当今涂料发展动向-【维肯涂料】
当今涂料科学可谓日新月异。涂料生产规模和技术水平是人类经济活动的晴雨表。国民经济的发展需要有与其相适应的涂料规模和水平。在各学科高度交叉、相互渗透以及人类对自身生存环境保护的呼声日益高涨的今天,涂料商必须在遵循各项环保法规的前提下,推出高新涂料产品来满足社会发展的需要。了解当今涂料的发展动向对我们从事涂料研究和生产的人员来说,是非常有意义的。
1、当今涂料发展的基本原则-【维肯涂料】
涂料从以油为主要成膜物质的阶段发展到目前以合成树脂为主要成膜物质的阶段。科学技术使人类享有高度文明的同时,也使人类面临着巨大的生存危机。工业革命以来,资源和能源的大量开发,使不可再生的资源和能源匮乏;工业废弃物使人类生存环境遭受到巨大破坏。世界各国对此十分重视,纷纷制定了相应的法规。例如:“66法规”、“1113法规”、“caa”等,对voc的排放量作了明确的规定。从80年代开始,涂料界根据本行业的特点,提出了涂料的发展原则,归纳起来就是:高效、节能、环保。具体含义为:
高效----产品高性能,施工高效率;
节能----产品的生产、施工节省能源;
环保----产品的生产、施工过程中不产生对环境的污染或低污染。
2、当今涂料技术的发展动向-【维肯涂料】
随着全球经济一体化进程的加速,经济活动中的竞争日益加剧。谁能遵循涂料发展的基本原则,研制出顺应社会发展趋势的产品,谁就能赢得市场。传统意义上的“油漆”以及一般的溶剂型涂料必将被淘汰。目前,涂料研究的热点大多集中在以下方面。
l 环保涂料:水性涂料
无溶剂涂料
高固体涂料
粉末涂料
l 节能涂料:低温烘烤涂料
辐射固化涂料
l 特殊功能性涂料(满足环保、节能条件)
下面,从不同的应用领域对这些方面进行说明。
2—1、 建筑涂料-【维肯涂料】
建筑涂料的范围极其广泛,包括门窗漆、内墙漆、外墙漆、地板漆、天花板漆、木器漆等等。实现低voc排放,可运用水性化、无溶剂化、高固体化及粉末化技术。但建筑涂料的应用对象、施工要求及1113法规苛刻的规定(2008年,建筑平光漆的voc在5%以下),使得建筑涂料降低voc的可用技术就是水性化技术。在我国,墙面涂料采用的乳胶涂料已经成熟,各项性能接近国外相应产品的性能。但门窗漆、家具漆的乳胶漆化或水溶化技术还不成熟。目前,国内外许多涂料商已推出耐侯性更好、光泽更高的墙用硅丙乳胶漆;对有机氟树脂的水乳化研究也正在进行中。国外,水性聚氨酯家具漆的装饰性已可和溶剂性涂料相媲美。
2—2、 汽车涂料-【维肯涂料】
汽车涂料当属工业涂料之一。汽车涂料在工业涂料中所占比例最大,技术水平最高,可以说汽车涂料的水平代表了当今涂料的技术水平。欧洲1994年提出的《溶剂控制指令----汽车涂装过程排放的限制》明确规定新建轿车涂装线的voc的排放量(包括底、中、面漆涂装)不得超过45g/m2,德国更加严格,为35 g/m2。为达到此目标,各涂料研究、生产及涂装机构提出了降低voc排放的工作方向,即努力开发性能更加的阴极电泳涂料、高固体涂料、水性涂料、粉末涂料,积极研究配套涂装工艺。除电泳底漆外,水性漆和粉末涂料在中涂层、底色层及罩光层都有不同程度的应用。
(1)目前,国外电泳涂料已发展到第5代,voc含量低于2%,不含pb等重金属,高泳透力,低烘干温度。
