涂料
在由計劃經(jīng)濟向市場經(jīng)濟轉(zhuǎn)軌的過程中，由于受汽車、建筑、石油化工、交通運輸和電子工業(yè)發(fā)展的拉動，標(biāo)志中國涂料技術(shù)進步的涂料品種結(jié)構(gòu)在90年代發(fā)生了根本性轉(zhuǎn)變，合成樹脂涂料的比例達到65％-75％。我國涂料工業(yè)目前已進人合成樹脂涂料時代。陰極電沉積涂料已成為汽車底漆主流，汽車涂料水性化工作提上了議事日程。水性乳膠涂料也已成為我國建筑涂料的主要產(chǎn)品。粉末涂料的發(fā)展速度驚人，2000年的產(chǎn)量突破100kt，居亞洲首位。近幾年來，涂料行業(yè)年均申報專利和年均獲得專利明顯增加，自主知識產(chǎn)權(quán)和自主開發(fā)水平有了較大提高。
目前，我國大多數(shù)涂料產(chǎn)品及相關(guān)原材料的生產(chǎn)技術(shù)是自主開發(fā)的。進口涂料量不足10％。國家從“六五”～“十五”安排了百余項具有重大影響的自主開發(fā)項目。其中“八五”開發(fā)了40項涂料及相關(guān)原料的新品種、新工藝和新裝置，50％的項目已實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，綜合效益明顯?！熬盼濉遍_展了“涂料用顏料，樹脂及涂料新品種的開發(fā)”，自主研究了“汽車用水性涂料新品種”等23個課題，達到了90年代初的國外先進技術(shù)水平。近幾年來，主要的創(chuàng)新成果有陰極電泳涂料、水性浸涂漆、金屬閃光涂料、厚膜型建筑涂料、水性工業(yè)涂料、水性防腐蝕涂料、聚氨酯木器涂料、耐候性卷材涂料、海洋船舶涂料、高固體分聚酯涂料、耐光鉬鉻紅、珠光顏料、偏苯三酸酐、醇醚類溶劑等。
國外涂料技術(shù)開發(fā)主要以產(chǎn)品開發(fā)為中心，以市場占有率為目標(biāo)。因此，工業(yè)化國家的涂料行業(yè)以自己的拳頭產(chǎn)品(各具特色的專用涂料)分工，占領(lǐng)不同的領(lǐng)域。國外涂料技術(shù)開發(fā)一般分為：前瞻性技術(shù)研究開發(fā)；新產(chǎn)品、新工藝、新裝置研究開發(fā)；以降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量為目標(biāo)的老產(chǎn)品改進等三個層次。
國外涂料行業(yè)特別重視涂料施工技術(shù)的發(fā)展．尤其是對于在線涂料涂裝(OEM)施工的研究，其投入經(jīng)費遠遠超過涂料產(chǎn)品本身的研究經(jīng)費投入。在進行涂料開發(fā)研究的同時，國外非常重視有關(guān)法律和環(huán)境保護法規(guī)。如嚴格限制涂料產(chǎn)品中揮發(fā)性有機化合物的法規(guī)推動了環(huán)境適應(yīng)型的水性涂料、高固含量涂料和粉末涂料的發(fā)展。限制鉛、鉻等重金屬顏料在涂料中的應(yīng)用，促進了低毒性顏料的開發(fā)。限制、禁止使用有機錫防污劑的法規(guī)促使開發(fā)不含錫、低毒、長效防污涂料。激烈的軍備競賽刺激了隱形涂料等高性能專用涂料的發(fā)展。
涂料種類
涂料的種類主要有以下7種：
1． 醇酸樹脂涂料
醇酸樹脂涂料誕生于20世紀(jì)30～40年代。主要成分是由多元醇和脂肪酸酯化縮聚生成的聚酯，多元醇為甘油，季戊四醇，三羥甲基丙烷等，脂肪酸為亞麻仁油脂肪酸，豆油脂肪酸，椰子油脂肪酸，蓖麻油脂肪酸等。由于其原料易得、產(chǎn)品多樣化、性能和價格相稱且施涂簡易，在高技術(shù)發(fā)展的今天，面對層出不窮的新涂料品種的挑戰(zhàn)，醇酸樹脂涂料目前仍是主要傳統(tǒng)大類品種，在涂料工業(yè)占有重要地位。我國醇酸樹脂涂料起源于60年代，近幾年生產(chǎn)規(guī)模由年產(chǎn)百噸到年產(chǎn)萬噸，設(shè)備由二釜法發(fā)展到一釜法，工藝由熔融法到溶劑法，品種由一漆多用發(fā)展到多品種專用漆。
