氟硅混合涂料和添加剂领域的最新发展成功地弥合了提供独特性能和满足苛刻的环境要求之间的差距。氟硅烷防指纹涂料、硅氢化固化四氟乙烯易清洁涂料、硅改性氟丙烯酸酯纺织品处理和氟硅紫外线固化树脂涂料是这些新的可持续技术的一些例子。2022世界杯八强水位分析氟和硅酮化学结合的协同效应导致保护涂层提供优异的耐化学性、耐候性、耐磨性和热稳定性。氟硅混合化学可以消除臭氧消耗化学品，降低能源消耗，向水基系统转变，并解决PFOA/PFOS的监管限制。
可持续发展意味着好生意
化学为社会带来巨大价值。令人兴奋的新材料和新技术、舒适、便利和经济机会都是化学2022世界杯八强水位分析创新的结果。化学制品是现代生活的必需品。但是，我们如何在技术创新和经济增长的需要与保护人类健康的需要和供养子孙后代的责任之间取得平衡?人们越来越关注我们的生活方式对环境和不可再生资源的影响。这种担忧不仅来自政府机构，也来自工业用户和消费者。越来越敏感的材料对人类和自然的影响引起了业界的积极反应，以确保创新的可持续性质。
这样，挑战就变成了如何平衡造福社会的创新和保护环境的责任。虽然这看起来像是一个令人生畏的障碍，但实际上，这是一个非常现实的目标。确保我们的公司拥有一个财务上可行的未来是保持这种平衡的自然结果。独立市场研究公司Harris Interactive最近为道康宁公司进行的一项国际研究证实了这一点，该研究揭示了世界各地公司对可持续发展的态度。其中一个重要的发现是，环境和可持续性因素在所有地区对供应商的选择都有很大的影响。(1)这一反应强调了提供这种平衡的必要性。其结果是可持续发展的商业和更好的环境。
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节能
在平衡商业和环境方面，最明显、最可衡量的好处是减少能源使用。大多数涂层技术都需要能量来2022世界杯八强水位分析固化。热固化是聚氨酯、丙烯酸、氟和硅酮的常用固化方法。设法降低固化温度或缩短固化时间将节约能源。例如，在进行线圈涂层操作时，需要加热来固化这些涂层;然而，线圈本身会加热，吸收更多的能量，操作涂层线的成本更高。
最近开发的一种新型氟硅技术要求较低的固化温度和较短的固化周期2022世界杯八强水位分析。该技术在图1所述的反应机理中使用了硅氢化-固化四氟乙烯共聚物(TFEC)。
这种硅氢化固化是一种常见的硅酮添加固化，其额外的好处是没有固化副产物，这意味着固化后的涂层膜基本上没有收缩。这种固化方法比传统的三聚氰胺或聚氨酯系统需要更少的能量，而且不需要捕获、擦洗、冷凝或焚烧副产品所需的工程系统。在TFEC硅氢化体系中使用Si-H功能交联剂，固化机理是打破聚合物主链上垂坠乙烯基中的碳碳双键，然后与Si-H化合物交联。
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固化可以在低至150ºC的温度下进行。在此温度下，该涂层需要大约100秒的时间来固化(固化的时间定义为承受100次MEK两次摩擦所需的时间)。固化速率作为时间和温度的函数，需要与其他工艺线进行平衡。对于大批量工艺，这种正在开发的氟硅涂层可以在230ºC下在10秒内完全固化。固化时间关系如图2所示。典型的三聚氰胺和异氰酸酯固化涂料体系被显示为参考和作为一个相对比较点。
为了理解对总体热需求的影响，一个简单的例子将突出说明硅氢化-固化TFEC涂层技术与聚偏氟乙烯(PVDF)相比较低的固化温度和固化时间的影响。2006年，全球大约有670万公吨钢在卷材涂层工艺中进行了涂层。(2)新型TFEC涂层的固化温度比PVDF低90ºC(150ºC比240ºC)。以钢的标准热容为0.45 J/g/ºK(3)，并假设2006年卷材涂层中有8%使用PVDF涂层(2)，因此每年可节省能源7.9 x 1015焦耳。使用8.20美元/MCF(4)的天然气价格每年可净节省近1.5亿美元。
美国能源部(U.S. DOE)在2005年对住宅进行了调查，发现每所住宅的平均年能耗为1 x 1011焦耳。因此，新型TFEC涂层的潜在节能足以每年为美国大约8万所住宅提供能源。当节能能够以一种具有具体基础的方式进行描述时，即使是最漫不经心的观察者也能清楚地看到其影响。
