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涂料工業(yè)的現狀分析及發(fā)展趨勢

時(shí)間:2017-04-28 14:23:59 來(lái)源:

當今的涂料產(chǎn)品廣泛以石油工業(yè)、煉焦工業(yè)、有機合成化學(xué)工業(yè)等部門(mén)的產(chǎn)品為原料,品種越來(lái)越多,應用范圍也不斷擴大,涂料工業(yè)成為化學(xué)工業(yè)中一個(gè)重要的獨立生產(chǎn)工業(yè)部門(mén)。我國目前涂料產(chǎn)量約為200萬(wàn)噸以上,其中工業(yè)涂料占60%,近年內需求量以3.4%的平均速度增長(cháng)。
    隨著(zhù)科技水平的不斷提高,為涂料工業(yè)提供了多種新型原材料和技術(shù)裝備,促使涂料工業(yè)的生產(chǎn)水平和技術(shù)水平得到迅速提高。目前使用涂料最廣泛的航空、造船、車(chē)輛、機械、電器制造、電子工業(yè)等部門(mén),都在高速發(fā)展,這就對做為保護、裝飾材料的涂料產(chǎn)品,不斷提出了更高要求。如航空工業(yè)要求涂料工業(yè)提高適應超音速飛行,具有高度耐磨性、耐高溫性和耐驟冷性和耐熱的涂料品種;空間技術(shù)方面要求提供耐幾千度高溫,耐宇宙射線(xiàn)輻射的涂料;電子工業(yè)要求耐高溫的絕緣材料;造船工業(yè)要求具有高度耐腐蝕和使用壽命更長(cháng)的船舶涂料,如長(cháng)效無(wú)毒的船底防污涂料等;汽車(chē)工業(yè)要求提供適應在提高行駛速度和在各種氣候環(huán)境下,都具有優(yōu)良保護、裝飾性能的涂料;石油化工、機械制造等方面要求提供高度耐化學(xué)品腐蝕的涂料等。
    九十年代初,世界發(fā)達國家進(jìn)行了“綠色革命”,對涂料工業(yè)是個(gè)挑戰,促進(jìn)了涂料工業(yè)的發(fā)展向“綠色”涂料方向大步邁進(jìn)。以工業(yè)涂料為例,在北美,1992年常規溶劑型涂料占49%,到2000年降為26%;水性涂料、高固體份涂料、光固化涂料和粉末涂料由1992年的51%到2002年將增加到74%。在歐洲,常規溶劑型涂料由1992年的49%將降到2002年的27%;而水性涂料、高固體涂料,光固化涂料和粉末涂料將由1992年的51%到2002年將增加到73%。今后十年,水性涂料是成熟的技術(shù),而60%以下固體含量的溶劑型涂料則是衰退中的技術(shù)。
    目前涂料研究的方向其一是涂料應用的自動(dòng)化,所提供的產(chǎn)品施工簡(jiǎn)便和安全,特別是產(chǎn)品涂刷的自動(dòng)化;其二是向環(huán)保型涂料方向發(fā)展;其三是增加新的組成成分,使涂料在涂后發(fā)生新的化學(xué)變化手段而構成涂膜以及將由一次施工只能得到薄涂層轉變?yōu)榈玫胶裢繉?涂膜層數也將由繁瑣的多道配套簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)單施工,涂膜的干燥過(guò)程也將利用各種物理、化學(xué)反應而大大縮短。
    一、水性涂料的發(fā)展
    由于水性涂料的優(yōu)越性十分突出,因此,近十年來(lái),水性涂料在一般工業(yè)涂料領(lǐng)域的應用日益擴大,已經(jīng)替代了不少慣用的溶劑型涂料。隨著(zhù)各國對揮發(fā)性有機物及有毒物質(zhì)的限制越來(lái)越嚴格,以及樹(shù)脂和配方的優(yōu)化和適用助劑的開(kāi)發(fā),預計水性涂料在用于金屬防銹涂料、裝飾性涂料、建筑涂料等方面替代溶劑型涂料將取得突破性進(jìn)展。乳膠涂料 在水性涂料中,乳膠涂料占絕對優(yōu)勢。如美國的乳膠涂料占建筑涂料的90%。乳膠涂料的研究成果約占全部涂料研究成果的20%。研究較多的方向有以下幾個(gè)方面:
    ⑴成膜機理的研究。這方面的研究主要是改善涂膜的性能;