2． 聚氨酯涂料
聚氨酯涂料是世界上增長速率最快的涂料品種之一。它在涂料中所占比例和增長速率象征著一個國家的涂料工業(yè)水平和發(fā)展速度。美國、西歐和日本等工業(yè)發(fā)達國家的聚氨酯涂料占本國涂料總量的5％～10％，而這些國家的聚氨酯涂料總和占全世界聚氨酯涂料的80％～90％。我國的聚氨酯涂料從60年代初開始發(fā)展。近幾年來，產(chǎn)量連續(xù)保持在lOOkt／a，約占我國涂料總產(chǎn)量的8％。聚氨酯涂料具有光亮、豐滿、耐磨、耐腐蝕、附著力好等特性，還可低溫固化，又能作高固體分、水性、粉末、光固化等低污染、省資源、節(jié)能型涂料。而且可通過以異氰酸酯和羥基組分為主的新型原料和新技術(shù)開發(fā)，制成“功能性”和“半永久”的聚氨酯涂料，以滿足不同的使用要求。它廣泛用于建筑涂料(外墻涂料、防水涂料、工業(yè)地坪等)、工業(yè)涂料(汽車涂料、航空涂料、塑料涂料等)和特種涂料(重防腐蝕涂料，核電涂料及各種功能涂料等)．且不斷出現(xiàn)新的用途和品種。
3． 丙烯酸樹脂涂料
丙烯酸樹脂涂料是由丙烯酸酯類及其他乙烯類不飽和單體經(jīng)均聚或共聚制成各種樹脂，再加交聯(lián)劑制成的各種涂料；1950年美國DoPont公司開始研究丙烯酸樹脂涂料在汽車涂裝上的應(yīng)用，此后，丙烯酸樹脂涂料得到了飛速發(fā)展。在美國，丙烯酸樹脂涂料是各類合成樹酯涂料中發(fā)展最快的一類，1991～1995年，年平均增長4.8％。我國丙烯酸樹脂涂料的研究始于50年代，當(dāng)時以熱塑性丙烯酸樹脂涂料為主。60年代研制并生產(chǎn)了室溫固化型丙烯酸不飽和聚酯高級木器漆。70年代由于汽車工業(yè)發(fā)展的需要，研制生產(chǎn)了熱固性丙烯酸涂料和其他各種丙烯酸改性樹脂涂料，以后相繼研制出丙烯酸聚氨酯、丙烯酸非水分散體、丙烯酸高固體分涂料和丙烯酸輻射固化涂料。自70年代以來，受能源和環(huán)境保護法的限制，傳統(tǒng)的溶劑型丙烯酸涂料逐漸被水性涂料、高固體分涂料、粉末涂料、無溶劑涂料所取代。近年來各類丙烯酸工業(yè)涂料和建筑涂料，無論在產(chǎn)品品種、產(chǎn)量及技術(shù)水平、應(yīng)用開發(fā)等方面，都有了較快的發(fā)展。
4． 環(huán)氧樹脂涂料
環(huán)氧樹脂從40年代初瑞士投入工業(yè)化生產(chǎn)以來，以其優(yōu)異的性能、施工簡便、混容性好以及可與多種有機化合物反應(yīng)進行改性、價廉而得以迅速發(fā)展。環(huán)氧樹脂涂料是合成樹脂涂料的四大支柱之一，環(huán)氧樹脂涂料形成的涂膜具有優(yōu)異的粘結(jié)性、耐化學(xué)藥品、防腐蝕和耐水等特性。目前已成功地生產(chǎn)出防腐蝕環(huán)氧涂料、環(huán)氧絕緣涂料、水性電泳涂料、環(huán)氧隔熱涂料、環(huán)氧灌封料等，形成了環(huán)氧樹脂涂料獨特的生產(chǎn)和應(yīng)用體系。環(huán)氧樹脂還可與其他合成樹脂(或活性交聯(lián)劑)相互改性制成各種用途的涂料。
5． 烯類樹脂涂料
