部分含氟功能制劑的應(yīng)用

酈 聰 李 建

（浙江氟硅技術(shù)研究院，浙江 衢州324004）

隨著人們生活水平的不斷提高，對生活品質(zhì)的要求也在不斷提高，尤其是家庭生活、個人用品的防污防護領(lǐng)域如電子產(chǎn)品尤其是智能手機的表面防污抗指紋；文物古跡和高端住宅的石材防護；皮革制品的防水防污；車用玻璃、廚具衛(wèi)浴的防油防污等。含氟化合物由于其優(yōu)異的防水防油性能、防污性能、耐化學(xué)品性能，可以被配制成含氟功能制劑應(yīng)用于表面處理領(lǐng)域[1-3]。

1 觸摸屏用抗指紋劑

近年來，電子產(chǎn)品在生活中的應(yīng)用日益廣泛，以智能手機為代表，屏幕的觸摸面板化正在加快。但是，觸摸面板裸露的狀態(tài)使其在使用中容易被指印、皮膚油脂、汗水和化妝品等污染，影響其外觀和使用。因此為了改善外觀和識別性，對于使指紋不易附著于顯示器表面的技術(shù)或容易去除污垢的技術(shù)要求越來越高，不僅要賦予觸摸面板表面良好的防水防油防污層，并且在擦拭時其表面不容易造成損傷，具有良好的耐磨性能。因而往往需要在觸摸屏表面噴涂抗指紋劑。

目前常用的抗指紋劑主要成分是帶有特殊官能基團的全氟高分子化合物，主要是因為全氟高聚物具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性能、疏水疏油性能、耐化學(xué)品性能等系列理化特性。同時高分子量結(jié)構(gòu)與一般的小分子含氟化合物相比，具有優(yōu)異的滑動性，特別適合目前以智能手機為代表的智能電子產(chǎn)品操作模式。然而，僅僅將全氟高聚物物理涂敷于玻璃表面，而不與玻璃表面形成化學(xué)鍵和，會出現(xiàn)摩擦耐久性不足的問題。要將有機材料與玻璃等無機材料相結(jié)合，往往通過特殊的官能基團，在基材之間形成化學(xué)鍵合，在玻璃表面形成牢固的全氟高聚物涂層[4-6]。如圖1所示。

圖1 抗指紋劑的耐磨原理Fig 1 Wear-resisting principle of fingerprint resistantagent

目前生產(chǎn)抗指紋劑的公司主要是國外公司如大金、信越、道康寧等，此類產(chǎn)品有較高的技術(shù)壁壘，具有極高的附加值。某研究院研發(fā)的抗指紋劑產(chǎn)品GA-201，該產(chǎn)品具有耐水耐油耐污性能優(yōu)異、耐磨性能好、手感爽滑等特點，其性能指標見表1。

2 石材防護劑

天然石材是一種多孔性礦物質(zhì)，其內(nèi)部存在大量的微隙和毛細孔，自然環(huán)境中的塵埃、酸雨、油污、有色液體以及濕貼施工時的水泥漿水等許多液態(tài)物質(zhì)極容易由于毛細作用滲透至石材內(nèi)部，對石材制品造成污染、破壞、導(dǎo)致多種病變產(chǎn)生，影響石材外觀，進而影響住宅的整體形象。

石材防護劑是一種專門用來保護石材的功能制劑。近年來，由于建筑裝飾業(yè)的高速發(fā)展促進了石材防護行業(yè)的快速成長，防護劑市場變得空前繁榮，品種多達幾十種并有不斷增加之勢。目前有機硅類石材防護劑是市場上主要的產(chǎn)品類型，其具有性價比高、防水性能好、綜合性能好等特點，但是受其化學(xué)組成的限制，防油防污效果較差。而含氟石材防護劑由于優(yōu)異的防水、防油、防污和耐老化性能，是目前性能最好的防護產(chǎn)品（常用石材防護劑性能對比見表2），適合有特殊要求的石材的表面處理，尤其適合于高端住宅、文物古跡等領(lǐng)域的防護[7-9]。

表1 抗指紋劑GA-201性能指標Tab 1 Performance index of fingerprint resistantagentGA-201

表2 含氟石材防護劑與常見石材防護劑的性能對比Tab 2 Performance contrastof stone protective agent containing fluorine to common

目前國內(nèi)外生產(chǎn)氟硅石材防護劑的司主要有大金和思康化學(xué)。氟硅石材防護雖然性能優(yōu)異，但價格相對有機硅高很多，目前還不能為市場普遍接受。雖然氟硅石材防護劑市場占有率還很低，但是石材防護總量很大，隨著人們對石材性能要求的不斷提高，市場占有率將逐漸提高。某研究院開發(fā)了一款含氟石材防護劑GS-115，其主要特點是防水防污性能好、耐侯性好、保持石材原有的透氣性、顏色和光澤度等（性能指標見表3）。

