速试验及现场涂装测试的结果，并综合《混凝土桥梁结构表面涂层防腐技术条件》(JT/T 695—2007)等技术规范的相关要求，对应用的涂料及涂层性能指标做出以下规定(见表1)。
表1 混凝土表面氟碳涂料及相应涂层技术指标
1.什么是氟碳彩涂钢板：
氟碳彩涂钢板是指钢板采用经过高温烘烤制成的涂层钢板。氟碳树脂涂料是以氟碳树脂为主成膜物,辅以各种改性树脂,颜料,填料,经分散,研磨,调色等加工而成的涂料。氟碳树脂是以含氟烯烃为基本单体进行均聚或共聚,或以此为基础与其他单体进行共聚以及侧链含有氟碳化学键的单体自聚或共聚而得到的分子结构中含有较多C-F化学键的树脂。
氟碳树脂涂料按照组成涂料树脂的不同又可分为：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体（PFA）涂料,氟烯烃-乙烯基醚共聚物涂料,氟橡胶涂料及各种改性氟树脂涂料。
2.聚偏二氟乙烯（PVDF）涂料的性质
PVDF树脂中含有大量的C-F化学键,由于氟的电负性大,氟原子上带有较多负电荷,相邻氟原子之间相斥,使含氟烃链沿着锯齿状的碳键作螺线型分布,中间的一条碳链四周被一系列带负电的氟原子所包围,形成高度屏蔽的保护墙；分布为对称结构,整个分子是非极性的,因此具有高度的化学稳定性和隋性。PVDF树脂是一种热熔型树脂,需高温烘烤通过热熔融流平成膜。
PVDF涂料继承了PVDF树脂的优异特性,表现为耐久性,耐化学品性,防腐性等。PVDF树脂涂料在建筑领域使用已经超过40年。其良好的户外性能业绩,是目前公认的具有较好保护作用的有机涂层。
3.供应红色宝钢氟碳彩钢板的质量管控要求
氟碳树脂类型：必须采用聚偏二氟乙烯（PVDF）树脂作为氟碳涂料的基础树脂。
涂料认证：宝钢PVDF涂料供应商具备KYNAR500和HYLAR5000涂料认证资质。这界著名的两家PVDF生产企业规定被认证的涂料单位生产的PVDF涂料,至少含有70%的PVDF树脂(质量比),方可使。
颜料选型：为了保证氟碳涂料具备极高的耐候性,PVDF涂料采用的颜料只能是高温锻烧金属氧化物或金属氧化物合金颜料即陶瓷颜料；耐候级金红石型钛；耐酸碱金属颜料和耐久性云母珠光颜料。
镀层重量：宝钢在生产氟碳彩涂钢板时必须采用镀锌层单面大于90克/平方米）热镀锌基板或者镀铝锌重量单面大于75克/平方米的热镀铝锌基板。
底漆配套：采用聚氨酯或者聚酯底漆（环氧类底漆因耐候性相对较低不能匹配PVDF涂料）。
涂层膜厚控制：PVDF彩涂钢板上表面总膜厚必须23微米。
涂料烘烤温度控制：PVDF涂料必须经过板温高达249-254度的高温烘烤。
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彩涂板在建筑行业的应用，彩钢常识介绍：彩涂板在建筑行业得到了广泛的应用，越来越多的建筑商通过使用彩涂板，建立起自己的良好声誉您可以在许多大型的购物商城和工业设施、旅馆饭店、度假村、农场建筑、办公楼以及体育设施中，看到彩涂板产品的大量应用。 建筑商通过使用彩涂板，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，因为它们具有防止褪色、耐气候，抗粉化等优点。它们使建筑的维护费用降到的水平。同时，各种各样的颜色，表面结构和镀层，使它具有极大的灵活性和可选性。 如今，建筑师和建筑工人可以从大量的彩涂板中选择合适的建筑用产品：墙面、民居屋顶，复斜屋顶、排水沟，落水管以及门。