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塑料 | 橡膠 | 纖維 | 復(fù)合材料 | 涂料、油墨及膠粘劑 | 天然高分子 | 新產(chǎn)業(yè) | 標(biāo)準(zhǔn) | 技術(shù)項(xiàng)目 | 返回首頁 |
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隨著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。目前使用涂料的包裝工業(yè)正在高速發(fā)展，這就對(duì)作為保護(hù)、裝飾材料的涂料產(chǎn)品，不斷提出了更高要求。
九十年代初，世界發(fā)達(dá)國家進(jìn)行了“綠色革命”，對(duì)涂料工業(yè)是個(gè)挑戰(zhàn)，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(guī)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(guī)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(yīng)用的自動(dòng)化，所提供的產(chǎn)品施工簡便和安全,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,使涂料在涂裝后發(fā)生新的化學(xué)變化手段而構(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?涂膜層數(shù)也將由繁瑣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。
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，水性涂料在一般工業(yè)涂料領(lǐng)域的應(yīng)用日益擴(kuò)大，已經(jīng)替代了不少慣用的溶劑型涂料。隨著各國對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物及有毒物質(zhì)的限制越來越嚴(yán)格，以及樹脂和配方的優(yōu)化和適用助劑的開發(fā)，預(yù)計(jì)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(duì)優(yōu)勢。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：
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。近年來對(duì)金屬包裝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(3×10～3×10)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，以及混合樹脂膠的開發(fā)。一般水性乳膠聚合物對(duì)疏水性底材(如塑料和凈化度差的金屬)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，降低水的臨界表面張力，以適應(yīng)臨界表面張力較低的市售塑料。新開發(fā)的聚合物乳膠容易聚結(jié)，使聚結(jié)劑用量少也能很好的成膜，現(xiàn)已在家具、機(jī)器和各種用具等塑料制品上廣泛應(yīng)用。新研制的乳膠混合物彌補(bǔ)了水稀釋性醇酸(或剛性熱塑性)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。這是近年來迅速發(fā)展的一類水性涂料。它除具有一般聚氨酯涂料所固有的高強(qiáng)度、耐磨等優(yōu)異性能外，且對(duì)環(huán)境無污染，中毒和著火的危險(xiǎn)性小。由于水性聚氨脂樹脂分子內(nèi)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(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、日均將其視為高性能的現(xiàn)代涂料品種大力研究開發(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。由于世界上出現(xiàn)了嚴(yán)重的大氣污染，環(huán)保法規(guī)對(duì)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、100%地轉(zhuǎn)化成膜、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(huì)效益而獲得飛速發(fā)展。
粉末涂料的主要品種有環(huán)氧樹脂、聚酯、丙烯酸和聚氨酯粉末涂料。近年來，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(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、丙烯酸和氨基一丙烯酸涂料的應(yīng)用較為普遍。近年來，美國MObay公司開發(fā)了一種新型金屬包裝用涂裝流水線用面漆。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。采用脂肪族多異的氰酸酯如DsemodurN和聚己內(nèi)酯，可制成固體份高達(dá)100%的聚氨酯涂料。該涂料各項(xiàng)性能均佳，施工方法普通。用DsemodurN和各種羥基丙烯酸樹脂配制的雙組份熱固性聚氨酯涂料，其固體含量可達(dá)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(jié)省能源的涂料，原先主要用于木器和家具等，目前在木質(zhì)和塑料包裝產(chǎn)品的涂裝領(lǐng)域開始廣泛應(yīng)用。在歐洲和發(fā)達(dá)國家，光固化型市場潛力大，很受大企業(yè)青睞，主要是流水作業(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%的木質(zhì)或塑料包裝物采用光固化涂料。最近又開發(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脂光固化涂料的特性，也具有特別好的柔性、附著力、耐化學(xué)腐蝕性和耐磨性。
五、幾種特種涂料的態(tài)勢和發(fā)展
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，但其防縮孔性和防開裂性大大優(yōu)于其它不含錫的防污涂料。最近，日本的關(guān)西涂料公司新開發(fā)的一種無毒性的不含有機(jī)錫和氧化亞銅的名為Captain Crystal的防污涂料。作為改善地球環(huán)境的這種涂料，能有效防止包裝物的污染，持繼時(shí)間可達(dá)5年。日本油脂公司采用超交聯(lián)技術(shù)成功開發(fā)出一種新型防污且耐酸雨的PCM涂料，實(shí)驗(yàn)證明，該技術(shù)能使汽車涂料具有優(yōu)良的耐污染性，其耐候性是丙烯酸樹脂系列涂料的八倍，且其漆膜硬度可達(dá)3～4H。
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、無溶劑環(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。近幾年，我國防腐涂料的發(fā)展較快。例如環(huán)氧煤瀝青防腐涂料已由陜西源源化工有限公司研制成功，該涂料附著力強(qiáng)，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(shè)計(jì)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(jī)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，這種無毒性有機(jī)鈦涂料的耐蝕性能已達(dá)到國外同類產(chǎn)品的水平，可用于化工、海洋等領(lǐng)域的防腐設(shè)備。
3、陰極電泳涂料這類涂料國外發(fā)展很快，并取得了許多新的成就。其中最有代表性的是開發(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公司研制成功的一種新型陰極電泳涂料，各項(xiàng)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發(fā)的新品種，該涂料的標(biāo)準(zhǔn)固化條件為：130℃/20min或160℃/5min；彩色陰極電泳涂料是日本關(guān)西涂料公司開發(fā)的，它以環(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，可在電泳中均勻沉積形成復(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。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程中漆膜的粘彈性控制問題，使一次成膜比較厚，外觀平整；低溫固化型陰極電泳涂料，開發(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，以便用于塑料、金屬等包裝上，節(jié)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(yīng)重點(diǎn)開發(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)展趨勢
為了適應(yīng)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(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(duì)涂料的發(fā)展也越來越顯得重要，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能；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(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(yīng)用，從而使生產(chǎn)的自動(dòng)化程度達(dá)到新的水平。