不含PFAS 涂料性能也能永久

鉴于PFAS对环境和健康的风险，全球范围内的监管审查日益严格。欧洲化学品管理局已提议全面禁止生产和使用PFAS（全氟和多氟烷基物质）。随着整个社会越来越关注PFAS对环境和健康的影响，涂料行业也正在经历一场重大变革。

 

PFAS：永久的化学品?

PFAS包括8000多种不同的化学品。这些物质的特点是具有很强的碳-氟键，因而具有显著的化学稳定性和热稳定性。PFAS分为非聚合物型和聚合物型，其性能特点包括流平性、润湿性、耐腐蚀性、耐刮擦性和抗紫外线性。然而，它们在环境中的持久性使其被贴上了“永久的化学品”的标签，导致全球范围内的监管行动。

由于含氟添加剂的独特性质，取代含氟添加剂具有挑战性。与碳氢结构相比，氟碳结构具有更大的表面积和流体力学体积，这使它们在降低表面张力方面更为有效。此外，氟的极化率低，范德华力弱，导致内聚能低，有利于降低表面张力以及在水性和溶剂型体系中的活性。CF3/CF2基团的最低表面能使氟化学物质既疏水又疏油。

氟碳链的性质对于提供耐热性、耐化学性、耐水性和耐油性、改善基材润湿性以及消除水性和溶剂性体系中的薄膜缺陷至关重要。这些特性对于在各种涂料应用中保持高性能标准尤为关键。

 

保持性能 逐步淘汰

这些物质因其出色的防水防油性能、耐化学性和耐久性而备受推崇。然而，随着潜在的或不断增加的法规管控，许多配方设计师都在积极寻找含氟添加剂的替代品。这一变化促使配方设计师在各种应用领域探索更安全、更可持续的选择，包括工业和运输涂料，如厨具和烘烤器皿、塑料、防护和粉末涂料。随着法规的日益严格，该行业正专注于创新，以逐步淘汰PFAS，同时保持性能标准。

 

要成功过渡到不含PFAS的产品，涂料生产商应首先评估PFAS在其配方中的作用，并确定可提供类似性能的替代品。虽然直接一比一替代通常具有挑战性，但探索不同的添加剂系列和组合可以达到理想的效果。

赢创提供PFAS的替代品

赢创涂料添加剂站在这一转变的前沿，致力于支持制造商寻找创新解决方案，在不影响产品性能的前提下替代PFAS。他们的TEGO®产品系列可提供量身定制的解决方案，以满足特定需求。例如，TEGO® Twin 4100将基材润湿和防缩孔效果与消泡特性相结合，而TEGO® Airex 900则在不使用PFAS的情况下提供有效的消泡和脱泡效果。SILIKOFTAL®产品组合可为炊具应用提供具有耐热性和不粘性的有机硅杂化树脂。在船舶涂料领域，TEGO® Airex消泡剂可帮助配制不含PFAS的高固体份和超高固体份涂料。

赢创还提供以有机聚合物和聚硅氧烷为基础的特种添加剂，作为传统PFAS添加剂的有效替代品。例如，聚硅氧烷在消泡和防缩孔应用中表现出卓越的性能，尤其是在塑料涂料和高固含防护涂料中。

这些替代品不仅性能与PFAS相当，而且还有助于降低环境风险。

科莱恩已完成转型
科莱恩宣布，其添加剂产品组合已完成转型，所有产品均不含全氟烷基和多氟烷基物质（PFAS）。此举是科莱恩推动行业可持续发展的又一里程碑，再次体现了对实现更加可持续和以客户为中心的创新承诺。

科莱恩推出的可持续性涂料添加剂解决方案包括Ceridust 8170 M。这是一种用于粉末涂料的不含聚四氟乙烯（PTFE）的纹理剂，能够为粉末涂料带来均匀且细腻的砂纹效果。与含PTFE的产品相比，其具备更低的熔融黏度，挤出过程更顺畅，从而实现更低的能耗和显著的成本节约。

另外，Ceridust 3620是含氟蜡的高性价比替代方案，在不含PFAS/PTFE、符合环保要求的同时，能够增强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基于用于聚烯烃薄膜挤塑的可持续聚合物加工助剂新技术研发而成，其有效成分完全来自科莱恩专有的有机材料。作为一种不含PFAS的聚乙烯母粒，有助于提升加工性，消除薄膜鲨鱼皮，改善表观和性能。

毕克化学停止供应含PFAS助剂
毕克化学宣布，将在2025年底停止供应含PFAS的助剂。毕克化学花费数年的时间投入了大量的研发、资金和人力资源来研发更环保的替代产品方案，以取代全氟和多氟烷基助剂。如今已经能够为客户提供一系列先进且可持续的不含PFAS的解决方案，几乎涵盖所有产品。

目前，毕克能够提供多个系列的创新不含PFAS替代产品。

含PFAS的消泡剂和脱泡剂的主要作用包括在多种体系中展现卓越的消泡效果、显著的抗针孔性能、有效降低表面张力、改善流平和表面外观、对透明性无负面影响、保持长期的储存稳定性。毕克化学能够提供不含PFAS的消泡剂和脱泡剂。

 

例如不含 PFAS 的有机硅消泡剂BYK-1810 ，用于溶剂型与无溶剂型涂料体系、胶粘剂与密封剂以及热固性材料；不含 PFAS 的有机硅消泡剂BYK-1815 ，用于溶剂型与无溶剂型涂料体系、胶粘剂与密封剂以及热固性材料；不含 PFAS 的有机硅消泡剂BYK-1816 ，适用于溶剂型与无溶剂涂料体系。

