3 涂氟背板發(fā)展機(jī)遇及氟碳涂料的技術(shù)研究

3.1 高分子柔性背板中氟碳涂料的技術(shù)發(fā)展

近年來(lái)，組件企業(yè)將降本的壓力紛紛轉(zhuǎn)嫁給組件材料供應(yīng)商，迫使材料企業(yè)特別是背板企業(yè)面臨材料技術(shù)更新的壓力和選擇。以氟碳涂料作為 PET 基材保護(hù)層的涂氟型背板材料（CPC、XFC）已逐漸成為主流，其工藝技術(shù)、成本和價(jià)格比傳統(tǒng) TPT 型背板更具優(yōu)勢(shì)，將在未來(lái)占據(jù)背板市場(chǎng)的重要位置。 氟碳涂料的綜合成本比氟膜低，同時(shí)具有極佳的耐候性，能保證組件 25年以上的使用壽命，目前還沒(méi)有一種新材料具有這種優(yōu)勢(shì)并進(jìn)行取代。因而在涂氟型高分子柔性背板中，耐候?qū)拥姆纪苛稀⒎紭?shù)脂是研究的熱點(diǎn)。針對(duì)光伏應(yīng)用領(lǐng)域（如圖 2、表 1、表 2）展開(kāi)研究，需提升氟碳涂料、氟碳樹(shù)脂的性能和功能性。現(xiàn)有氟碳涂料、氟碳樹(shù)脂主要采用可交聯(lián)固化型，即在氟樹(shù)脂中引入—OH、—COOH、雙鍵等官能團(tuán)，使之可與異氰酸酯、三聚氰胺和氨基樹(shù)脂等進(jìn)行加熱交聯(lián)成膜或微波、電子束固化成膜。相信經(jīng)過(guò)技術(shù)革新，以這些氟碳涂料改進(jìn)的背板材料將具有更優(yōu)異的功能和更環(huán)保的應(yīng)用。


氟碳彩鋼板該產(chǎn)品積累了三十多年的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)涂料采用專利配方, Kynar Kynar5000,無(wú)機(jī)陶瓷顏料,每一種新的原料都必須經(jīng)過(guò)佛羅里達(dá)十年曝曬證明才能商業(yè)使用,從而使產(chǎn)品質(zhì)量得到可靠保證。美國(guó) Fitzpartrick核電站廠房彩板采用熱鍍鋅基板,涂上含70%樹(shù)脂的氟碳涂料。1971年建成至今不僅表面及基板完好,而且色彩依舊。寶鋼氟碳涂料的供應(yīng)商為世界上較早的也是較大的氟碳涂料公司之一,提供20年涂層質(zhì)量保證,保證20年內(nèi)涂層不脫落,不粉化。

混凝土基體表面狀態(tài)直接影響涂層與基面的附著力，進(jìn)而影響涂層的防護(hù)效果和壽命。涂裝前應(yīng)盡可能保證混凝土外表面處于面干狀態(tài)(表面含水量不宜大于6%)，目測(cè)混凝土表面應(yīng)無(wú)潮濕痕跡，手觸時(shí)無(wú)潮濕感。混凝土養(yǎng)護(hù)齡期不少于28 d。

混凝土基體應(yīng)保持清潔，必須對(duì)混凝土進(jìn)行良好的基面處理。基面處理宜使用打磨機(jī)或噴砂工藝進(jìn)行清潔，徹底去除混凝土表面殘留的養(yǎng)護(hù)劑、水泥漿、尖角、碎屑、苔蘚、油污等污染物及其他松散附著物。打磨完成后，可以用高壓清潔淡水(壓力不小于20 MPa)對(duì)混凝土表面進(jìn)行清洗，清洗后應(yīng)自然干燥72 h。

當(dāng)混凝土基體有蜂窩、露石以及大于0.2 mm的裂縫時(shí)，應(yīng)對(duì)基體進(jìn)行修補(bǔ)，噴涂修補(bǔ)后混凝土基體的養(yǎng)護(hù)齡期不得少于14 d。

3.2 涂裝環(huán)境要求

噴涂時(shí)混凝土基體的表面溫度應(yīng)在4～40 ℃，并高于露點(diǎn)溫度至少3 ℃，環(huán)境的相對(duì)濕度不宜超過(guò)85%，現(xiàn)場(chǎng)不允許有明火，且保持通風(fēng)條件。環(huán)境溫度低于5 ℃或高于40 ℃，風(fēng)力大于4級(jí)或有降雨時(shí)，不得施工。