氯乙烯、乙酸乙烯、偏氯乙烯等一系列單體，為乙烯類樹脂涂料提供了各種原料。烯類樹脂包括氯乙烯－乙酸乙烯酯共聚樹脂、偏氯乙烯共聚樹脂，聚乙烯醇縮丁醛樹脂以及氯磺化聚乙烯、氯化聚丙烯樹脂，以及近幾年市場上出現(xiàn)的高氯化聚乙烯樹脂等。大部分烯類樹脂涂料屬揮發(fā)性涂料，具有快速自干的特點。由于原料資源豐富、價格較低且具有優(yōu)越的耐候性、耐化學(xué)腐蝕性、耐水性、電絕緣性、防霉性、不燃性和柔韌性，用途極為廣泛。
6． 橡膠涂料
橡膠涂料是以天然橡膠衍生物或合成橡膠為主要成膜物質(zhì)制造而成的涂料。這類橡膠衍生物有氯化橡膠和環(huán)化橡膠等?？梢杂脕碇圃焱苛系暮铣上鹉z主要有丁苯橡膠、氯丁橡膠、氯化氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、聚硫橡膠等。各種橡膠都有某些較特殊的物理和化學(xué)性能，如彈性、不透氣性、耐水性、耐油性、耐化學(xué)品腐蝕性等?？梢愿鶕?jù)橡膠原料資源、性能、價格情況及市場需要等，開發(fā)和生產(chǎn)品種繁多的橡膠涂料。
7．氨基樹脂涂料
氨基樹脂涂料是由醇酸樹脂和氨基樹脂為主要成膜物質(zhì)制成。氨基樹脂涂料在30年代已開始生產(chǎn)，由于原料易得、產(chǎn)品多樣化、性能和價格均適中，施工容易，在當(dāng)前新涂料品種大量推出的情況下，它仍然是涂料工業(yè)的主體品種之一。用于涂料的氨基樹脂為，丁醇醚化尿素甲醛樹脂，丁醇醚化三聚氰胺甲醛樹脂，異丁醇醚化或丁醇－異丁醇混合醚化三聚氰胺甲醛樹脂，甲醇醚化六甲氧甲基三聚氰胺甲醛樹脂等。其中丁醇醚化氨基樹脂在涂料工業(yè)中應(yīng)用最廣泛。新型氨基樹脂主要有六甲氧基三聚氧胺樹脂。
涂料新技術(shù)
世界涂料工業(yè)正朝著高裝飾、高功能、高耐候和低污染即所謂“一高（高性能）一低（低污染）”方向發(fā)展。開發(fā)技術(shù)性能、使用性能和施工性能更好的涂料品種，以適應(yīng)社會經(jīng)濟發(fā)展需求。例如，裝飾性、鮮映性要求很高的接近工藝品的轎車面漆；耐腐蝕性極優(yōu)，具有l(wèi)O年以上保護性的重防腐蝕馀料；耐候性、耐久性達15年的氟碳樹脂涂料；電子產(chǎn)業(yè)、高新技術(shù)要求配套的各種涂料；塑料及橡膠制品涂料；各種功能性涂料，如無錫自拋光防污漆、防靜電涂料、防火涂料、大氣凈化用光催化涂料、零揮發(fā)性有機化合物水乳膠涂料、幻覺色彩涂料等。低污染涂科主要指環(huán)境適應(yīng)型涂料，發(fā)展節(jié)能低污染的水性涂料、粉末涂料、高固體分涂料和輻射固化涂料。目前國外以乳膠漆為代表的水性涂料已占涂料總產(chǎn)量的40％，而水性工業(yè)涂料已占工業(yè)涂料總量的12％，隨著溶劑型涂料份額的逐步減小，水性涂料的市場份額將占50％左右。為適應(yīng)“一高一低”的發(fā)展方向，需對樹脂進行改性，推出水性樹脂、氟碳樹脂、硅樹脂及其改性樹脂、高固體分樹脂、超細填料、各種低毒的防腐蝕、高裝飾性、耐候性顏料、水性涂料專用設(shè)備及原材料等。
主要涂料產(chǎn)品發(fā)展動向如下：
1.建筑涂料
建筑涂料是涂料中產(chǎn)量最大的品種，分為外墻涂料和內(nèi)墻涂科。外墻涂料的發(fā)展方向是高抗沾污性、自乳化、高固體分及低揮發(fā)性有機化合物乳膠漆。這些涂料有：高耐候性氟碳樹脂涂料；以有機硅等疏水基團改性的丙烯酸涂料(一種可防水、防滲，但能讓空氣通過的“呼吸型”外墻涂料)；可防止墻面收縮產(chǎn)生裂紋的彈性乳膠涂料；水性聚氨酯涂料等。功能性外墻涂料也是一個不可忽視的方面，如用厚質(zhì)保溫層或反輻射材料制成的隔熱保溫涂料(可賦予建筑外墻隔熱保溫功能，產(chǎn)生節(jié)能效果)；防碳化涂料、裝飾性防火涂料、防蚊蠅涂料、防霉殺菌涂料、隔音涂料等。