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能源使用减少对环境的影响是每年减少向大气排放97.5万吨二氧化碳。据报道，1 MCF天然气需要0.18棵树来抵消这1 MCF分解过程中产生的CO2。(6)采用上述假设，这种新的TFEC涂层技术可节省730万MCF天然气。为了抵消这些天然气产生的二氧化碳，需要130万棵树将二氧化碳转化为氧气。
一种更有效的治愈方法是使用来自特定波长灯泡的紫外线能量，而不是化石燃料产生的热能。这些新的紫外线固化系统需要更少的热能，而且固化速度也快得多。使用UV固化涂料可提高能源使用和生产力。如表1所示，新的紫外固化氟硅混合硬涂层技术可以降低能源需求，节省成本，并改善疏水、疏油和易于清洁的性能。
这种新型的uv -固化混合技术可以减少相同数量线圈涂层1.76 x 1016焦耳/年，或1620万MCF天然气的能源需求。假设，所有用于线圈应用的PVDF涂层都被新的uv固化涂层技术所取代，那么天然气燃烧的减少可以减少220万吨二氧化碳的排放。这将导致将这些二氧化碳转化为氧气所需的树木减少290万棵。使用UV固化涂层技术所节省的能源每年将为美国大约18万所房屋供暖。
改善空气质素
地球上的臭氧层保护所有生命免受太阳有害辐射的伤害，但人类活动已经破坏了这一保护层。随着时间的推移，对紫外线保护不足可能会导致皮肤癌和白内障的发病率上升，并对农作物造成损害。为了应对臭氧消耗日益严重的前景，世界各国政府在1987年制定了《联合国蒙特利尔议定书》，作为解决这一全球问题的全球手段。由于广泛遵守本议定书以及业界开发臭氧友好型替代品，臭氧消耗气体的全球累积总量已经放缓，现在已开始减少。(7)这降低了臭氧进一步消耗的风险。现在，随着持续遵守，臭氧层有望在21世纪末恢复。目前有191个国家正在逐步停止消耗臭氧层物质的生产，以保护臭氧层。
50多年来，氯氟烃(cfc)一直被认为是一种神奇的物质。它们稳定、不易燃、毒性低、生产成本低。随着时间的推移，氯氟烃被用作制冷剂、溶剂、泡沫发泡剂和其他较小的用途。目前，全球正在对氟氯化碳进行管制，以减少其对消耗大气臭氧的负面影响。
然而，并非所有含氟化学品都被认为是臭氧消耗物质。不含氯的含氟化学品被排除在已发现增加臭氧消耗的材料的定义之外。具体来说，已经开发了新的氟硅混合技术家族，并从所使用的溶剂的选择中改善了它们对环境的影响。2022世界杯八强水位分析
这些涂料的最新创新之一是一种水性渗透防渍剂，通过使用水作为稀释剂，完全消除了溶剂。这种水基氟硅烷材料对多孔建筑材料具有拒水性和拒油性。作为后处理，它提供疏水和疏油特性的基材，如铺路机，砂浆，灌浆和天然石材。这些新的氟硅烷防污剂可以取代现有的溶剂型渗透剂，提供所需的表面功能性能，同时消除了传统处理剂中使用的VOCs。性能和耐久性已得到优化，以确保应用需求得到满足。经过处理的基材保留其原始外观，减少了污垢的吸附，随后更容易清洗。
在其他最近开发的仍使用溶剂的氟硅混合涂料系统中，已谨慎选择挥发性有机化合物含量低且不含有害空气污染物(HAPs)的溶剂。例如，硅氢化固化TFEC涂层技术使用正丁基乙酸酯(n-浮标ac)作为溶剂，固相含量为55-60%。研究还表明，醋酸t-丁酯(t- buoy)可用于该系统，进一步改善了该涂层的环境足迹。2004年，t-浮标ac被美国环境保护署(U.S. EPA)指定为VOC豁免。(8)本次修订修改了VOC的定义，表示t-浮标ac将不是VOC排放限制或VOC含量要求的目的。
在uv -固化混合硬涂层技术中，也有一种有意的努力，以最低的溶剂浓度选择最环保的溶剂。采用丙二醇单甲基醚(PGME)作为该系统的载体液，固体浓度接近40%，实现了创建高性能涂层和环保方式的目标。高固体含量的配方，以及那些不含VOCs的配方，可以使用uv固化技术来完成。2022世界杯八强水位分析
空气质量有两个主要好处。第一种方法是开发高固体涂料配方，降低每单位涂料排放的挥发性有机化合物的绝对值。到2011年，美国防护涂料市场预计将销售2500公吨以上的涂料。(2)将固体含量从典型的溶剂型热固化系统的30%左右增加到固体含量为55%的高固体UV固化涂料的潜在影响，理论上每年可减少近600公吨的溶剂。