3.3 涂裝過(guò)程要求

涂裝可采用刷涂、輥涂或噴涂方式進(jìn)行作業(yè)。涂裝過(guò)程應(yīng)滿足以下要求：

1)涂料使用時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品說(shuō)明的組分?jǐn)?shù)和配合比進(jìn)行混合。必要時(shí)可使用稀釋劑對(duì)涂料進(jìn)行稀釋，稀釋劑添加比例不得超過(guò)原涂料質(zhì)量的5%。

2)底涂涂裝時(shí)應(yīng)使混凝土表面達(dá)到飽和滲透狀態(tài)，即混凝土表面應(yīng)能明顯觀察到底涂材料殘留的液膜。

3)涂裝時(shí)應(yīng)控制涂料用量，盡量避免流掛現(xiàn)象出現(xiàn)。

4)各涂層間的涂裝間隔時(shí)間不得超過(guò)48 h。

5)噴涂的空氣應(yīng)干凈，無(wú)油無(wú)水，空氣壓力控制在0.4～0.6 MPa。

6)涂裝過(guò)程中注意成品保護(hù)，下道工序施工時(shí)要確保對(duì)上道工序的成品無(wú)損壞和污染。

7)各個(gè)涂層要涂裝到位，不得漏涂。

3.4 養(yǎng)護(hù)

為避免涂裝效果受到影響，混凝土結(jié)構(gòu)表面涂裝完畢后6 h內(nèi)不得直接與水接觸。

4 質(zhì)量評(píng)價(jià)
當(dāng)施工結(jié)束后，應(yīng)對(duì)涂層的厚度和附著力進(jìn)行測(cè)定[10]，以衡量涂層的施工質(zhì)量。具體如下：

1)涂裝完成后7 d，應(yīng)進(jìn)行涂層干膜厚度測(cè)定。涂層體系總干膜平均厚度應(yīng)≥210 μm，總干膜較小厚度應(yīng)≥189 μm。當(dāng)不符合上述要求時(shí)，應(yīng)根據(jù)情況進(jìn)行局部或全面補(bǔ)涂，直至達(dá)到要求的厚度。涂層厚度檢測(cè)應(yīng)符合“90-10”原則，即允許有10%的讀數(shù)低于規(guī)定值，但每一單獨(dú)讀數(shù)不得低于規(guī)定值的90%。

2)涂裝完成后7 d，應(yīng)使用膠帶法進(jìn)行涂層附著力檢測(cè)。在確保涂層表面清潔的情況下，在涂層表面做2道切口，每道約40 mm長(zhǎng)，2道切口以較小的30°～45°角在其中心附近相交。做切口時(shí)，使用直尺并均勻透過(guò)涂層一直用力切到底材上。按均勻速度撕下一段黏結(jié)強(qiáng)度為(10±1)N/25 mm的膠粘帶，除去較前面一段，前后剪下約75 mm的膠粘帶。把該膠粘帶的中心點(diǎn)放在切口的交點(diǎn)上，并沿著較小的角向同一方向延伸。用手指將切口區(qū)域內(nèi)的膠粘帶弄平。透明膠粘帶下的顏色可以用來(lái)表示膠粘帶與涂層是否已完全粘牢。在貼上膠粘帶5 min內(nèi)，拿住膠粘帶懸空的一端，并將其翻轉(zhuǎn)到盡可能接近180°的位置上，迅速地將膠粘帶撕下。檢查切口區(qū)域的涂層與混凝土基底或與前一道涂層分離的情況，分離程度在任一邊上≤1.6 mm為合格。

5 效益分析
5.1 經(jīng)濟(jì)效益

采用本技術(shù)時(shí)建造成本會(huì)有所提高，但相比于涂層材料的費(fèi)用而言，結(jié)構(gòu)自身受到腐蝕而造成的維修和更新費(fèi)用更為巨大。在嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下，未經(jīng)防腐蝕處理的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有效服役時(shí)間遠(yuǎn)低于經(jīng)防腐蝕處理后的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。部分未經(jīng)防腐蝕處理的結(jié)構(gòu)物在服役3～4年后就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的破壞情況，必須進(jìn)行維修處理。而經(jīng)防腐蝕處理后的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)一般是可以持續(xù)服役的。所以，隨著結(jié)構(gòu)物服役時(shí)間的延長(zhǎng)，采用本技術(shù)的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)會(huì)愈加明顯。對(duì)處于嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)而言，從全壽命期的角度來(lái)考慮經(jīng)濟(jì)效益，采用強(qiáng)化措施的結(jié)構(gòu)物在全壽命期內(nèi)總費(fèi)用比普通工程要低得多。

