塑膠氟碳表面活性劑及其在水性塑膠塗料中的應用
在環境保護的浪潮中，塗料水性化是一個重要的潮流和途徑。然而由於水性塗料的光澤、附著力、耐水性以及流平潤濕性與溶劑型塗料相比還有一定的差距，所以在工業塗料及其他特種塗料中，溶劑型塗料仍佔有絕大部分市場。但是隨著保護環境和有效利用石油資源的意識不斷提高，使得水性化成為塗料行業不可逆轉的趨勢，解決技術問題是塗料行業水性化的關鍵所在。本文著重介紹氟碳表面活性劑在水性塗料特別是水性塑膠塗料中的應用，希望能夠對水性塑膠塗料的推廣有所幫助。


從技術角度分析，水性塑膠塗料的開發有3個難點，包括：

(1)潤濕流平性問題。

塑膠是由非極性的碳氫類不飽和低分子聚合而成，表面張力很低，使用一般的碳氫類或有機矽類的表面活性劑很難潤濕塑料表面，從而出現縮邊或者橘皮現象。而且塑料表面常常有脫模劑的存在，使得水性塗料很難潤濕鋪展，導致形成縮孔。

(2)附著力的問題。

最常規的塑膠基材，包括PE、PP、ABS、PC等等。從目前水性樹脂的技術發展來看，在ABS和PC上，水性塑膠塗料的附著力已經不是問題。使用氟碳表面活性劑能夠進一步增強附著力和抗刮擦的能力。而對於PP、PE來講，僅僅通過添加氟碳表面活性劑是不能夠解決問題的。解決方法往往是先使用塑膠底材專用的附著力促進劑先處理一遍，然後再塗水性塑膠塗料。

(3)鋁银浆的問題。

塑膠塗料中目前最大的品種就是銀粉漆。對於溶劑型塗料而言，銀粉漆的技術很成熟而對於水性塗料，银浆的價格和在塗料乾燥過程中的定向確實是很大的問題。國產的水性鋁银浆用於建築用水性金屬塗料還可以，如果用到塑膠表面就不行了，用於塑膠表面的鋁银浆基本上還是被幾家外國公司所壟斷。另一方面，即使是好的鋁银浆如果定向不好，也不能夠發揮作用。由於氟碳表面活性劑特殊的表面張力效果，能夠在水性塗料乾燥的過程中持續地發揮作用，幫助银浆定向。除了上面提到的3個方面，氟碳表面活性劑還能夠幫助提高水性塑膠塗料的耐水耐溶劑性。由於降低了塗膜的表面摩擦係數，還可以增加塗膜的抗刮擦性。對於一些需要烘烤的水性塑膠塗料，在高溫條件下也能夠發揮很好的作用。由於塑膠表面張力低的特點，氟碳表面活性劑一般需要添加到千分之一的固體分含量才能夠很好地發揮作用。

3氟碳表面活性劑使用時的注意事項

以3MFluoradFC-4430為例：

(1)添加量。

氟碳表面活性劑的價格較高，如果是100%有效含量的全氟碳表面活性劑市場價格都在1000元/kg以上。但是，氟碳表面活性劑的添加量也非常少，相比較於碳氫類1%和有機矽類4‰∼6‰的添加量，氟碳表面活性劑的添加量只有0.5‰∼1‰。這樣算下來，配方中會增加0.7∼1.4元左右的成本，比使用碳氫類的表面活性劑或者有機矽類的表面活性劑略高一點，但卻提高了產品檔次。

(2)使用方法。

對於100%固含量的氟碳表面活性劑，在溫度較低的情況下一般是蠟黃色的固體，需要先加熱熔化後使用。使用前，最好先使用極性醇醚類溶劑配製成9.1%的溶液，以便於精確添加。在配製稀釋溶液時只需要輕輕攪拌，以免產生氣泡。添加最好在調漆階段加入體系當中。