紫外线固化材料改善空气质量的第二个优点是减少了固化涂层所需的能量，并相应减少了产生固化涂层所需能量的排放。美国能源部最近完成的一项研究量化了将铝罐上的热固化涂层转换为紫外线固化涂层所节省的能源最终，本报告得出结论，如果UV固化涂料完全取代铝罐上的热固化涂料，到2010年，全行业可能每年节省2.3 x1012焦耳的能源。
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氟基聚合物法规
近年来，政府机构进行的研究已经认识到对全氟烷酸在人体内生物蓄积的担忧。PFOA是生产“C8”含氟聚合物时无意产生的工业副产物。C8调聚体是一种含有全氟烷基C8F17的化合物。PFOA的化学式是C8F15O2H。在实践中，术语PFOA和C8(因碳链长度而得名)经常互换使用，包括酸的主要盐(如铵盐、碱金属盐)。
许多含有C8调聚体化合物的拒水驱油剂用于纺织品和地毯的长期保护。PFOA在环境中非常稳定，所以不容易降解。一旦进入人体，它被清除得非常缓慢，所以PFOA可能会在体内停留较长时间。人类的半衰期约为4.5年。虽然目前的研究没有确定在环境中发现的PFOA水平会对人类健康造成不利影响，但研究确实表明，长期给予高剂量的PFOA会对实验室动物造成不利影响。
2000年，美国环保署开始关注数据表明PFOA存在于普通人群的血液中。从那时起，美国环保署和氟化学工业合作进行研究，并收集和共享关于PFOA的信息。2005年1月，EPA根据当时可用的研究和数据发布了一份关于PFOA的风险评估草案。(11)正是在这个时候，EPA宣布建立了“2010/15 PFOA管理计划”，并要求氟化学品制造商参与该计划。为参与该计划，含氟化学品制造商承诺实现以下目标。
- 到2010年，将PFOA、PFOA前体和较高同系物全氟物质(如C9、C10、C12)的产品含量和设施释放量减少95%(从2000年基线开始)。
- 努力在2015年之前从环境排放和产品中消除此类化学品。
- 就实现这些目标的进展情况发布年度报告。
针对对PFOA的关注，以C6化学为基础的氟硅水基杂化乳液纺织处理剂出现了一个新的发展家族。美国环境保护署(EPA)将C6氟化学品的数据描述为显示出与PFOA“不同且毒性较小”。(10)根据目前的毒性研究，美国环保署也认为C6和C4化合物在毒性方面具有可比性。
道康宁和大金工业联合开发项目的成果是一种不含pfoa的新型氟硅混合处理化学品。
现有氟和硅酮化学的问题最初是一个重大的技术挑战。通常情况下，使用带有二甲基硅酮侧链的共聚物会降低拒油性。硅酮本质上是亲油的，因此硅酮与含氟化学物质的简单混合会阻碍含氟化学成分的拒油性。有机功能硅烷通常用于增加纺织品的柔软性。然而，当这些化合物作为混合物添加到氟化学处理中，驱油性会受到负面影响。此外，乳液的稳定性也是一个问题。
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这导致了杂化接枝共聚物的概念，并最终成功开发。这种新型共聚物的有机硅骨架使纺织品柔软，而氟成分使织物具有拒油性和耐久性。最终，这种新型化学解决方案的协同作用在这种混合系统中实现。表2显示了与目前的C8和C4氟碳处理化学品相比，这种新的以c6为基础的纺织品处理的产品性能。
保持表面清洁
身体油脂含有脂类、盐类、多肽、水，甚至可能还有细菌，这些成分经常会在不经意间转移到你接触的表面。现在，越来越多的电子设备提供触摸屏显示，以增强用户设备界面，指纹可能会在表面沉积不必要的污染物。由于触摸屏在公共场所的使用越来越普遍，潜在的指纹转移和指纹中的化合物也在增加。公众使用触摸屏的应用包括自动取款机、机场的值机亭、购物中心的定向显示器和公共交通工具。在所有这些应用中，不需要的污染物可能会不知不觉地沉积在这些显示器的表面，等待着下一个用户，他们很容易被这些不需要的物种污染。出于卫生原因，清洁这些表面的必要性是显而易见的，但清洁它们的实用性是非常耗时和昂贵的。