他们知道，这些产品可以随不同的环境气候条件。从酷暑至冰雪地，您都可以看到彩涂产品的身影。 为您提供不同厚度、规格、镀层的彩涂产品，完全满足您的产品要求。 例如聚酯涂层，适用于较高的抗褪色和抗粉化的要求;厚涂层产品，例如塑料溶胶，可使用于恶劣的气候环境;氟炭涂料，适用于对色彩的持久性和光泽度保持要求较高的场合。 您也要以选择柔韧性和抗弯折好的涂层产品，或者耐久性好的涂层，它具有耐磨性的耐候性。无论什么用途，可以为您提供合适涂层的彩涂产品。我们还可以按照您的需要进行个性化的设计和生产，使我们的产品完全满足您的需要。- 张振兴
1 彩涂板使用时可能直接或部分暴露于外部环境即大气环境中，此时主要考虑大气环境的腐蚀。另外，也可能在相对封闭的内部环境即内部气氛中使用，此时主要考虑内部气氛的腐蚀。
2 使用环境腐蚀性等级
GB /T 19292.1--2003((金属和合金的腐蚀大气腐蚀性分类》(ISO 9223:1992,IDT)根据碳钢、锌、铝等金属年腐蚀速率测量值对大气腐蚀性进行了分类，但是彩涂板还缺乏使用环境(指大气环境和内部气氛)腐蚀性分类的数据，因此本标准仅定性的将大气环境和内部气氛腐蚀性分为5个等级即C1,C2,C3,C4,C5，其腐蚀性依次增强。表D. 1示例性的给出了不同腐蚀性等级对应的典型大气环境和内部气氛表 1
腐蚀性 腐蚀性等级 典型大气环境示例典型内部气氛示例
很低 c1 干燥清洁的室内场所，如办公室、学校、住宅、宾馆
低 c2 大部分乡村地区、污染较轻的城市室内体育场、超级市场、剧院
中 c3 污染较重的城市、一般工业区、低盐度海滨地区厨房、浴室、面包烘烤房
高 c4 污染较重的工业区、中等盐度海滨地区游泳池、洗衣房、lI}酒车间、海鲜 加工车间、蘑菇栽培场
很高 c5 高湿度和腐蚀性工业区、高盐度海滨地区酸洗车间、电镀车间、造纸车间、制革车间、染房
3 大气环境腐蚀性
3.1 影响彩涂板耐大气腐蚀性的关键因素是大气中腐蚀介质的种类、浓度和涂层表面被潮湿薄膜覆盖的时间即潮湿时间。腐蚀介质的种类越多、浓度越高，潮湿时间越长，大气的腐蚀性越高。
3 .2 GB/T 15957-1995《大气环境腐蚀性分类》根据大气环境中存在的腐蚀介质(主要是二氧化硫和氯化物)及其浓度将大气环境分为乡村大气、城市大气、工业大气和海洋大气四种类型。但实际大气环境是复杂多样的，可能还存在硫化氢、氟化氢、氮的氧化物、工业粉尘等各种各样的腐蚀介质，因此GB/T 15957中的大气环境分类并不完善，也不可能包括所有的大气环境，对此应有充分的认识。另外，在特定作业环境中，如化工厂、冶炼厂、火力发电厂等场所周围的大气环境即微观环境可能与该地区的大气环境存在很大差异，此时微观环境可能比大气环境更重要，因此应尽可能对微观环境的腐蚀性做出准确的判断，并在分析大气腐蚀性时给予特别关注
3.3 潮湿时间取决于气候条件，如相对湿度、温度、光照时间、风力等因素。潮湿薄膜的形成通常与下列因素有关:
a) 大 气相对湿度增大;
b) 涂 层表面温度达到或以下产生冷凝作用;
c) 涂 层表面沉积吸潮性物质;
d) 结 露、降雨、融雪等直接湿润涂层表面。
采 取 通 风、干燥、清洁等措施可以减少潮湿薄膜的形成，缩短潮湿的时间。
4 内部气氛腐蚀性
4 .1 与大气环境腐蚀性相同，影响彩涂板耐内部气氛腐蚀性的关键因素也是内部气氛中腐蚀介质的种类、浓度和潮湿时间。腐蚀介质的种类越多、浓度越高，潮湿时间越长，内部气氛的腐蚀性越高。
4 .2 在分析内部气氛的腐蚀性时，应首先研究内部气氛中包含的腐蚀介质的种类和浓度
