隨著涂料產(chǎn)品品種越來越多,應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大,涂料工業(yè)已成為化學(xué)工業(yè)中一個重要的獨(dú)立工業(yè)生產(chǎn)部門。我國目前涂料產(chǎn)量約為200萬噸以上,其中工業(yè)涂料占60%,近年來需求量以3.4%的平均速度增長。
20世紀(jì)90年代,世界發(fā)達(dá)國家進(jìn)行了“綠色革命”,促使涂料工業(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(guī)溶劑型涂料占49%,到2002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%增加至2002年的74%。在歐洲,常規(guī)溶劑型涂料由1992年的49%將降到2002年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%增加至2002年的73%。今后10年,水性涂料將是成熟的技術(shù),而60%以下固體含量的溶劑型涂料則處于衰退中。
目前,涂料研究的方向一是涂料應(yīng)用的自動化,所提供的產(chǎn)品施工簡便和安全,特別是產(chǎn)品涂裝的自動化;二是向環(huán)保型涂料方向發(fā)展;三是增加新的組成成分,使涂料在涂后發(fā)生新的化學(xué)變化而構(gòu)成涂膜,以及將由一次施工只能得到薄涂層轉(zhuǎn)變?yōu)榈玫胶裢繉樱磕訑?shù)也將由繁瑣的的多道配套簡化為簡單施工,涂膜的干燥過程也將利用各種物理、化學(xué)反應(yīng)而大大縮短。
水性涂料的發(fā)展
隨著各國對揮發(fā)性有機(jī)物及有毒物質(zhì)的限制越來越嚴(yán)格,以及樹脂、配方的優(yōu)化和適用助劑的開發(fā),預(yù)計(jì)水性涂料在金屬防銹涂料、裝飾涂料、建筑涂料等方面應(yīng)用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方面:成膜機(jī)理的研究,這方面的研究主要是改善涂膜的性能;施工應(yīng)用的研究,美國、日本、德國等國家已生產(chǎn)出金屬防銹底、面漆,在市場上頗受歡迎。
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,通過大分子量的顆粒聚結(jié)而固化成膜。乳膠顆粒的聚結(jié)性關(guān)系到乳膠成膜的性能。近幾年來,著重于強(qiáng)附著性基料和快干基料的研制,以及混合乳膠的開發(fā)。一般水性乳膠聚合物對疏水性底材,附著性差,為提高乳膠附著力,必須注意乳膠聚合物和配方的設(shè)計(jì),使其盡量與底材的表面接近,并精心選擇合適的聚結(jié)劑,降低水的表面張力,以適應(yīng)底材。新開發(fā)的聚合物乳膠容易聚結(jié),聚結(jié)劑用量少也能很好的成膜,現(xiàn)已在家具、機(jī)器等塑料制品上廣泛應(yīng)用。
新研制的乳膠混合物彌補(bǔ)了水稀釋醇酸剛性熱塑性乳膠各自的不足,通過配方設(shè)計(jì),已解決了混溶性和穩(wěn)定性差的問題。水性聚氨酯涂料是近年來迅速發(fā)展的一類水性涂料,除具有一般聚氨酯涂料的高強(qiáng)度、耐磨等優(yōu)異性能外,并且對環(huán)境無污染,中毒和著火的危險性小。由于水性聚氨酯樹脂分子內(nèi)存在氨酯鍵,所以水性聚氨酯涂料的柔韌性、機(jī)械強(qiáng)度、耐磨性、耐化學(xué)藥品及耐久性等都十分優(yōu)異,歐、美、日均視其為高性能現(xiàn)代涂料品種而大力研發(fā)。
粉末涂料發(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。
由于世界上出現(xiàn)了嚴(yán)重的大氣污染,環(huán)保法規(guī)對污染控制日益嚴(yán)格,要求開發(fā)無公害、省資源的涂料品種。因此,無溶劑、具有保護(hù)和裝飾綜合性能的粉末涂料,便因其具有獨(dú)有的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益而獲得飛速發(fā)展。
粉末涂料的主要品種有環(huán)氧樹脂、聚酯、丙烯酸和聚氨酯粉末涂料。近年來,聚氨酯粉末以其優(yōu)異的性能令人注目。
