部分含氟功能制剂的应用

郦 聪 李 建

（浙江氟硅技术研究院，浙江 衢州324004）

随着人们生活水平的不断提高，对生活品质的要求也在不断提高，尤其是家庭生活、个人用品的防污防护领域如电子产品尤其是智能手机的表面防污抗指纹；文物古迹和高端住宅的石材防护；皮革制品的防水防污；车用玻璃、厨具卫浴的防油防污等。含氟化合物由于其优异的防水防油性能、防污性能、耐化学品性能，可以被配制成含氟功能制剂应用于表面处理领域[1-3]。

1 触摸屏用抗指纹剂

近年来，电子产品在生活中的应用日益广泛，以智能手机为代表，屏幕的触摸面板化正在加快。但是，触摸面板裸露的状态使其在使用中容易被指印、皮肤油脂、汗水和化妆品等污染，影响其外观和使用。因此为了改善外观和识别性，对于使指纹不易附着于显示器表面的技术或容易去除污垢的技术要求越来越高，不仅要赋予触摸面板表面良好的防水防油防污层，并且在擦拭时其表面不容易造成损伤，具有良好的耐磨性能。因而往往需要在触摸屏表面喷涂抗指纹剂。

目前常用的抗指纹剂主要成分是带有特殊官能基团的全氟高分子化合物，主要是因为全氟高聚物具有优异的热稳定性能、疏水疏油性能、耐化学品性能等系列理化特性。同时高分子量结构与一般的小分子含氟化合物相比，具有优异的滑动性，特别适合目前以智能手机为代表的智能电子产品操作模式。然而，仅仅将全氟高聚物物理涂敷于玻璃表面，而不与玻璃表面形成化学键和，会出现摩擦耐久性不足的问题。要将有机材料与玻璃等无机材料相结合，往往通过特殊的官能基团，在基材之间形成化学键合，在玻璃表面形成牢固的全氟高聚物涂层[4-6]。如图1所示。

图1 抗指纹剂的耐磨原理Fig 1 Wear-resisting principle of fingerprint resistantagent

目前生产抗指纹剂的公司主要是国外公司如大金、信越、道康宁等，此类产品有较高的技术壁垒，具有极高的附加值。某研究院研发的抗指纹剂产品GA-201，该产品具有耐水耐油耐污性能优异、耐磨性能好、手感爽滑等特点，其性能指标见表1。

2 石材防护剂

天然石材是一种多孔性矿物质，其内部存在大量的微隙和毛细孔，自然环境中的尘埃、酸雨、油污、有色液体以及湿贴施工时的水泥浆水等许多液态物质极容易由于毛细作用渗透至石材内部，对石材制品造成污染、破坏、导致多种病变产生，影响石材外观，进而影响住宅的整体形象。

石材防护剂是一种专门用来保护石材的功能制剂。近年来，由于建筑装饰业的高速发展促进了石材防护行业的快速成长，防护剂市场变得空前繁荣，品种多达几十种并有不断增加之势。目前有机硅类石材防护剂是市场上主要的产品类型，其具有性价比高、防水性能好、综合性能好等特点，但是受其化学组成的限制，防油防污效果较差。而含氟石材防护剂由于优异的防水、防油、防污和耐老化性能，是目前性能最好的防护产品（常用石材防护剂性能对比见表2），适合有特殊要求的石材的表面处理，尤其适合于高端住宅、文物古迹等领域的防护[7-9]。

表1 抗指纹剂GA-201性能指标Tab 1 Performance index of fingerprint resistantagentGA-201

表2 含氟石材防护剂与常见石材防护剂的性能对比Tab 2 Performance contrastof stone protective agent containing fluorine to common

目前国内外生产氟硅石材防护剂的司主要有大金和思康化学。氟硅石材防护虽然性能优异，但价格相对有机硅高很多，目前还不能为市场普遍接受。虽然氟硅石材防护剂市场占有率还很低，但是石材防护总量很大，随着人们对石材性能要求的不断提高，市场占有率将逐渐提高。某研究院开发了一款含氟石材防护剂GS-115，其主要特点是防水防污性能好、耐侯性好、保持石材原有的透气性、颜色和光泽度等（性能指标见表3）。