在工业环境中，共用安全眼镜的使用是另一个挑战。美国职业安全与健康协会(OSHA)规定，在使用共用个人防护装备(PPE)时，必须对其表面进行消毒。(12)消毒方法必须:(1)物理清除污染物;(2)通过化学解毒或消毒/灭菌灭活污染物;或者(3)采用物理和化学相结合的方法去除污染物。这一过程对工业来说是一种非增值成本，因为表面化学的改进可能会对用户的健康产生积极影响。
人们不再试图寻找一种合适的去污方法，而是开发了一种新的氟硅表面涂层，它实际上可以排斥指纹和可能包含在皮肤油脂中的相关污染物。这种专利的疏油疏水烷氧基硅烷功能性全氟聚醚(PFPE)化合物可以帮助保持这些表面的清洁。这种材料在显示屏和卫生用品上特别有用，可以减少指纹和任何天然皮肤油脂的积累。对表面清洁度的比较效果如图3所示。
这种新型杂化聚合物表现出氟的疏油性和硅酮的疏水性和耐久性。通过对线型PFPE聚合物使用单功能端烷氧基硅烷改性，提高了现有化学处理的耐久性。烷氧基硅烷反应端通过水解和缩合反应与含羟基或含硅烷醇的化合物共价结合在表面。这种共价键在触摸屏显示应用和眼镜中提供了所需的耐久性。耐摩擦磨损，使表面清洁的时间更长，这是这项新技术的重大改进。当需要清洁表面时，清除表面污垢和油污所需要做的就是简单地擦拭它。易于清洁的表面来自烷氧基硅烷功能PFPE聚合物的极低表面能。这意味着去除油、水和污垢的清洁化学品的需求被降到了最低，而且美观性得到了改善。
太阳能电池板也可以从顶部玻璃表面的化学处理中受益。通过使用氟硅涂层来降低玻璃的表面能量，水和污垢不容易结合，这意味着更多的太阳能转化为电能。太阳和光伏电池之间的物理屏障越多，运行效率就越低。在太阳能电池板的世界里，现在的驱动力是最大限度地提高太阳能电池板的性能，优化能量输出。增加太阳能电池板的能量产量可以降低能源的总体成本，因此每一个增量的改进都成为一个重要因素。在大多数应用中，太阳能电池板的使用寿命预计可达30年，因此，由于预期的使用寿命，性能上的小幅提高会被放大。
以每瓦峰值价格衡量，太阳能成本的整体趋势继续下降，太阳能组件零售价格指数最近在美国为4.61美元/瓦，在欧洲为4.48欧元/瓦。(13)能够继续对这一趋势产生积极影响的技术可能会在光伏行业中得到应用。2022世界杯八强水位分析
结论
创新的氟硅技术为环境提供了许多改善。2022世界杯八强水位分析这种新型涂料化学成分的积极影响包括减少VOCs和HAPs，消除含pfoa的C8化学品，以及通过减少固化所需的能量来节省涂料的能源。更少的能源用于固化意味着减少生产这种能源所需的化石燃料，从而减少二氧化碳的产生。
结合氟和硅化学的混合方法实际上会产生两种技术的最佳特性的材料。有机硅具有天然聚合物的柔韧性和抗紫外线性，氟具有耐用和疏油表面，在涂料应用中以许多不同的聚合物和树脂合成。
保持表面清洁并使其易于清洁不仅仅是为了美观。这些更清洁的表面也可以减少人与人之间的污染。创新的氟硅材料是可持续业务的基础，并提供具体的解决方案，以积极影响涂料的环境足迹。
确认
道康宁公司企业生态创新经理Mike Hales先生;陶康宁东丽有限公司发展化验师Masayuki Hayashi先生;Peter Hupfield博士，道康宁有限公司技术负责人;大金工业有限公司首席研究员Yasou Itami博士;道康宁东丽有限公司发展化验师Eiji Kitaura先生;道康宁公司高级发展化验师Don Kleyer博士;Tetsuya Masutani博士，大金工业有限公司业务发展经理;大金工业株式会社研究化学家Yasuhiro Nakai博士;道康宁公司应用工程经理Bill Schulz博士;道康宁公司开发技术专家Janet Smith女士; Mr. Yoshinori Taniguchi, Process Engineer, Dow Corning Toray Ltd.
更多信息，请访问www.dowcorning.com/ContactUs或电子邮件steve.block@dowcorning.com．
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