建筑內(nèi)墻涂料的發(fā)展方向是中高檔乳膠漆，不僅要求具有良好的耐擦洗性、開罐性、流變性、涂刷性等，還對涂料本身的視覺效果提出了新的要求。內(nèi)墻涂料還必須向健康型方向發(fā)展，逐漸實現(xiàn)零揮發(fā)性有機化合物和盡可能少的殘存單體。
2．汽車涂料
目前，汽車底漆大多采用陰極電泳漆。陰極電泳漆今后的發(fā)展方向是高耐久性、高泳透力、低顏料含量、低揮發(fā)性有機化合物、低臭味、低發(fā)煙、無重金屬、少二氧化碳產(chǎn)生、質(zhì)輕、節(jié)能等。轎車和面包車用的中涂漆主要有聚酯型和氨基聚酯型，今后的發(fā)展方向是抗石擊和耐寒性優(yōu)良的聚氨酯中涂漆、水性中涂漆及粉末中涂漆。汽車面漆應(yīng)開發(fā)耐劃傷、耐酸雨面漆及水性、高固體分、粉末等環(huán)保型涂料品種。PVC防石擊涂料還需向低溫烘烤方向努力。
在汽車涂裝方面，要發(fā)展適合中涂漆／面漆濕碰濕工藝、中涂底漆／中涂漆濕碰濕工藝的涂料、對施工環(huán)境溫度要求范圍寬的水性涂料、低溫固化涂料和高固體分涂料等。
涂料助劑
涂料助劑對改進涂料生產(chǎn)工藝，改善產(chǎn)品性能，提高涂料施工性能，減少對環(huán)境的污染，開發(fā)涂料新品種，賦予涂料特殊功能等具有重要意義。涂料助劑的應(yīng)用和應(yīng)用水平，已成為衡量涂料生產(chǎn)技術(shù)水平的標(biāo)志之一。
涂料助劑由于其功能的各異而品種繁多。據(jù)不完全統(tǒng)計，其種數(shù)達幾千種之多。目前涂料助劑按功能劃分，應(yīng)用范圍相當(dāng)寬，無論是建筑涂料、工業(yè)涂料還是功能性涂料，都廣泛而大量地使用各種具有不同功能的助劑，以達到預(yù)期的性能要求。目前使用較多的主要涂料助劑有：催干劑和抗結(jié)皮劑，乳化劑，潤濕、分散劑，消泡劑，流平劑、防縮孔劑和增滑劑，光引發(fā)劑，紫外線吸收劑和抗氧劑，防污劑，防霉劑和殺菌劑，消光劑，偶聯(lián)劑，助成膜劑，增稠劑，引發(fā)劑和阻聚劑，防沉劑和流變劑，pH值調(diào)節(jié)劑，催化劑，抗靜電劑及導(dǎo)電劑，附著力促進劑。
80年代初期，我國涂料工業(yè)開始進人較廣泛地使用助劑的階段，主要為催干劑、部分乳化劑、船底防污劑、抗結(jié)皮劑及少量催化劑。利用我國豐富的稀土資源開發(fā)成功了稀土催干劑，可部分代替環(huán)烷酸鈷。水性和溶劑型顏科分散劑聚羧酸鹽、聚丙烯酸鹽和磷酸酯鹽等得到了廣泛應(yīng)用，使乳膠漆色漿的制造技術(shù)得到了很快的提高。以醚酯類化合物和有機磷酸鹽為基料的消泡劑在乳膠漆中也大量使用，性能達到國外同類產(chǎn)品的水平。另外，在防霉殺菌劑、流平劑、偶聯(lián)劑、防污劑、消光劑、助膜劑等方面也都有突破，使各種家具涂料的水平有了一定的提高。
80年代末至90年代初，一大批生產(chǎn)助劑的跨國公司紛紛進入中國市場，如Byk、Henkel、EFKa、Tego、Ciba-Geigy、Angus、Degussa、Grace、Rhom＆Hass、Tioy、Deuchemine、ICI、Monsato、Eastman、Kusumoto、PCI、Bayer等公司先后在國內(nèi)設(shè)立辦事處，擴大了對助劑品種選擇的余地，助劑的應(yīng)用推動了涂料生產(chǎn)技術(shù)的進步。目前，進口的流平劑、高分子分散劑、消泡劑和消光劑及流動控制劑已大量在汽車漆、家具漆、卷材涂料等高檔涂料中使用。
(撰稿：胡漢杰)
主要參考文獻：
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