    ⑵施工應用的研究。近年來(lái)對金屬用乳膠涂料作了大量研究并獲得十分可喜的進(jìn)展,美國、日本、德國等國家已生產(chǎn)出金屬防銹底、面漆,在市場(chǎng)上頗受歡迎。熱塑性乳膠基料常用丙烯酸聚合物,丙烯酸共聚物或聚氨酯分散體,通過(guò)大分子量(3×10 ~3×10 )的顆粒聚結而固化成膜。乳膠顆粒的聚結性關(guān)系到乳膠成膜的性能。近幾年來(lái),著(zhù)重于強附著(zhù)性基料和快干基料的研制,以及混合樹(shù)脂膠的開(kāi)發(fā)。一般水性乳膠聚合物對疏水性底材(如塑料和凈化度差的金屬)附著(zhù)性差。為提高乳膠附著(zhù)力,必須注意乳膠聚合物和配方的設計,使其盡量與底材的表面接近,并精心選擇合適的聚結劑,降低水的臨界表面張力,以適應臨界表面張力較低的市售塑料。新開(kāi)發(fā)的聚合物乳膠容易聚結,使聚結劑用量少也能很好的成膜,現已在家具、機器和各種用具等塑料制品上廣泛應用。新研制的乳膠混合物彌補了水稀釋性醇酸/剛性熱塑性乳膠各自的不足,通過(guò)配方設計,已解決了混溶性和穩定性差的問(wèn)題。
    水性聚氨酯涂料 
    這是近年來(lái)迅速發(fā)展的一類(lèi)水性涂料。它除具有一般聚氨酯涂料所固有的高強度、耐磨等優(yōu)異性能外,且對環(huán)境無(wú)污染,中毒和著(zhù)火的危險性小。由于水性聚氨脂樹(shù)脂分子內存在氨基甲酸酯鍵和脲鍵,所以水性聚氨酯涂料的柔韌性、機械強度、耐磨性、耐化學(xué)藥品及耐久性等都十分優(yōu)異,歐、美、日均將其視為高性能的現代涂料品種大力研究開(kāi)發(fā)。    
    二、粉末涂料的發(fā)展迅速
    在涂料工業(yè)中,粉末涂料屬于發(fā)展最快的一類(lèi)。由于世界上出現了嚴重的大氣污染,環(huán)保法規對污染控制日益嚴格,要求開(kāi)發(fā)無(wú)公害、省資源的涂料品種。因此,無(wú)溶劑、100%地轉化成膜、具有保護和裝飾綜合性能的粉末涂料,便因其具有獨有的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益而獲得飛速發(fā)展。 
粉末涂料的主要品種有環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、丙烯酸和聚氨酯粉末涂料。近年來(lái),芳香族聚氨酯和脂肪族聚氨酯粉末以其優(yōu)異的性能令人注目。
    三、高固體份涂料發(fā)展動(dòng)向
    在環(huán)境保護措施日益強化的情況下,高固體份涂料有了迅速發(fā)展。其中以氨基、丙烯酸和氨基一丙烯酸涂料的應用較為普遍。近年來(lái),美國MObay公司開(kāi)發(fā)了一種新型汽車(chē)涂料流水線(xiàn)用面漆。這種固體份高、單組份聚氨酯改性聚合物體系,可用于剛性和柔性底材上,并且有優(yōu)異的耐酸性、硬度以及顏料的捏合性。采用脂肪族多異的氰酸酯如Dsemodur N和聚己內酯,可制成固體份高達100%的聚氨酯涂料。該涂料各項性能均佳,施工方法普通。用Dsemodur N和各種羥基丙烯酸樹(shù)脂配制的雙組份熱固性聚氨酯涂料,其固體含量可達70%以上,且粘度低,便于施工,室溫或低溫可固化,是一種非常理想的裝飾性高固體份聚氨酯涂料。
    四、光固化涂料的進(jìn)展
    光固化涂料也是一種不用溶劑、很節省能源的涂料,主要用于木器和家具等。在歐洲和發(fā)達國家的木器和家具用漆的品種中,光固化型市場(chǎng)潛力大,很受大企業(yè)青睞,主要是木器家具流水作業(yè)的需要,美國現約有700多條大型光固化涂裝線(xiàn),德國、日本等大約有40%的高級家具采用光固化涂料。最近又開(kāi)發(fā)出聚氨酯丙烯酸光固化涂料,它是將有丙烯酸酯端基的聚氨酯齊聚物溶于活性稀釋劑(光聚合性丙烯酸單體)中而制成的。它既保持了丙烯酸樹(shù)脂光固化涂料的特性,也具有特別好的柔性、附著(zhù)力、耐化學(xué)腐蝕性和耐磨性。主要用于木器家具、塑料等的涂裝。
    五、幾種特種涂料的態(tài)勢和發(fā)展
    1、防污涂料 
    近年來(lái),荷蘭Sigma公司研制成功一種新型不含錫防污涂料,它的自?huà)伖庑耘c現有含錫防污涂料相同,但其防縮孔性和防開(kāi)裂性大大優(yōu)于其它不含錫的防污涂料。最近,日本的關(guān)西涂料公司新開(kāi)發(fā)的一種對水中生物無(wú)毒性的不含有機錫和氧化亞銅的名為Captain Crystal的船用防污涂料。作為改善地球環(huán)境的這種涂料,能有效防止生物附著(zhù)在船底上,持繼時(shí)間可達5年。日本油脂公司采用超交聯(lián)技術(shù)成功開(kāi)發(fā)出一種新型防污且耐酸雨的PCM涂料,實(shí)驗證明,該技術(shù)能使汽車(chē)涂料具有優(yōu)良的耐污染性,其耐候性是丙烯酸樹(shù)脂系列涂料的八倍,且其漆膜硬度可達3~4H。