5.2 環(huán)保和節(jié)能效益

一方面，本技術(shù)中使用的材料本身為環(huán)保性材料，另一方面，由于采用防護(hù)處理而減少了對(duì)混凝土本體進(jìn)行的維修作業(yè)，這大幅減少了維修施工對(duì)環(huán)境的影響和污染，并節(jié)約了能源。

5.3 社會(huì)效益

采用防護(hù)處理，一方面提高了結(jié)構(gòu)物的美觀性，另一方面也減少了后續(xù)維修作業(yè)的影響，社會(huì)效益明顯。

6 結(jié)語(yǔ)
相較于后期修復(fù)而言，混凝土表面氟碳涂層技術(shù)在安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、節(jié)能和社會(huì)效益方面均具有優(yōu)勢(shì)，已成功應(yīng)用于高溫高濕強(qiáng)腐蝕海洋環(huán)境下的混凝土表面防護(hù)工程中，實(shí)際防護(hù)效果良好。該技術(shù)大幅提升了鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性，為其長(zhǎng)期安全服役提供了保證。

氟碳彩鋼板
合理的選材不僅可以滿足使用要求,而且可以較大限度地降低成本。如果選材不當(dāng),其結(jié)果可能是材料性能超過(guò)了使用要求,造成不必要的浪費(fèi),也可能是達(dá)不到使用要求,造成降級(jí)或無(wú)法使用。因此,用戶應(yīng)高度重視合理選材的重要性,必要時(shí)請(qǐng)與我們聯(lián)系。彩涂板的選擇主要指力學(xué)性能、基板類型(鍍層種類和鍍層重量、正面涂層性能和反面涂層性能的選擇。用途、環(huán)境腐蝕性、使用壽命、耐久性、加工方式和變形程度等是選材時(shí)應(yīng)考慮的重要因素。
力學(xué)性能、基板類型和鍍層重量的選擇
力學(xué)性能主要依據(jù)用途、加工方式和變形程度等因素進(jìn)行選擇。例如,建筑物的屋面板通常不承重,且加工時(shí)變形不復(fù)雜,通常選用TDC51D即可。對(duì)于變形程度比較大的零件,應(yīng)選擇TDC52D、TDC53D這樣成形性好的材料。而對(duì)于有承重要求的構(gòu)件,就應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇合適的結(jié)構(gòu)鋼,如TS280GD、TS350GD等。彩涂板常用的加工方式有剪切
針對(duì)在濕熱海洋環(huán)境下長(zhǎng)期服役的鐵路混凝土，設(shè)計(jì)了表面氟碳涂層成套體系，明確了涂層體系應(yīng)用技術(shù)要求，在此基礎(chǔ)上規(guī)范了施工措施并完善了質(zhì)量評(píng)價(jià)體系，實(shí)現(xiàn)了涂層防護(hù)成套技術(shù)在相應(yīng)工況下的成功應(yīng)用。效益分析表明，涂層技術(shù)的應(yīng)用降低了鐵路混凝土的全壽命期維修費(fèi)用，兼具環(huán)保和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞 材料工程;鐵路混凝土；氟碳涂層；應(yīng)用技術(shù)；海洋環(huán)境；耐久性

隨著我國(guó)對(duì)海洋開(kāi)發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各類碼頭、跨海大橋、人工島等海洋工程基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)數(shù)量正在逐漸增加。鋼筋混凝土由于具有易澆注、耐沖擊、耐磨等優(yōu)良性能以及較低的工程造價(jià)，成為進(jìn)行此類設(shè)施建設(shè)的可以選擇形式。但鋼筋混凝土在海洋環(huán)境下服役時(shí)面臨著較嚴(yán)重的鋼筋銹蝕等腐蝕問(wèn)題，易導(dǎo)致結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、失效，縮短結(jié)構(gòu)使用壽命[1]。為保證安全服役，必須對(duì)已發(fā)生腐蝕的結(jié)構(gòu)進(jìn)行修復(fù)，但技術(shù)難度與所需資金均十分巨大。因此，人們對(duì)處于嚴(yán)重腐蝕環(huán)境下的鋼筋混凝土越來(lái)越多地采取事前防護(hù)措施以提升其耐久性，從而降低全壽命周期的成本[2-3]。