高固體份涂料發(fā)展動向
在環(huán)境保護(hù)措施日益強(qiáng)化的情況下,高固體份涂料有了迅速發(fā)展。其中以氨基、丙烯酸和氨基丙烯酸涂料的應(yīng)用較為普遍。近年來,美國Mobay公司開發(fā)了一種新型汽車流水線用面漆。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。
光固化涂料的進(jìn)展
光固化涂料也是一種不用溶劑,節(jié)省能源的涂料,主要用于木器家具等。在歐洲和發(fā)達(dá)國家的木器家具用漆的品種中,光固化型市場潛力大,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(xiàn)約有700多條大型光固化涂裝線,德國、日本等大約有40%的高級家具采用光固化涂料。
幾種特殊涂料的應(yīng)用
1.防污涂料
近年來,荷蘭Sigma公司研制成功一種新型不含錫防污涂料。它的自拋光性與現(xiàn)有含錫防污涂料相同。最近,日本的關(guān)西涂料公司新開發(fā)的一種對水中生物無毒性的不含有機(jī)錫和氧化亞銅的名為CaptainCrystal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在船底上,持續(xù)時間可達(dá)5年。
2.防腐涂料
國外十分重視長效防腐涂料的發(fā)展,主要品種有無機(jī)富鋅漆、環(huán)氧瀝青、乙烯基樹脂、厚漿型氯化橡膠、無溶劑環(huán)氧聚酰胺和無溶劑環(huán)氧砂漿涂料等。用20%~30%的片狀玻璃粉填入雙酚A型環(huán)氧樹脂、間苯二甲酸不飽和聚酯、環(huán)氧丙烯酸樹脂等基料中組成的長效防腐涂料,用于海洋設(shè)施的涂裝,其防腐壽命超過10年。
3.陰極電泳涂料
這類涂料在國外發(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公司研制成功電泳涂料,一次成膜比較厚,外觀平整,各項(xiàng)性能均優(yōu)良;低溫固化型陰離子電泳涂料是20世紀(jì)80年代末,日本神東涂料公司和日本油脂公司共同開發(fā)的新品種。該涂料的標(biāo)準(zhǔn)固化條件為:130/20分鐘或160/5分鐘;彩色陰極電泳涂料是日本關(guān)西涂料公司開發(fā)的,以環(huán)氧樹脂為基礎(chǔ),采用特殊異氰酸酯交聯(lián),并配以第三成份丙烯酸樹脂,可在電泳中均一沉積形成復(fù)合層涂膜。這種技術(shù)可使環(huán)氧樹脂系陰極電泳涂料彩色化,也提高了涂層的耐候性。邊棱防銹型陰極電泳涂料,要求減少涂膜溶融時的流動性,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(yīng)重點(diǎn)開發(fā)膜厚30~40微米,耐鹽霧1000小時的厚膜型陰極電泳漆和耐鹽霧720小時以上的普通型陰極電泳漆。
其他有關(guān)方面的發(fā)展態(tài)勢
為了適應(yīng)涂料產(chǎn)品性能提高和品種增加的需要,要不斷提高所需顏料的性能,更廣泛地利用有機(jī)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(kuò)大使用輔助材料對涂料的發(fā)展也越來越顯重要。如紫外線吸收劑應(yīng)用于涂料中,能提高耐光性;抗氧化劑能提高耐老化性;隨著水性涂料的發(fā)展,濕潤劑的品種將不斷擴(kuò)大;在利用紫外線干燥的涂料中,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(jì)算機(jī)在涂料工業(yè)中的應(yīng)用可使涂料配方改進(jìn)、大工業(yè)生產(chǎn)、生產(chǎn)設(shè)施的設(shè)計(jì)最佳化,且能迅速解決涂料的研究、生產(chǎn)、應(yīng)用和銷售等方面所出現(xiàn)的技術(shù)和管理問題。
隨著涂料需求量和產(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)一步簡化工藝過程,提高生產(chǎn)率。實(shí)現(xiàn)連續(xù)化、自動化。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(yīng)用,從而使生產(chǎn)的自動化程度達(dá)到新的水平。