表3 石材防护剂GS-115的性能指标Tab 3 Performance index of stone protective agentGS-115

3 皮革拒水拒油剂

随着人们生活水平的不断提高，技术含量高的多功能产品越来越受到人们的重视，尤其是旅游、聚餐和运动等活动不断增加，越来越多的皮革制品迫切要求同时具有防水、防油等多功能性能，而又不改变其透气透湿等方面的性能。现在解决方法主要有2类：1)合成革树脂厂使用的拒水拒油剂，一般添加于树脂浆料中，由其所制成的合成革具有较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剂，一般做成喷雾使用，直接喷涂于需要防护的衣物、鞋类、沙发、地毯等用品上，就能获得良好的“三防”效果（见图5），虽然持久性方面略有不足，但是使用方便，尤其适合个人家庭使用。

图2 含氟防护剂的效果展示Fig 2 Results show of fluoride protective agent

目前，“三防”防护剂主要成分为含氟高分子聚合物，含氟聚合物在织物或皮革表面和微孔中形成坚固、持久的涂层，利用含氟聚合物优异的防水防油防污性能，赋予皮革良好的防水防污性能[10-11]。市场上皮革拒水拒油剂主要有大金的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。

某研究院开发了2款含氟“三防”防护剂GL-215和GL-130，分别作为家庭用和生产用皮革拒水拒油剂，其主要特点是防水防油性能优异、不损害皮革和面料、透气透湿等，具体性能指标见表4和表5。

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

表5 生产用皮革拒水拒油剂GL-130性能指标Tab 5 Performance index of leather water and oil repellent GL-130 used in production

4 玻璃防水防污剂

日常生活中，玻璃制品的应用已极为广泛，如车用玻璃、高层建筑的玻璃幕墙、厨房卫浴中的玻璃。在使用一段时间后，玻璃上就会粘附大量的灰尘、油污等污渍影响外观和使用效果，通过简单擦拭往往难以完全清除。目前常见的解决方法是通过玻璃防水防污剂对玻璃进行一定的防水防污处理，避免或减少污渍附着同时污渍也便于清除。

玻璃防水防污剂主要可分为2类。一类是防水剂，主要应用于车用玻璃和建筑玻璃幕墙，此类玻璃使用环境中较少接触油污，因而外观要求如透明度、视线清晰成为主要评价因素。常用的主要是硅类防水剂和氟类防水剂，氟类防水剂是利用含氟化合物镀在玻璃上，在玻璃表面形成含氟涂层，处理后的玻璃与非常干净清洁的玻璃一样，而且起到防止油污、雪、霜附着于玻璃的效果[12-13]。由于其优异的拨水效果、同时兼具一定的防污效果（见图6），因此市场占有率不断增加。

另一类是防水防污剂，主要应用于厨房卫浴领域。此类玻璃使用环境中大量接触油浴，不易粘附油污、油污易于清除成为主要评价因素。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层，其链段中含氟量较高，能有效起到防油防污的效果[14-15]。如图4所示，玻璃右半部分经过处理后，墨水难以粘附，同时经过简单擦拭后就能将墨水清除。

图3 玻璃防水剂效果展示Fig 3 Results show of glasswaterproofing agent

图4 玻璃防水防污剂效果展示Fig 4 Results show of glasswaterproof antifouling agent

目前市场中玻璃防水防污剂种类繁多，性能各异，但客户评价较好的几款产品基本都是国外公司的产品。针对这种情况，某研究院以纯度＞97%氟硅烷为起始原料，分别针对玻璃防水领域和玻璃防水防污领域，研发了2款玻璃防水防污剂GF-101和GF-201，具有防水效果好、持久性能好、使用简单等特点，具体参数见表6。

表6 玻璃防水防污剂性能指标Tab 6 Performance index of glasswaterproof antifouling agent

5 小结

随着人们生活水平的不断提高，其对防水防油防污的要求也在不断增加，含氟功能制剂的应用也将日益广泛，具有广阔的市场前景。因此，开发“三防”性能优异、性能持久性好、安全环保、使用方便的含氟功能制剂将成为各氟化工企业的发展重点之一。

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