“指尖的光伏”之光伏用有机氟材料概述（三）

指尖的光伏

      世界氟材料工业经过近八十年的发展，已经形成了几百亿美元的市场销售额，其中氟化氢属基础化工原料，是氟利昂的替代产品，既可作为化工原料，亦可作为最终产品如制冷剂、发泡剂等；而含氟聚合物作为一类具有特殊性能的工业材料，近年来需求更大，其中聚四氟乙烯已进入成熟阶段，其年平均需求增长速度为2-3％，其它品种大多处于成长阶段，年增长速率平均为5-6％，有的甚至高达12％。
    世界氟材料主要生产国家集中在美国、日本、英国、法国、德国、意大利、俄罗斯和中国。全球含氟材料生产比例为：美国33％、欧洲20-30％、日本25％，俄罗斯与亚洲占8—18％。全球含氟材料消费比例为：美国44.5％、欧洲32％、日本13％、中国6.5％、其他地区4％。国际上氟材料主要生产商为7家跨国公司（Dupont、Denyon、ICI、Atofina、Daikin、旭硝子和Ausiment），它们占了世界氟材料产量的80％，其他氟化学品的70％。
      有机氟产品主要包括含氟聚合物及其加工产品、含氟精细化学品、含氟烷烃等。含氟聚合物主要包括氟树脂、氟橡胶和氟涂料；含氟精细化学品包括高纯氟化氢、含氟芳香族中间体、含氟表面活性剂等；含氟烷烃包括氟化氯代烷烃、氟化溴代烷烃和其他氟化烷烃。

图 1  氟化工产品可持续发展方向

      本文重点介绍一下含氟聚合物。
      1.氟树脂
　　氟树脂具有优异的耐高低温性能和化学稳定性，很好的电绝缘性、非粘附性、低摩擦性、耐候性和良好润滑性。氟树脂品种繁多，主要品种有聚四氟乙烯（PTFE）和热塑性氟树脂聚全氟乙丙烯（FEP）、聚偏氟乙烯（PVDF）、聚四氟乙烯-乙烯共聚物（ETFE）、聚三氟氯乙烯（PCTFE）、聚三氟氯乙烯一乙烯共聚物（ECTFE）、聚氟乙烯（PVF）等，每个品种又衍生有数个到数十个品级。而且历年来各品种还在不断改进，新的品级层出不穷，以满足各种不同用途。
      氟树脂应用面广、已遍及航空宇航、原子能、石油化工、机械、电子、建筑、轻纺、半导体、汽车、医疗器械、办公用机器、家用电器、燃料电池、锂电池等领域，用途迅速扩大。同时近l0多年来又相继开发了一些新型氟树脂，如全氟离子交换膜、全氟聚酰亚胺、软质氟树脂、透明热塑性氟树脂、用作驻极体的含氟树脂等。这些含氟新材料有的已在工业生产中起着重要作用，如全氟离子膜用于氯碱工业，使氯碱工业生产技术发生了根本性变革；含氟聚合物表面能低，具有憎水憎油性能，可用作防辐用途；透明氟树脂，折射率低，是医学、军用、宇航等光学器械中理想材料，如用在微波、雷达及光学仪器等的透镜涂层、紫外线用的元件和窗口材料，光电子仪器、接触镜、化学惰性的绝缘材料，光导纤维的壳材，以及用作生物医学材料，涂于某些医学器材上可提高光学传感和诊断时生物相容性。氟聚合物膜对电子线和x射线的感应性，可用做电子线的抗蚀膜；聚偏氟乙烯及其共聚物或聚全氟乙丙烯在高压直流电场经特殊处理，具有压电性能，可用作各种光、电、热、机械能的传感器；聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯的微孔膜用作微过滤膜，可广泛应用于微电子、医学、食品、化工领域，如用含氟材料加工成均匀的具有不同孔径的膜，由它制成的过滤膜、电解隔膜、分离膜等，可用于半导体、医疗领域的药液过滤、空气净化、粉尘回收；用作气体分离膜可用于富集氧气等，此外还用作液体分离膜、超滤膜等。聚四氟乙烯多孔体可用作衣料，用于滑雪服、登山运动服、宇航员服装和雨衣等。用作生物医学材料，利用它对人体无害性和抗血栓性制成人体血管、体液透析膜、补片、关节抗磨材料等。
      用途不胜牧举，由此可见，氟树脂已从单纯的耐热、耐腐蚀、防粘、结构性用途材料发展到功能性用途特种材料，成为技术含量高、经济效益好、发展潜力非常大的材料。
      2.氟橡胶
　　氟橡胶具有优异的耐高温或耐低温性、耐油和耐化学药品性。氟橡胶主要品种有26类氟橡胶（含偏氟乙烯、六氟丙烯及其它含氟烯烃单体）、四丙氟橡胶（含四氟乙烯、丙烯等）、氟硅橡胶、氟化膦腈橡胶、氟醚橡胶和含氟热塑性弹性体等。各品种又衍生有许多品级以满足不同用途需要。主要应用于航空、宇航、汽车、石油、化工、机械、仪器仪表等工业领域。在一些关键用途中已成为不可替代的材料。
      3.氟涂料
　　氟涂料具有优异的防腐、防粘、耐候等性能。耐久性好，显著优于目前常用的各种不含氟涂料。它可选用各种氟树脂或氟橡胶开发出相应的各种氟涂料，有分散液状、溶液型、粉末状和凝胶型等，品种品级繁多，主要用于防腐蚀、防粘、耐候用途，如使用于建筑外装饰寿命可达40年以上。近些年来，又通过引入新的含氟单体或少量非含氟单体进行共聚改性，相继开发了各种室温固化型的氟涂料，方便施工，拓宽了应用范围。其它还有含氟聚氨酯涂料，作为船用涂料，可解决舰船结构防腐蚀，消除或防止海洋生物在船底附着，还可用作飞机外装、飞机油箱、汽车、文物保护涂料和高压电绝缘子涂料。可聚合的全氟烷基表面活性剂类涂料，可用作汽车外壳保护涂层，墙壁抗涂写污染、飞机防冰雪、游艇耐污染涂料。　
      有机氟化工新材料的发展正处在成长期，琳琅满目，方兴未艾。由于材料中存在着奇妙的氟，其潜在的作用仍有待人们去进一步探索、认识、开发、利用。含氟材料作为一种优异的高分子合成材料．已经引起业内人士的注意，其应用领域不断扩大，但国内有机氟的开发研究还存在不少问题．一些关键技术有待进一步深入研究和开发．推广应用还须加大力度，可以预料，有机氟材料将越来越多地使用在工业、国防、航空、航海、电讯电缆及其它领域中应用。