(2)水性中涂漆主要有水性聚酯氨基树脂漆和封闭型异氰酸酯聚氨酯漆两种。水性面漆主要为水性丙稀酸氨基和水性聚氨酯。水性中涂漆和面漆的性能不低于相应的溶剂性涂料,施工条件接近溶剂性涂料,voc含量低于15%。例如,日本关西的水性聚酯氨基中涂漆在施工黏度下的固体为61%,voc含量为12%,施工温度20—30℃,相对湿度50—85%。
(3)水性罩光漆主要由水溶性氨基树脂和水性丙稀酸树脂或醇酸树脂配合而成。其漆膜外观与溶剂性罩光漆相当,在欧洲已得到广泛应用。
(4)粉末涂料的品种和技术水平已有相当大的变化和发展(在一般工业涂料中作较详细介绍),使得粉末涂料在汽车罩光漆中得以应用,打破了粉末涂料只在防腐和低装饰性场合使用的界限。例如,宝马公司的dingolfing工厂采用丙稀酸类粉末涂料作为罩光涂层,这种涂料的熔融温度低(35℃),流平性好,光泽高,耐侯性优异。
在工业涂料中,水性漆在汽车行业中的应用程度最高。因为只有采用全部水性漆配套或各层水性漆加粉末罩光漆的配套才能满足35 g/m2规定,而各层水性漆加溶剂性罩光漆的配套能满足45 g/m2。德国的欧宝公司全部采用水性体系:阴极电泳+水性中涂+水性底色漆+水性罩光漆;德国的奔驰卡车及奥地利的斯太尔卡车采用了水性本色漆;宝马公司采用各色水性漆+粉末罩光漆。
2—3、 一般工业涂料-【维肯涂料】
一般工业涂料是指用于涂装家电、仪器仪表、一般的机械设备和金属制品等的一类涂料。过去,一直是以硝基、醇酸、氨基等溶剂性涂料为主。近年来,由于voc排放量的限制,一般工业涂料也正向水性化、高固体化和粉末化方向转变,尤其是粉末涂料发展最快。
粉末涂料是以热塑性粉末涂料开始的。例如,聚乙烯、聚氯乙烯和聚酰胺粉末涂料。但热固性涂料具有更好的性能而逐步占据主导地位。主要品种有环氧、环氧/聚酯、tgic(三缩水甘油异氰尿酸酯)/聚酯、聚氨酯和丙稀酸粉末涂料。由于环氧树脂的价格比聚酯贵,除了重防腐用涂料和低温固化品种外,室内装饰和一般涂装主要用环氧/聚酯粉末涂料;有耐侯性要求时,采用tgic/聚酯粉末涂料,由于tgic的刺激性问题,用羟烷基酰胺和低分子量环氧化合物代替tgic的工作正在进行中,其中四羟甲基酰胺已工业化,以这种固化剂的粉末涂料将会逐年增长;以异氰酸酯类固化的耐侯性聚氨酯粉末涂料由于价格较贵,且固化时存在释放封闭剂的问题,虽然性能很好,仍然受到限制;丙稀酸粉末涂料色浅、光泽高、耐侯性好而作为高档透明面漆,成为21世纪工业装饰面漆尤其是汽车装饰面漆的主要品种之一。
粉末涂料作为无污染涂料在21世纪将会得到更大发展。其主要研究课题为:薄涂层化,低温固化,新品种开发及制造和涂装新工艺的开发。粉末涂料的开发初期以厚涂层为特点,但许多场合只需20—30μ的涂层就足够。为了取代溶剂涂料,必须向薄层化方向发展。低温固化可以扩大粉末涂料的应用范围,如木材、塑料等。新品种、新工艺的开发主要集中在以下几个方面:
(1)环氧粉末涂料中,新型潜固化剂和促进剂的开发;
(2)聚氨酯粉末涂料中,开发无封闭剂的新型固化剂以解决因封闭剂带来的环境污染。
(3)微细粒子粉末涂料,粒径8—20μ,既可实现薄膜化,又可提高流平性。
(4)聚酯/丙稀酸粉末涂料兼有良好的防腐性和耐侯性;
(5)超耐侯性和超耐久性的氟树脂粉末涂料,目前“羟基氟树脂/异氰酸酯”体系已在实验室问世。
(6)紫外固化粉末涂料,如不饱和聚酯和丙稀酸聚氨酯型粉末涂料。
(7)耐热的有机硅聚酯粉末涂料
(8)粉末涂料制造新工艺,例如超临界流体制造法不经熔融挤出而是利用二氧化碳使原料达到临界状态,通过喷雾而形成。从而防止产品胶化,提高产品质量。
