氟碳涂料是以氟樹脂為成膜物質的涂料，由于在氟樹脂大分子鏈中F-C鍵的存在，使得用氟樹脂為基料配成的氟樹脂涂料具有許多優異的性能，如超耐氣候老化性、超耐化學腐蝕性等。其穩定性比市面上流行的聚氨酯、有機硅、丙烯酸樹脂涂料優越，在許多領域被廣泛應用。

氟碳涂料形成的涂層通常有以下優點：
·不粘性能或防粘性能，易清洗；
·表面張力小，自潤滑性能與低摩擦性能優異；
·憎油憎水性能，不污染設備內的物料等；
·涂層衛生，耐溫性好；
·化學穩定性高，耐候性能、介電性能和耐熱性能突出。

當然，由于氟樹脂以及氟碳涂料的品種多樣性，造成不同類型的氟碳涂料形成的涂層在性能上各有不同側重點。

二、氟碳涂料的類型有哪些？

1、 從狀態來分，有液體狀的和粉末狀的，其中液體狀的又分為溶劑型（油性）和水性（水分散型）的；

2、 從成膜基料氟樹脂的類型來分，有以下幾種：

①、PTFE型

PTFE型即聚四氟乙烯型，也常衩稱為“鐵氟龍、特氟龍、teflon、特氟隆”，有液體分散體型的，也有粉末型的。一般被用作不粘涂層或易清潔涂料，表面自清潔性非常好，粘附的污物容易清洗。涂層抗酸抗堿、耐各種有機溶劑、耐高溫、摩擦系數非常低，主要用于炊具（如不粘鍋）、化工操作設備內壁、電熨斗等。

這類涂料涂于工件表面后，通常需要300℃以上高溫熔融燒結成膜。

②、PVDF型

主要成膜樹脂為聚偏氟乙烯樹脂+熱塑性丙烯酸樹脂，有液體分散體型的，也有粉末型的。該類涂料具有超強耐候性，具體表現壽命長、不褪色、無污染和耐老化等。較常用于建筑外裝飾鋁幕墻板和鋁型材。

這類涂料涂于工件表面后，通常需要230℃以上高溫熱熔成膜。所以也被稱為熱熔型氟樹脂(PVDF)涂料，目前有相關化工行業標準HG/T3793—2005。

③、FEVE型

目前市場上的液體狀的FEVE型氟碳涂料從成膜氟樹脂上主要有兩類，一類為三氟氯乙烯和烷基乙烯基醚（酯）的共聚物（常被稱為：三氟型）；另一關為四氟乙烯/乙烯基單體的共聚物（常被稱為：四氟型）。這兩種氟樹脂分子鏈上都含在羥基，可用異氰酸酯或氨基與羥基反應而交聯固化。如采用非封閉異氰酸酯作為固化劑則可常溫交聯固化，可用于重防腐領域，在鋼結構、橋梁防腐方面應用較為廣泛，是目前防腐涂料中高檔涂料產品，也可用于建筑外墻等。而若采用封閉異氰酸酯或氨基固化劑則需烘烤固化型的氟碳涂料。目前有相關化工行業標準《HG/T3792-2014交聯型氟樹脂涂料》。