(3)環保性問題。

談到氟相關的產品，前一段時間，美國環保署(EPA)發表的有關全氟辛酸胺(PFOA)的聲明。全氟辛酸胺(PFOA)對人體和自然環境可能存在潛在的毒性，有些廠家已經開發了替代的產品。 2000年5月，3M工廠主動停止了全氟辛酸胺的生產。目前3M公司的產品只含有4個碳原子氟碳基的全氟丁基類氟碳表面活性劑，是按照美國環保署(EPA)檢測準則來製造和銷售的。

(4)重塗性問題。

3MFluoradFC-4430在任何配方體系裡，無論在怎樣的成膜條件下，都不會發生第二次或多次塗裝之間咬底和粘附不良等現象。當然，如果使用不同的塗料塗裝，那問題就另當別論了。

(5)相容性問題。

1氟碳表面活性劑的特性

氟碳表面活性劑具有普通碳氫表面活性劑不具備的3種特徵：①極強的表面活性。在水中只要很低的濃度就能夠有效地降低水的表面張力，提高了水性體系的濕潤性和滲透性，且氟碳鏈同時具有憎水性和憎油性。 ②極好的穩定性。 ③生產成本高。在水性塗料中，氟碳表面活性劑可改善塗料對基材的潤濕性、流平性、防水性，提高耐沾污性、抗粘連性、附著力和光澤，並具有高溫活性穩定性(150 ∼200℃)。

2氟碳表面活性劑在水性塑膠塗料中的使用

氟碳表面活性劑在各種水性塗料中都能夠發揮一定的作用，然而目前的實際應用卻不是很多，原因有2個：一是氟碳表面活性劑的價格較高，一些低檔的水性塗料不用這種產品二是由於使用在木材或金屬的表面，塗料和底材的表面張力差不是很大，所以使用一般的碳氫類或者有機矽的表面活性劑就能夠解決問題，沒有必要使用價格較高的氟碳表面活性劑。然而對於水性塑膠塗料情況卻不一樣。一方面，目前市場上的主流塑膠塗料產品均是採用溶劑型的丙烯酸體系，產品的價格較高，給水性塑膠塗料的發展創造了空間。另一方面，由於塑膠表面極低的表面張力，使用傳統的表面活性劑不能夠解決問題。因此，在水性塑膠塗料中應用氟碳表面活性劑效果最明顯，也最具有意義。

由於氟碳表面活性劑本身的穩定性，特別是非離子型的氟碳表面活性劑，幾乎不與任何強酸和強鹼反應。在各種樹脂體系中，包括丙烯酸、聚氨酯、氨基和環氧體系中，均能夠很好地發揮作用。而且對配方中的增稠劑、分散劑和消泡劑有協同作用。

表面張力越低的底材，使用氟碳表面活性劑越有價值。由於塑膠表面張力極低，水性塑膠塗料的體系中，選用氟碳表面活性劑幾乎是必不可少的。就市場而言，目前國內生產水性塑膠塗料的公司還較少，絕大部分仍處在配方的研發階段，但是水性塑膠塗料的前景十分廣闊。據報導，韓國的三星公司已經決定，到2008年底在所有的三星手機上使用水性塑膠塗料，我們相信其他的手機廠商也會相應跟上。對於一些出口產品，由於歐美執行更為嚴格的環保標準，越來越多的出口產品中會使用到水性塑膠塗料。

最後還要說明一點，氟碳表面活性劑雖然可以幫助解決很多水性塑膠塗料在應用上的問題，但並不是萬能的。成膜物質的性能是決定水性塑膠塗料各項性能的最根本因素，水性塑膠塗料的推廣首先還是依賴於樹脂技術的發展，正確的配方和生產工藝以及施工方法都可以提高水性塑膠塗料的性能，而氟碳表面活性劑的使用能夠為水性塑膠塗料的推廣助一臂之力。