含PTFE的蜡助剂具有非常好的耐磨性、化学惰性、耐温性、与其他蜡助剂相比密度更高，因此在涂层膜中的定向不同。这些助剂在涂膜中表现出特殊效果，要完全匹配所有这些属性对于不含PTFE助剂来说是困难的，因此毕克化学提供定制化方案来尽可能满足高的要求，特别是在耐磨性上。

 

以下是一小部分用于含PFAS蜡助剂的替代品：不含PTFE的微粉化聚乙烯蜡助剂CERAFLOUR 1050，改善抗划伤和耐磨性能，增加水性、溶剂型、无溶剂和UV涂料体系的表面爽滑。功能和效率与典型的聚乙烯/聚四氟乙烯蜡助剂相当；不含PTFE的微粉化聚乙烯蜡助剂CERAFLOUR 1051，特别适用于增加耐磨和改善抗划伤性能，用于水性、溶剂型、无溶剂和UV涂料体系，功能和效率与典型的聚乙烯/聚四氟乙烯蜡助剂相当；不含PTFE的微粉化聚乙烯蜡助剂CERAFLOUR 1052，改善抗划伤和耐磨性能，增加水性、溶剂型、无溶剂和 UV 体系的表面滑爽，功能和效率与典型的聚乙烯/聚四氟乙烯蜡助剂相当。

 

此外，毕克化学还能提供不含PFAS的表面助剂，已提供广泛的系统兼容性、不含有机硅、优异的流平性、降低表面张力、有效润湿多种基材以及抗缩孔效果。

埃夫科纳三款不含PFAS的聚丙烯酸酯流平剂
鉴于全球范围内对PFAS（全氟和多氟烷基物质）使用的法规约束， 埃夫科纳公司推出三款不含PFAS的聚丙烯酸酯流平剂——AFCONA3671、AFCONA3672、AFCONA3673，均不含PFAS成分。这三款产品针对不同的树脂体系，设计了不同梯度的相容性， 为各种应用需求提供了灵活的选择。

三款聚丙烯酸酯流平剂AFCONA3671、AFCONA3672、AFCONA3673，在相容性方面进行了精心梯度设计。 A3671、A3672、A3673通过精心的相容性梯度设计，配合不同的树脂体系，提供优异的流平效果。按照相容性由浊到清的排序，它们分别是：A3671、A3672、A3673。其中，相容度设计最低的A3671，在提供优异流平效果的同时，还能有效降低其对涂膜的不利影响。

ZeroF开发不含PFAS涂层
ZeroF开发了ORMOCER®纺织品涂层系统，该系统具有出色的防水性，这是客厅沙发等室内装饰的必备特性。正在进行的研究重点是通过加入二氧化硅颗粒和共聚物等添加剂来提高防油性，确保织物保持柔软性和耐用性，同时实现卓越的阻隔性能。

在食品包装方面，ZeroF在添加纤维素脂肪酸酯 (CFAE) 的涂层方面取得了重大进展。与传统的PFAS 基材料相比，这些涂层表现出优异的疏水性能，具有出色的防油防水性能。这对于披萨盒和食品容器等物品至关重要，因为防止污染和保持食品安全至关重要。此外，还开发了生物蜡乳液来增强防水性和蒸汽透过性，进一步提高了这些材料的性能。结果表明，不含 PFAS 的涂料不仅可以匹配甚至超越传统基于PFAS的替代品的性能，为多年来依赖这些有害化学物质的行业提供了令人兴奋的新可能性。

等离子体技术涂层替代含PFAS的涂层
德国国家纳米技术研究所最近开发的有机硅聚合物涂层基于等离子体技术，是一种很有前途的环保型涂层，可替代含PFAS的涂层。它具有机械和化学稳定性，厚度可达200纳米，不透明、可储存、可清洗且可重复使用。这种涂料可用于金属、塑料和半导体等多种材料。

由于有机硅聚合物涂层具有这些特性，而且还可用于热固性塑料，因此非常适合用于医疗技术领域的表面处理。例如，它还可用于心脏起搏器或人工关节等植入装置的生产或表面改性。

“我们对研究成果非常满意，” 德国国家纳米技术研究所等离子体表面技术研究部主任Frank Hempel博士说。“有机硅聚合物层是含全氟辛烷磺酸层的一种很有前途的替代品，为各种工业领域的应用提供了广泛的可能性”。

附着力良好的不含氟涂层
弗劳恩霍夫IFAM研究所的研究人员利用Plaslon涂层开发出了一种不含PFAS的产品。这种涂层的特点是不粘性与高机械耐受性相结合。该涂层采用等离子体技术生产，设计为梯度层，一方面可以实现与产品本体的最佳粘附性，另一方面还能开发出最佳的不粘性能。此外，涂层还具有良好的易清洁特性、耐切割和磨损。它无孔，对食品安全无害。对于食用油和脂肪，它还具有亲油性。

 

Plaslon涂层的一个独特卖点是，与其他不粘涂层不同，它具有良好的附着力和硬度，因此也适用于搪瓷、玻璃、石器和瓷器。虽然这些材料制成的产品特别耐刮，但不粘效果较差。

围绕PFAS的讨论凸显了涂料行业所面临的复杂挑战。虽然与PFAS相关的风险不可否认，但寻找可行且技术上可行的替代品仍是一项核心任务。

来源：european-coatings，赢创、BYK、科莱恩官网
 作者：冯颖

 

来源：荣格-《涂料与油墨—中国版》

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