高分子柔性背板特指一類以高分子材料為主體經過多層復合、涂覆、共擠等工藝成卷制成的背板，第1代高分子柔性背板以 TPT、KPK、TPE（一面干式復合PVF材料，另一面復合 PE 等烯烴類或改性的熱塑性）、KPE（一面干式復合PVDF，另一面復合PE等烯烴類或改性的熱塑性材料）含氟復合型背板為代表；因PE 等烯烴類或改性的熱塑性材料僅是從粘結性、低成本考量的短期環境應用材料，故目前主流過渡到一面涂覆一面復合、雙面涂覆的雙面含氟背板，代表結構類型有 XFB和 FFC，即往第2代背板方向發展，XFB 結構背板所用氟膜主要為PVF和PVDF膜，PVDF 膜隨著國內制膜技術的發展，未來2~3年有大規模取代的趨勢；PET 結構背板因其經濟性，逐步從一代技術的多層復合PET過渡為 AB（A和B 2種或以上改性PET類材料共擠、共混等工藝）結構共擠PET技術，消除了復合PET的2個剛性界面粘結容易失效的短板，提升了 PET 結構背板的耐濕熱 UV 循環的綜合性能，可以在溫和環境的分布式電站中應用，同時降低了成本。 當前高分子柔性背板的四大主流結構 XFB、FFC、XPE、PET 的技術路線如圖 4 所示。
圖4 當前高分子柔性背板技術發展路線
圖5 含氟聚合物分子結構中氟原子排布示意圖
背板的內層材料及工藝方式都有向氟碳涂料涂層膜方向發展的趨勢。CPC 結構的 FFC（雙面四氟型涂層材料）氟碳涂層背板近8年持續穩定供電約15GW，大量戶外實際電站運行驗證，電站運行正常，背板材料與初始比較幾乎沒有變化，克服了傳統復合型背板易產生層間粘結失效、黃變失效和粉化的問題，積累了大量的應用數據。 XFB 結構背板的 X（代表氟膜），當前主要以為主，對比產品與國產氟膜產品，主要的區別在于兩方面：一是氟膜生產商的生產設備先進、工藝配方成熟、原料控制手段完善；二是氟膜均有較長的生產歷史，戶外應用經歷和案例多。國產氟膜生產商如何克服當前的技術和裝備問題并且穩定持續是氟膜國產化進程中較大的難題。長期的戶外實踐經驗證明：若背板內、外層均為含氟型材料，則該類型背板具有更好的耐候性。背板材料耐候性優劣的主要區別還在于材料自身分子結構中是否含有C—F鍵（如圖 5 所示），氟原子的電負性是所有元素中較強的，C—F鍵的鍵長短，鍵能大（485.6kJ/mol），能抵抗太陽光中波長為 220~380nm的紫外光光子能量對其分子鍵的破壞，而小于220nm波長的紫外線光子本身在太陽光中含量較少，這些短波紫外線在照向地球過程中已基本完全被地球外圍臭氧層所吸收，能達到地球表面的太陽光幾乎對含氟聚合物沒有分解影響 。同時從圖 5 可以進一步看出，含氟聚合物分子結構中氟原子呈螺旋形緊密排列，氟原子很好地保護了內層非氟分子及其間相互作用鍵，從而使含氟材料具有優異的耐候性、耐熱性、耐高低溫性和耐化學穩定性等，這些是非氟材料不具有的優勢，因而含氟型背板仍是現階段及今后很長一段時間應用的主流。涂層技術在太陽能背板材料中的應用發展，突破了傳統復合工藝的限制，讓背板差異化和功能化的設想得以輕松實現，打開了背板以涂覆技術和材料功能選型決定來區分其功能結構的窗口，同時也打開了氟碳涂料在太陽能電站在其他材料防護領域應用（如支架、接線盒、控制設施）的窗口。
2.2 背板應用創新
一直以來，太陽能背板材料主流是以PET為基膜的多層高分子材料，PET 基膜作為應用較廣的絕緣材料，以其優異的性價比在背板材料中作為骨架支撐，發揮了重要的絕緣和阻隔作用。 PET 材料作為背面骨架由來已久，經歷大量的研究改進和戶外驗證后，已經形成了太陽背板專用基膜 PET 材料。當然，研究者同時也提出了很多替代性材料，如業內 CSI、Trina 等接到反饋，某國外背板企業提出并實施用尼龍（PA）材料作為背板主體，但經過戶外實踐發現其具有開裂、發霉、組件發電可靠性等一系列外觀和性能問題，這一過渡創新也讓行業企業付出了巨大的代價，同時該背板企業及采用類似技術的企業也隨之走入了窘境。 當然，創新和顛覆在太陽能光伏領域一直上演，很多創新都帶來積極的價值，特別是改良型創新。隨著電池效率的不斷提升和光伏應用領域的不斷拓展，光伏組件封裝方式需根據電池的設計和光伏應用領域的需求進行創新，隨之而來的各類功能型背板、IBC 背板、雙面發電背板等創新背板產品大量涌現，如使用玻璃作為背板和高分子柔性涂氟透明背板的雙面透光組件在建筑幕墻、農業大棚等領域得以應用。在以玻璃為背板的非透光雙玻組件中，創新地應用了白色 EVA 等封裝材料。以玻璃背板 白色EVA 組合替代高分子柔性白色背板，其白色 EVA 的耐候性和材料自身與組合的可靠性還需大量驗證，同時因其組合材料成本低，也給傳統封裝方式的材料帶來了巨大的挑戰。因而，氟碳涂料涂氟型背板在與傳統復合型背板競爭的同時，需不斷提高自身功能性，以應對創新型背板材料的競爭。
3 涂氟背板發展機遇及氟碳涂料的技術研究
3.1 高分子柔性背板中氟碳涂料的技術發展
近年來，組件企業將降本的壓力紛紛轉嫁給組件材料供應商，迫使材料企業特別是背板企業面臨材料技術更新的壓力和選擇。以氟碳涂料作為 PET 基材保護層的涂氟型背板材料（CPC、XFC）已逐漸成為主流，其工藝技術、成本和價格比傳統 TPT 型背板更具優勢，將在未來占據背板市場的重要位置。 氟碳涂料的綜合成本比氟膜低，同時具有極佳的耐候性，能保證組件 25年以上的使用壽命，目前還沒有一種新材料具有這種優勢并進行取代。因而在涂氟型高分子柔性背板中，耐候層的氟碳涂料、氟碳樹脂是研究的熱點。針對光伏應用領域（如圖 2、表 1、表 2）展開研究，需提升氟碳涂料、氟碳樹脂的性能和功能性。現有氟碳涂料、氟碳樹脂主要采用可交聯固化型，即在氟樹脂中引入—OH、—COOH、雙鍵等官能團，使之可與異氰酸酯、三聚氰胺和氨基樹脂等進行加熱交聯成膜或微波、電子束固化成膜。相信經過技術革新，以這些氟碳涂料改進的背板材料將具有更優異的功能和更環保的應用。
3.2 創新背板、組件前板和電站應用中氟碳涂料的技術發展
氟碳涂料除應用在傳統高分子柔性背板上外，在創新背板、組件前板及電站逆變器、支架、接線盒等器件中也會更多的應用，傳統氟碳涂料可提高被涂覆材料的耐候性，延長材料的使用壽命。另外，一些新型氟碳涂料如超疏水納米氟碳涂料可使上述材料或器件保持極強的耐水性、耐沾污性及自清潔性，使創新背板、玻璃前板及電站有更好的自清潔能力。同時，氟碳涂料經過納米防冰雪添加劑改性，可降低冰雪與基體的粘結性，使材料具有明顯的抗結冰性能，避免出現背板、前板或電站組件在冬天霜凍條件下不能正常工作的情況，甚至可避免溫度極低時冰雪負載壓力過大使組件損壞的情況。在氟碳涂料技術及施工應用技術的不斷進步下，氟碳涂料將在光伏組件材料各個領域顯示越來越重要的作用。雙玻組件也將是氟碳涂料應用的重要領域，如玻璃面板的鍍膜材料壽命短，長時間戶外應用后出現鍍膜層剝落、白化等。以氟碳涂料為基礎的玻璃鍍膜材料將對延長鍍膜壽命，提高鍍膜玻璃的功能性帶來巨大貢獻。同時氟碳涂料在傳統背板上的應用解決了高分子柔性板背面的保護問題。 在西北沙塵地區的應用中發現 FFC 四氟型材料的表面長期應用不積灰塵，帶來了風自潔的效果。三氟型背板材料也可在功能助劑改性下獲得良好的自清潔效果，同樣的透明氟碳涂料技術可以滿足玻璃表面的自潔問題。因此，從氟碳材料本身的特點出發，結合涂氟工藝技術和裝備的進步，將助力光伏新能源打開材料功能化的創新之窗，拓展創新材料的應用領域。
4 結 語
通過對光伏背板發展的技術歷史可以推斷未來背板市場還將是高分子柔性背板、玻璃背板和其他材質背板共存的時代；傳統的以氟碳材料為耐候層的背板應用仍是市場主流；以氟碳涂料涂覆的背板將在傳統高分子柔性背板市場上占據重要位置。同時背板材料更加關注背板抗沙塵侵蝕能力與抗紫外能力的兼容性、背板的長期阻隔性、抗應力等力學性能、戶外應用與實驗測試緊密關聯性以及環境因素的影響；如何有效保護背板材料被影響、維護材料長時間性能穩定及背板材料特定環境應用功能化是未來氟碳涂料的發展方向和挑戰。隨著涂氟技術和工藝、裝置技術的不斷進步，氟碳涂料將在光伏電站等更多環節領域得以應用。同時，隨著國家對太陽能新能源政策扶持力度的不斷加大，我國氟碳涂料技術將迎來更快的發展。