表3 石材防護劑GS-115的性能指標Tab 3 Performance index of stone protective agentGS-115

3 皮革拒水拒油劑

隨著人們生活水平的不斷提高，技術(shù)含量高的多功能產(chǎn)品越來越受到人們的重視，尤其是旅游、聚餐和運動等活動不斷增加，越來越多的皮革制品迫切要求同時具有防水、防油等多功能性能，而又不改變其透氣透濕等方面的性能。現(xiàn)在解決方法主要有2類：1)合成革樹脂廠使用的拒水拒油劑，一般添加于樹脂漿料中，由其所制成的合成革具有較好的防水防油性能和耐水解性能；2)家庭使用型皮革拒水拒油劑，一般做成噴霧使用，直接噴涂于需要防護的衣物、鞋類、沙發(fā)、地毯等用品上，就能獲得良好的“三防”效果（見圖5），雖然持久性方面略有不足，但是使用方便，尤其適合個人家庭使用。

圖2 含氟防護劑的效果展示Fig 2 Results show of fluoride protective agent

目前，“三防”防護劑主要成分為含氟高分子聚合物，含氟聚合物在織物或皮革表面和微孔中形成堅固、持久的涂層，利用含氟聚合物優(yōu)異的防水防油防污性能，賦予皮革良好的防水防污性能[10-11]。市場上皮革拒水拒油劑主要有大金的UNIDYNE系列、3M公司的Scotchgard Fc系列以及日本旭硝子公司的AsahtGuard AG系列。

某研究院開發(fā)了2款含氟“三防”防護劑GL-215和GL-130，分別作為家庭用和生產(chǎn)用皮革拒水拒油劑，其主要特點是防水防油性能優(yōu)異、不損害皮革和面料、透氣透濕等，具體性能指標見表4和表5。

表4 家庭用皮革拒水拒油劑GL-215性能指標Tab 4 Performance index of leather water and oil repellent GL-215 used in family

表5 生產(chǎn)用皮革拒水拒油劑GL-130性能指標Tab 5 Performance index of leather water and oil repellent GL-130 used in production

4 玻璃防水防污劑

日常生活中，玻璃制品的應(yīng)用已極為廣泛，如車用玻璃、高層建筑的玻璃幕墻、廚房衛(wèi)浴中的玻璃。在使用一段時間后，玻璃上就會粘附大量的灰塵、油污等污漬影響外觀和使用效果，通過簡單擦拭往往難以完全清除。目前常見的解決方法是通過玻璃防水防污劑對玻璃進行一定的防水防污處理，避免或減少污漬附著同時污漬也便于清除。

玻璃防水防污劑主要可分為2類。一類是防水劑，主要應(yīng)用于車用玻璃和建筑玻璃幕墻，此類玻璃使用環(huán)境中較少接觸油污，因而外觀要求如透明度、視線清晰成為主要評價因素。常用的主要是硅類防水劑和氟類防水劑，氟類防水劑是利用含氟化合物鍍在玻璃上，在玻璃表面形成含氟涂層，處理后的玻璃與非常干凈清潔的玻璃一樣，而且起到防止油污、雪、霜附著于玻璃的效果[12-13]。由于其優(yōu)異的撥水效果、同時兼具一定的防污效果（見圖6），因此市場占有率不斷增加。

另一類是防水防污劑，主要應(yīng)用于廚房衛(wèi)浴領(lǐng)域。此類玻璃使用環(huán)境中大量接觸油浴，不易粘附油污、油污易于清除成為主要評價因素。其主要成分是含氟高分子聚合物，在玻璃表面形成致密的含氟涂層，其鏈段中含氟量較高，能有效起到防油防污的效果[14-15]。如圖4所示，玻璃右半部分經(jīng)過處理后，墨水難以粘附，同時經(jīng)過簡單擦拭后就能將墨水清除。

圖3 玻璃防水劑效果展示Fig 3 Results show of glasswaterproofing agent

圖4 玻璃防水防污劑效果展示Fig 4 Results show of glasswaterproof antifouling agent

目前市場中玻璃防水防污劑種類繁多，性能各異，但客戶評價較好的幾款產(chǎn)品基本都是國外公司的產(chǎn)品。針對這種情況，某研究院以純度＞97%氟硅烷為起始原料，分別針對玻璃防水領(lǐng)域和玻璃防水防污領(lǐng)域，研發(fā)了2款玻璃防水防污劑GF-101和GF-201，具有防水效果好、持久性能好、使用簡單等特點，具體參數(shù)見表6。

表6 玻璃防水防污劑性能指標Tab 6 Performance index of glasswaterproof antifouling agent

5 小結(jié)

隨著人們生活水平的不斷提高，其對防水防油防污的要求也在不斷增加，含氟功能制劑的應(yīng)用也將日益廣泛，具有廣闊的市場前景。因此，開發(fā)“三防”性能優(yōu)異、性能持久性好、安全環(huán)保、使用方便的含氟功能制劑將成為各氟化工企業(yè)的發(fā)展重點之一。

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