鑒于PFAS對(duì)環(huán)境和健康的風(fēng)險(xiǎn)，全球范圍內(nèi)的監(jiān)管審查日益嚴(yán)格。歐洲化學(xué)品管理局已提議全面禁止生產(chǎn)和使用PFAS（全氟和多氟烷基物質(zhì)）。隨著整個(gè)社會(huì)越來越關(guān)注PFAS對(duì)環(huán)境和健康的影響，涂料行業(yè)也正在經(jīng)歷一場(chǎng)重大變革。

 

PFAS：永久的化學(xué)品?

PFAS包括8000多種不同的化學(xué)品。這些物質(zhì)的特點(diǎn)是具有很強(qiáng)的碳-氟鍵，因而具有顯著的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。PFAS分為非聚合物型和聚合物型，其性能特點(diǎn)包括流平性、潤濕性、耐腐蝕性、耐刮擦性和抗紫外線性。然而，它們?cè)诃h(huán)境中的持久性使其被貼上了“永久的化學(xué)品”的標(biāo)簽，導(dǎo)致全球范圍內(nèi)的監(jiān)管行動(dòng)。

由于含氟添加劑的獨(dú)特性質(zhì)，取代含氟添加劑具有挑戰(zhàn)性。與碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)相比，氟碳結(jié)構(gòu)具有更大的表面積和流體力學(xué)體積，這使它們?cè)诮档捅砻鎻埩Ψ矫娓鼮橛行А４送?，氟的極化率低，范德華力弱，導(dǎo)致內(nèi)聚能低，有利于降低表面張力以及在水性和溶劑型體系中的活性。CF3/CF2基團(tuán)的最低表面能使氟化學(xué)物質(zhì)既疏水又疏油。

氟碳鏈的性質(zhì)對(duì)于提供耐熱性、耐化學(xué)性、耐水性和耐油性、改善基材潤濕性以及消除水性和溶劑性體系中的薄膜缺陷至關(guān)重要。這些特性對(duì)于在各種涂料應(yīng)用中保持高性能標(biāo)準(zhǔn)尤為關(guān)鍵。

 

保持性能 逐步淘汰

這些物質(zhì)因其出色的防水防油性能、耐化學(xué)性和耐久性而備受推崇。然而，隨著潛在的或不斷增加的法規(guī)管控，許多配方設(shè)計(jì)師都在積極尋找含氟添加劑的替代品。這一變化促使配方設(shè)計(jì)師在各種應(yīng)用領(lǐng)域探索更安全、更可持續(xù)的選擇，包括工業(yè)和運(yùn)輸涂料，如廚具和烘烤器皿、塑料、防護(hù)和粉末涂料。隨著法規(guī)的日益嚴(yán)格，該行業(yè)正專注于創(chuàng)新，以逐步淘汰PFAS，同時(shí)保持性能標(biāo)準(zhǔn)。

 

要成功過渡到不含PFAS的產(chǎn)品，涂料生產(chǎn)商應(yīng)首先評(píng)估PFAS在其配方中的作用，并確定可提供類似性能的替代品。雖然直接一比一替代通常具有挑戰(zhàn)性，但探索不同的添加劑系列和組合可以達(dá)到理想的效果。

贏創(chuàng)提供PFAS的替代品

贏創(chuàng)涂料添加劑站在這一轉(zhuǎn)變的前沿，致力于支持制造商尋找創(chuàng)新解決方案，在不影響產(chǎn)品性能的前提下替代PFAS。他們的TEGO®產(chǎn)品系列可提供量身定制的解決方案，以滿足特定需求。例如，TEGO® Twin 4100將基材潤濕和防縮孔效果與消泡特性相結(jié)合，而TEGO® Airex 900則在不使用PFAS的情況下提供有效的消泡和脫泡效果。SILIKOFTAL®產(chǎn)品組合可為炊具應(yīng)用提供具有耐熱性和不粘性的有機(jī)硅雜化樹脂。在船舶涂料領(lǐng)域，TEGO® Airex消泡劑可幫助配制不含PFAS的高固體份和超高固體份涂料。

贏創(chuàng)還提供以有機(jī)聚合物和聚硅氧烷為基礎(chǔ)的特種添加劑，作為傳統(tǒng)PFAS添加劑的有效替代品。例如，聚硅氧烷在消泡和防縮孔應(yīng)用中表現(xiàn)出卓越的性能，尤其是在塑料涂料和高固含防護(hù)涂料中。

這些替代品不僅性能與PFAS相當(dāng)，而且還有助于降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

科萊恩已完成轉(zhuǎn)型
科萊恩宣布，其添加劑產(chǎn)品組合已完成轉(zhuǎn)型，所有產(chǎn)品均不含全氟烷基和多氟烷基物質(zhì)（PFAS）。此舉是科萊恩推動(dòng)行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的又一里程碑，再次體現(xiàn)了對(duì)實(shí)現(xiàn)更加可持續(xù)和以客戶為中心的創(chuàng)新承諾。