   2、防腐涂料
    國外十分重視長(cháng)效防腐涂料的發(fā)展,主要品種有無(wú)機富鋅漆、環(huán)氧瀝青、乙烯基樹(shù)脂、厚漿型氯化橡膠、無(wú)溶劑環(huán)氧聚酰胺、無(wú)溶劑環(huán)氧砂漿和SPGuard 涂料等。用20%~30%的片狀玻璃粉填入雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂、間苯二甲酸不飽和聚酯、環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂等基料中組成的長(cháng)效防腐涂料,用于海洋設施的涂裝,其防腐壽命超過(guò)10年。近幾年,我國防腐涂料的發(fā)展較快。例如環(huán)氧煤瀝青防腐涂料前不久已由陜西源源化工有限公司研制成功,該涂料附著(zhù)力強,可直接在有銹層的鋼鐵上涂刷,防腐效果好。油田防腐涂料由鄭州工學(xué)院與中原油田勘探設計院研制成功,該涂料具有優(yōu)良的耐腐蝕性和良好的低溫潮濕固化特性。有機鈦涂料作為高科技防腐涂料由吉林化學(xué)工業(yè)公司研究院研究成功,這種無(wú)毒性有機鈦涂料的耐蝕性能已達到國外同類(lèi)產(chǎn)品的水平,可用于化工、海洋等領(lǐng)域的防腐設備。
    3、陰極電泳涂料
    這類(lèi)涂料國外發(fā)展很快,并取得了許多新的成就。其中最有代表的是開(kāi)發(fā)了厚膜型陰極電泳涂料、低溫固化型和彩色陰極電泳涂料。厚膜陰極電泳涂料是美國PPG公司研制成功的一種新型陰極電泳涂料,各項性能均優(yōu)良;低溫固化型陰離子電泳涂料是八十年代末日本神東涂料公司和日本油脂公司共同開(kāi)發(fā)的新品種,該涂料的標準固化條件為:130℃/20min或160℃/5min;彩色陰極電泳涂料是日本關(guān)西涂料公司開(kāi)發(fā)的,它以環(huán)氧樹(shù)脂為基礎,采用特殊異氰酸酯交聯(lián),并配以第三成份丙烯酸樹(shù)脂,可在電泳中均一沉積形成復合層涂膜。這種技術(shù)可使環(huán)氧樹(shù)脂系陰極電泳涂料彩色化,也提高了涂層的耐候性。陰極電泳涂料的發(fā)展方向是:厚膜型陰極電泳涂料,將可解決在電泳涂裝時(shí)沉積的漆膜以及烘烤過(guò)程中漆膜的粘彈性控制問(wèn)題,使一次成膜比較厚,外觀(guān)平整;低溫固化型陰極電泳涂料,開(kāi)發(fā)烘烤溫度為130~140℃的低溫固化型,并保持耐腐蝕和其它性能不變,以便用于帶塑料、橡膠等汽車(chē)部件上,節能并減少污染;邊棱防銹型陰極電泳涂料,要求減少涂膜溶融時(shí)的流動(dòng)性,提高涂膜的邊棱覆蓋率,以改善陰極電泳涂料邊棱的防腐蝕性。我國應重點(diǎn)開(kāi)發(fā)膜厚30—40微米、耐鹽霧1000小時(shí)的厚膜型陰極電泳漆和耐鹽霧720小時(shí)以上的普通型陰極電泳漆。
    六、其它有關(guān)方面的發(fā)展態(tài)勢
    為了適應涂料產(chǎn)品性能提高和品種增加的需要,也要不斷提高所需顏料的性能。主要將更廣泛地利用有機顏料,如偶氮系、酞菁系和具有優(yōu)良耐曬、耐溶劑性能的蒽醌系顏料。
    在涂料中擴大使用輔助材料,對涂料的發(fā)展也越來(lái)越顯得重要,如紫外線(xiàn)吸收劑應用于涂料中,能提高耐光性;抗氧化劑能提高耐老化性能;隨著(zhù)水性涂料的發(fā)展,濕潤劑的品種將不斷擴大;在利用紫外線(xiàn)干燥的涂料中,需要利用光固化劑。這些輔助材料在今后將被更廣泛地利用。
    計算機在涂料工業(yè)中的應用可使涂料配方改進(jìn)、大工業(yè)生產(chǎn)、生產(chǎn)設施的設計最佳化,且能迅速解決涂料的研究、生產(chǎn)、應用和銷(xiāo)售等方面所出現的技術(shù)和管理問(wèn)題。隨著(zhù)涂料需求量和產(chǎn)品品種的增加,涂料生產(chǎn)工藝也需不斷改進(jìn)。改進(jìn)的總趨勢是進(jìn)一步簡(jiǎn)化工藝過(guò)程,提高生產(chǎn)率,實(shí)現連續化、自動(dòng)化生產(chǎn)。今后射流技術(shù)、可控硅技術(shù)、納米技術(shù)等將在涂料工業(yè)中廣泛應用,從而使生產(chǎn)的自動(dòng)化程度達到新的水平。


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