4.3 潮湿时间取决于内部气氛的相对湿度、温度、通风条件等因素。潮湿薄膜的形成通常与下列因
素有关:
a) 内 部气氛的相对湿度增大;
b) 涂 层表面温度达到或以下产生冷凝作用;
c) 涂 层表面沉积吸潮性物质;
d) 涂 层表面被直接湿润。
采 取 通 风、干燥、清洁等措施可以减少潮湿薄膜的形成，缩短潮湿的时间。
5 其他腐蚀(老化)因素
5. 1 光照
光 照 (特 别是紫外光)是导致涂层老化的主要原因之一，彩涂板在使用过程中通常会受到光照的影响，因此光照强度和光照时间是分析环境腐蚀性时必须考虑的重要因素。
5.2 温度
涂 层 长 时间处于温度过高、过低或温差过大的环境中会加速涂层老化。
5.3 化学品
彩 涂 板 在使用过程中应尽量避免与酸碱、有机溶剂、洗涤剂、清洁剂等化学品直接接触，以免腐蚀涂层。
5.4 沉积物
工 业 粉 尘、悬浮颗粒等物质长时间沉积在涂层表面易导致涂层老化。
5.5 微生物
在 潮 湿 、通风不畅的环境下涂层表面容易长霉菌，降低彩涂板的使用寿命
5.6 机械磨损
彩 涂 板 表面经受风沙吹打、机械摩擦的作用后会发生磨蚀。
5.7 水和土壤腐蚀
应 尽 可 能避免彩涂板与水和土壤直接接触，以减少由此导致的腐蚀。
5 .8 与其他材料的相互作用
彩 涂 板 有时可能与其他材料接触或一同使用，由于材料性质不同，因此应注意材料之间是否会发生相互影响。
6 实际使用环境中存在多种影响因素并存在且相互影响，此时应找出主要影响因素，并尽可能确定这些因素之间的关系，从而对使用环境做出全面、准确的判断
1 彩涂板卷力学性能
1.1 彩涂板的力学性能应符合附录B的规定，如对力学性能有特殊要求应在订货时协商。
1.2 供方如能保证，可以用基板的力学性能代替彩涂板的力学性能。
2 基板类型和镀层重f
2. 1 彩涂板的基板类型如表2，如需其他类型的基板应在订货时协商
2.2 热镀锌基板、热镀锌铁合金基板、热镀铝锌合金基板和热镀锌铝合金基板应进行光整处理，其中热镀锌基板的表面结构应为光整小锌花或光整无锌，如采用其他表面结构的基板应在订货时协商
2. 3 各类型基板在不同腐蚀性环境中推荐使用的公称镀层重量如表4,
表 4 单位为 克/平方米
使用环境的腐蚀性
低 中 高
热镀锌基板 90/90 125/125 140/140
热镀锌铁合金基板 60/60 75/75 90/90
热镀铝锌合金基板 50/50 60/60 75/75
热镀锌铝合金基板 65/65 90/90 110/110
电镀锌基板 40/40 60/60
注:使用环境的腐蚀性很低和很高时，镀层重量由供需双方在订货时协商
2.4 镀层重量每面三个试样平均值应不小于相应面的公称镀层重量，单个试样值应不小于相应面公称镀层重量的85% .
3 正面涂层性能
3. 1 涂料种类
3.1.1 彩涂板的面漆种类见表2，如需其他种类的面漆应在订货时协商
3. 1.2 底漆种类通常由供方确定，需方如有要求应在订货时协商。
3.2 涂层厚度
3.2. 1 涂层厚度为初涂层和精涂层厚度之和。
3.2.2 涂层厚度应不小于20 1+m，如小于20 pm应在订货时协商，
1 2.3 涂层厚度为三个试样平均值，单个试样值应不小于小规定值的90%
3.3 涂层色差
涂 层 色 差通常由供方确定，需方如有要求应在订货时协商。
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