科萊恩推出的可持續(xù)性涂料添加劑解決方案包括Ceridust 8170 M。這是一種用于粉末涂料的不含聚四氟乙烯（PTFE）的紋理劑，能夠?yàn)榉勰┩苛蠋砭鶆蚯壹?xì)膩的砂紋效果。與含PTFE的產(chǎn)品相比，其具備更低的熔融黏度，擠出過程更順暢，從而實(shí)現(xiàn)更低的能耗和顯著的成本節(jié)約。

另外，Ceridust 3620是含氟蠟的高性價(jià)比替代方案，在不含PFAS/PTFE、符合環(huán)保要求的同時(shí)，能夠增強(qiáng)粉末涂料的滑爽度和耐刮性，并且具有良好的消光效果。而AddWorks PPA 122 G基于用于聚烯烴薄膜擠塑的可持續(xù)聚合物加工助劑新技術(shù)研發(fā)而成，其有效成分完全來自科萊恩專有的有機(jī)材料。作為一種不含PFAS的聚乙烯母粒，有助于提升加工性，消除薄膜鯊魚皮，改善表觀和性能。

畢克化學(xué)停止供應(yīng)含PFAS助劑
畢克化學(xué)宣布，將在2025年底停止供應(yīng)含PFAS的助劑。畢克化學(xué)花費(fèi)數(shù)年的時(shí)間投入了大量的研發(fā)、資金和人力資源來研發(fā)更環(huán)保的替代產(chǎn)品方案，以取代全氟和多氟烷基助劑。如今已經(jīng)能夠?yàn)榭蛻籼峁┮幌盗邢冗M(jìn)且可持續(xù)的不含PFAS的解決方案，幾乎涵蓋所有產(chǎn)品。

目前，畢克能夠提供多個(gè)系列的創(chuàng)新不含PFAS替代產(chǎn)品。

含PFAS的消泡劑和脫泡劑的主要作用包括在多種體系中展現(xiàn)卓越的消泡效果、顯著的抗針孔性能、有效降低表面張力、改善流平和表面外觀、對(duì)透明性無負(fù)面影響、保持長期的儲(chǔ)存穩(wěn)定性。畢克化學(xué)能夠提供不含PFAS的消泡劑和脫泡劑。

 

例如不含 PFAS 的有機(jī)硅消泡劑BYK-1810 ，用于溶劑型與無溶劑型涂料體系、膠粘劑與密封劑以及熱固性材料；不含 PFAS 的有機(jī)硅消泡劑BYK-1815 ，用于溶劑型與無溶劑型涂料體系、膠粘劑與密封劑以及熱固性材料；不含 PFAS 的有機(jī)硅消泡劑BYK-1816 ，適用于溶劑型與無溶劑涂料體系。

含PTFE的蠟助劑具有非常好的耐磨性、化學(xué)惰性、耐溫性、與其他蠟助劑相比密度更高，因此在涂層膜中的定向不同。這些助劑在涂膜中表現(xiàn)出特殊效果，要完全匹配所有這些屬性對(duì)于不含PTFE助劑來說是困難的，因此畢克化學(xué)提供定制化方案來盡可能滿足高的要求，特別是在耐磨性上。

 

以下是一小部分用于含PFAS蠟助劑的替代品：不含PTFE的微粉化聚乙烯蠟助劑CERAFLOUR 1050，改善抗劃傷和耐磨性能，增加水性、溶劑型、無溶劑和UV涂料體系的表面爽滑。功能和效率與典型的聚乙烯/聚四氟乙烯蠟助劑相當(dāng)；不含PTFE的微粉化聚乙烯蠟助劑CERAFLOUR 1051，特別適用于增加耐磨和改善抗劃傷性能，用于水性、溶劑型、無溶劑和UV涂料體系，功能和效率與典型的聚乙烯/聚四氟乙烯蠟助劑相當(dāng)；不含PTFE的微粉化聚乙烯蠟助劑CERAFLOUR 1052，改善抗劃傷和耐磨性能，增加水性、溶劑型、無溶劑和 UV 體系的表面滑爽，功能和效率與典型的聚乙烯/聚四氟乙烯蠟助劑相當(dāng)。

 

此外，畢克化學(xué)還能提供不含PFAS的表面助劑，已提供廣泛的系統(tǒng)兼容性、不含有機(jī)硅、優(yōu)異的流平性、降低表面張力、有效潤濕多種基材以及抗縮孔效果。