海南省處于典型的高溫、高濕、強(qiáng)腐蝕等多腐蝕因素耦合作用的海洋環(huán)境下，其區(qū)域內(nèi)鋼筋混凝土的腐蝕問(wèn)題更為突出，對(duì)效果顯著、實(shí)施簡(jiǎn)便、作用持久的混凝土耐久性提升技術(shù)措施的需求更加迫切。在諸多技術(shù)措施中，混凝土表面涂層技術(shù)較為簡(jiǎn)單有效，不僅可以應(yīng)用到新建結(jié)構(gòu)上，還可以應(yīng)用于已有結(jié)構(gòu)的修復(fù)[4-8]。本文主要介紹成功應(yīng)用于新建海南西環(huán)鐵路提升混凝土耐久性的表面氟碳防腐蝕涂層技術(shù)。

1 工程概況
新建海南西環(huán)鐵路始于既有西環(huán)鐵路海口站，終于三亞站，線路走向沿海南西部沿海地段，正線全長(zhǎng)345 km，設(shè)計(jì)時(shí)速200 km，為I級(jí)雙線鐵路。在西環(huán)鐵路中段，位于海南省儋州市與昌江縣境內(nèi)的珠碧江雙線特大橋全長(zhǎng) 3 991 m，橋位與北部灣入海口不足5 km。由于海水倒灌影響，環(huán)境腐蝕作用異常嚴(yán)重，其中，氯鹽環(huán)境的作用等級(jí)為L(zhǎng)3，化學(xué)侵蝕環(huán)境的作用等級(jí)為H4，鹽晶結(jié)晶破壞環(huán)境的作用等級(jí)為Y4，并存在大于Y4等級(jí)的高硫酸鹽含量的極端嚴(yán)重腐蝕環(huán)境，必須對(duì)相應(yīng)環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐蝕強(qiáng)化處理，提升混凝土耐久性。