在一般工业涂料中,另一个能引起我们重视的涂料便是辐射固化涂料。这是一种节能、无污染的绿色涂料,是未来重点发展的品种之一。辐射固化涂料的应用领域很广泛,特别是九十年代以来,得到了更充分的发展,在木器、装饰板、塑料、印罐、金属、光纤甚至汽车等领域具有广泛的应用前景。辐射涂料的研究热点集中在以下几个方面:
(1)开发低皮肤刺激性的活性单体,例如烷氧基化丙稀酸酯和乙烯基醚单体的开发。
(2)有色体系的光引发剂的开发,可以提高深层和有色体系的引发效率。
2—4、 海洋涂料-【维肯涂料】
海洋环境是十分严酷的腐蚀环境,与海洋活动相关的设施(船舶、码头、钻井平台、输油管线、沿岸钢构设施等)需要有效的保护。海洋防腐涂料和防污涂料构成海洋涂料的基础。海洋经济和海洋产业的的发展促使海洋涂料的规模不断扩大和技术水平不断提高;同时保护海洋的共识也使海洋涂料面临巨大挑战和发展机遇。开发温和于人、温和于海洋的无毒和无公害的高固体、无溶剂以及水性高性能涂料成为海洋涂料的主要发展方向。
(1)高固体、无溶剂型厚膜长效环氧系列船舶漆和重防腐漆
传统意义上的高固体涂料是指质量固体为65%以上的涂料品种,与“66法规”规定的涂料中的voc在17%以下的指标相差较大。经过涂料工作者的努力,一部分品种的固体达到75%以上,但到83%以上的品种为数不多。问题在于固体份达到一定值后,涂料的流变行为发生巨大改变。解决这一问题,涉及到新的树脂、新的颜料、新的助剂以及新的生产工艺和施工工艺等各个环节。无溶剂涂料也是如此,所以只在某些场合中使用,且施工方法也较特殊。例如,barrier系列产品,最能体现其价值的应用就是采用金属网刮抹法对海门、浅桥等的保护。这类涂料的特点具有一次涂覆厚度200----1000μ,防腐年限5----10年。
(2)具有潮湿和低表面处理适性的防腐底漆
随着商业竞争的加剧,客户对产品的技术含量要求越来越高。在相对湿度为85%以上的环境或在油水舱、压载舱中施工以及除锈等级低于sa2的情况下施工的涂料品种可以缩短工作周期,降低施工费用,有很强的竞争力。世界许多大涂料商都相继推出了这类产品。关西此类涂料的代表为esco、nu forte
(3)水性船舶和重防腐漆
低面配套的内舱和油水舱用水性漆不仅可降低voc,且极大改善施工环境,符合涂料的发展原则。经过多年的努力,已成功开发了水性醇酸、水性环氧、丙稀酸改性环氧、水性聚氨酯等,防腐性能接近溶剂性涂料。
(4)超耐侯面漆
重涂性和附着力优异的超耐侯性面漆相继进入使用阶段
脂肪族聚氨酯 3----5年
有机硅改性涂料 5----8年
氟碳涂料 10----15年
(5)开发低毒性颜料
含铅、铬等重金属的颜料曾在无机颜料中占据重要位置,但最终被禁用是当今社会发展的趋势。寻找低毒、有效的颜料是涂料工作中的重要任务。采用磷酸锌、磷酸铝的趋势进一步增强,高性能的云母类颜料和玻璃鳞片的使用范围逐年增大。
(6)低污染、环保性、长效防污漆
2005年将完全禁止使用有机锡防污漆,开发环保防污漆势在必行。到目前为止,无锡防污漆的技术已取得巨大进展,但防污效果持续5年以上的技术未完全成熟。今后的发展方向是继续寻求低毒的防污剂以及开发高磨耗的自抛光树脂。
2—5、特殊功能性涂料-【维肯涂料】
维肯涂料功能性涂料很多。例如,防火涂料、隔音涂料、防静电涂料、示温涂料等等。