高分子柔性背板特指一類以高分子材料為主體經過多層復合、涂覆、共擠等工藝成卷制成的背板，第1代高分子柔性背板以 TPT、KPK、TPE（一面干式復合PVF材料，另一面復合 PE 等烯烴類或改性的熱塑性）、KPE（一面干式復合PVDF，另一面復合PE等烯烴類或改性的熱塑性材料）含氟復合型背板為代表；因PE 等烯烴類或改性的熱塑性材料僅是從粘結性、低成本考量的短期環境應用材料，故目前主流過渡到一面涂覆一面復合、雙面涂覆的雙面含氟背板，代表結構類型有 XFB和 FFC，即往第2代背板方向發展，XFB 結構背板所用氟膜主要為PVF和PVDF膜，PVDF 膜隨著國內制膜技術的發展，未來2~3年有大規模取代的趨勢；PET 結構背板因其經濟性，逐步從一代技術的多層復合PET過渡為 AB（A和B 2種或以上改性PET類材料共擠、共混等工藝）結構共擠PET技術，消除了復合PET的2個剛性界面粘結容易失效的短板，提升了 PET 結構背板的耐濕熱 UV 循環的綜合性能，可以在溫和環境的分布式電站中應用，同時降低了成本。 當前高分子柔性背板的四大主流結構 XFB、FFC、XPE、PET 的技術路線如圖 4 所示。




寶鋼股份公司對用戶承諾如下,我公司彩涂機組生產的面漆涂料為氟碳(聚偏氟乙烯的彩涂板卷自出廠后20年內,在正常儲運和使用條件下涂層變化不超過如下范圍涂層表面不起皮、開裂及龜裂2.色差(涂層顏色變化)△E-5個色差單位( Hunter?制),試驗及評定辦法按ASTM D2244-1993執行。
粉化率不超過8級,試驗及評定辦法按 ASTM D4214-1998執行。
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涂層表面不能長時間有腐蝕性異物存在。
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