基本特點(diǎn)
1.重量輕：10-14千克/平方米，相當(dāng)于磚墻的1/30。
2.隔熱保溫：芯材導(dǎo)熱系數(shù)： λ<=0.041w/mk。
3.強(qiáng)度高：可作天花圍護(hù)結(jié)構(gòu)板材承重，抗彎抗壓；一般房屋不用梁柱。
4.色澤鮮艷：無(wú)需表面裝飾，彩色鍍鋅鋼板防腐層保持期在10-15年。
5.安裝靈活快捷：施工周期可縮短40%以上。
6.氧指數(shù)：(OI)32.0(省消防產(chǎn)品質(zhì)檢站)。
氟碳彩板的用途
PVDF氟碳涂層為現(xiàn)有建筑涂層中的良好,為公認(rèn)的具有較好保護(hù)作用的有機(jī)涂層,能保證金屬建筑板幾十年不受損害,并始終保持美麗的顏色。從1965年進(jìn)入市場(chǎng)起,氟碳涂層在世界各地的建筑物經(jīng)歷了30多年的日曬風(fēng)吹雨打,始終保持完美無(wú)損。PVDF為聚偏氟乙烯。氟原子較大的電負(fù)性能形成十分穩(wěn)固的氟碳鍵,加上其分子獨(dú)特的對(duì)稱性,使pvDF具有超常的穩(wěn)定性,獨(dú)特的抗紫外光光解性能及優(yōu)異的絕緣性能和機(jī)械性能。
氟碳彩鋼板精包裝
寶鋼氟碳彩涂卷產(chǎn)品積累了三十多年的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，涂料采用專利配方，KYNAR500或KYNAR5000，無(wú)機(jī)陶瓷顏料，每一種新的原料都必須經(jīng)過(guò)佛羅里達(dá)十年暴曬證明才能商業(yè)使用，從而使產(chǎn)品質(zhì)量得到保證，美國(guó)Fitzpartrick核電站廠房彩板采用熱鍍鋅基板，涂上含70%樹(shù)脂的氟碳涂料。1971年建成至今表面及基板完好，而且色彩依舊。寶鋼氟碳涂料的供應(yīng)商為世界上早的也是大的氟碳涂料公司之一，提供20年涂層質(zhì)量保證，保證20年內(nèi)涂層不脫落，不粉化。
彩鋼板:是指彩涂鋼板，彩涂鋼板是一種帶有有機(jī)涂層的鋼板，具有耐蝕性好，色彩鮮艷，外觀美觀，加工成型方便及具有鋼板原有的強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)而且成本較低等特點(diǎn)。
寶鋼彩涂板可訂貨基板:熱鍍鋅、鍍鋁鋅、鋁材、電鍍鋅、冷軋.
檢驗(yàn)項(xiàng)目標(biāo) 準(zhǔn)檢驗(yàn)依據(jù)涂料及漆膜外觀滿足標(biāo)準(zhǔn)色卡的色差范圍 GB/T3181—2008漆膜顏色標(biāo)準(zhǔn)固體含量≥55% GB1725—1979涂料固化含量測(cè)定法可溶物含氟量≥24% HG/T3792—2005交聯(lián)型氟樹(shù)脂涂料附著力(拉開(kāi)法)≥6MPa GB/T5210—2006色漆和清漆拉開(kāi)法附著力試驗(yàn)表干時(shí)間(25℃)≤4h GB1728—1979漆膜、膩?zhàn)幽じ稍飼r(shí)間測(cè)定法實(shí)干時(shí)間(25℃)≤24h細(xì) 度≤35μm GB1724—1979涂料細(xì)度測(cè)定法柔韌性1mm GB1750—1979涂料流平性測(cè)定法沖擊強(qiáng)度≥50cm GB/T1732—1993漆膜耐沖擊測(cè)定法耐酸性(10%H2SO4)240h無(wú)異常 GB/T9274—1988色漆和清漆耐液體介質(zhì)的測(cè)定耐堿性(10%NaOH)240h無(wú)異常抗氯離子滲透性(活動(dòng)涂層抗氯離子的滲透性試驗(yàn)，30d)≤50×10-3mg/(cm2·d) JT/T695—2007混凝土橋梁結(jié)構(gòu)表面涂層防腐蝕技術(shù)條件耐磨性(1kg·500r)≤005g GB1768—1979漆膜耐磨性測(cè)定法抗拉強(qiáng)度≥10MPa GB/T528—2009硫化橡膠或熱塑性橡膠拉伸應(yīng)力應(yīng)變性能的測(cè)定斷裂伸長(zhǎng)率≥100%耐紫外老化保光率(6000h)≥70% GB/T14522—2008機(jī)械工業(yè)產(chǎn)品用塑料、涂料、橡膠材料人工氣候老化試驗(yàn)方法熒光紫外燈

2.3 氟碳涂層體系配套方案

依據(jù)腐蝕環(huán)境作用等級(jí)，并經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與調(diào)整，確定了適用于高溫高濕強(qiáng)腐蝕海洋環(huán)境下的防腐蝕氟碳涂層體系配套方案，見(jiàn)表2。

表2 防腐蝕氟碳涂層體系配套方案


產(chǎn)品類別涂裝道數(shù)干膜厚度/μm參考用量/(kg/m2)滲透性環(huán)氧封閉底漆240～60012～020環(huán)氧云鐵中間漆1～2100～150030～045氟碳面漆270～100025～035

3 施工措施
3.1 基底要求



氟碳彩鋼板（聚偏氟乙烯PolyvinylideneFluoride)

PVDF氟碳涂層彩涂板為現(xiàn)有建筑彩涂板當(dāng)中的，為公認(rèn)的具有好保護(hù)作用的有機(jī)涂層，能保證金屬建筑板幾十年不受損害，并始終保持美麗的顏色。從1965年進(jìn)入市場(chǎng)起，氟碳涂層在世界各地的建筑物經(jīng)歷了40多年的日曬風(fēng)吹雨打，始終保持完美無(wú)損。PVDF為聚偏氟乙烯樹(shù)酯。氟原子大的電負(fù)性能形成十分穩(wěn)固的氟碳鍵，加上其分子獨(dú)特的對(duì)稱性，使PVDF具有超常的穩(wěn)定性獨(dú)特的抗紫外光解性能及優(yōu)異的絕緣性能和機(jī)械性能。正因?yàn)榉疾释堪宸e累了三十多年的生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，涂料采用專利配方Kynar500或Kynar5000無(wú)機(jī)陶瓷顏料，每一種新的原料都必須經(jīng)過(guò)佛羅里達(dá)十年曝曬證明才能商業(yè)使用，從而使產(chǎn)品質(zhì)量得到可靠保證。

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