埃夫科納三款不含PFAS的聚丙烯酸酯流平劑
鑒于全球范圍內(nèi)對(duì)PFAS（全氟和多氟烷基物質(zhì)）使用的法規(guī)約束， 埃夫科納公司推出三款不含PFAS的聚丙烯酸酯流平劑——AFCONA3671、AFCONA3672、AFCONA3673，均不含PFAS成分。這三款產(chǎn)品針對(duì)不同的樹脂體系，設(shè)計(jì)了不同梯度的相容性， 為各種應(yīng)用需求提供了靈活的選擇。

三款聚丙烯酸酯流平劑AFCONA3671、AFCONA3672、AFCONA3673，在相容性方面進(jìn)行了精心梯度設(shè)計(jì)。 A3671、A3672、A3673通過精心的相容性梯度設(shè)計(jì)，配合不同的樹脂體系，提供優(yōu)異的流平效果。按照相容性由濁到清的排序，它們分別是：A3671、A3672、A3673。其中，相容度設(shè)計(jì)最低的A3671，在提供優(yōu)異流平效果的同時(shí)，還能有效降低其對(duì)涂膜的不利影響。

ZeroF開發(fā)不含PFAS涂層
ZeroF開發(fā)了ORMOCER®紡織品涂層系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有出色的防水性，這是客廳沙發(fā)等室內(nèi)裝飾的必備特性。正在進(jìn)行的研究重點(diǎn)是通過加入二氧化硅顆粒和共聚物等添加劑來提高防油性，確保織物保持柔軟性和耐用性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)卓越的阻隔性能。

在食品包裝方面，ZeroF在添加纖維素脂肪酸酯 (CFAE) 的涂層方面取得了重大進(jìn)展。與傳統(tǒng)的PFAS 基材料相比，這些涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的疏水性能，具有出色的防油防水性能。這對(duì)于披薩盒和食品容器等物品至關(guān)重要，因?yàn)榉乐刮廴竞捅３质称钒踩陵P(guān)重要。此外，還開發(fā)了生物蠟乳液來增強(qiáng)防水性和蒸汽透過性，進(jìn)一步提高了這些材料的性能。結(jié)果表明，不含 PFAS 的涂料不僅可以匹配甚至超越傳統(tǒng)基于PFAS的替代品的性能，為多年來依賴這些有害化學(xué)物質(zhì)的行業(yè)提供了令人興奮的新可能性。

等離子體技術(shù)涂層替代含PFAS的涂層
德國國家納米技術(shù)研究所最近開發(fā)的有機(jī)硅聚合物涂層基于等離子體技術(shù)，是一種很有前途的環(huán)保型涂層，可替代含PFAS的涂層。它具有機(jī)械和化學(xué)穩(wěn)定性，厚度可達(dá)200納米，不透明、可儲(chǔ)存、可清洗且可重復(fù)使用。這種涂料可用于金屬、塑料和半導(dǎo)體等多種材料。

由于有機(jī)硅聚合物涂層具有這些特性，而且還可用于熱固性塑料，因此非常適合用于醫(yī)療技術(shù)領(lǐng)域的表面處理。例如，它還可用于心臟起搏器或人工關(guān)節(jié)等植入裝置的生產(chǎn)或表面改性。

“我們對(duì)研究成果非常滿意，” 德國國家納米技術(shù)研究所等離子體表面技術(shù)研究部主任Frank Hempel博士說。“有機(jī)硅聚合物層是含全氟辛烷磺酸層的一種很有前途的替代品，為各種工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣泛的可能性”。

附著力良好的不含氟涂層
弗勞恩霍夫IFAM研究所的研究人員利用Plaslon涂層開發(fā)出了一種不含PFAS的產(chǎn)品。這種涂層的特點(diǎn)是不粘性與高機(jī)械耐受性相結(jié)合。該涂層采用等離子體技術(shù)生產(chǎn)，設(shè)計(jì)為梯度層，一方面可以實(shí)現(xiàn)與產(chǎn)品本體的最佳粘附性，另一方面還能開發(fā)出最佳的不粘性能。此外，涂層還具有良好的易清潔特性、耐切割和磨損。它無孔，對(duì)食品安全無害。對(duì)于食用油和脂肪，它還具有親油性。

 

Plaslon涂層的一個(gè)獨(dú)特賣點(diǎn)是，與其他不粘涂層不同，它具有良好的附著力和硬度，因此也適用于搪瓷、玻璃、石器和瓷器。雖然這些材料制成的產(chǎn)品特別耐刮，但不粘效果較差。

圍繞PFAS的討論凸顯了涂料行業(yè)所面臨的復(fù)雜挑戰(zhàn)。雖然與PFAS相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)不可否認(rèn)，但尋找可行且技術(shù)上可行的替代品仍是一項(xiàng)核心任務(wù)。

來源：european-coatings，贏創(chuàng)、BYK、科萊恩官網(wǎng)
 作者：馮穎

 

來源：榮格-《涂料與油墨—中國版》

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