涂料

    在由计划经济向市场经济转轨的过程中，由于受汽车、建筑、石油化工、交通运输和电子工业发展的拉动，标志中国涂料技术进步的涂料品种结构在90年代发生了根本性转变，合成树脂涂料的比例达到65％-75％。我国涂料工业目前已进人合成树脂涂料时代。阴极电沉积涂料已成为汽车底漆主流，汽车涂料水性化工作提上了议事日程。水性乳胶涂料也已成为我国建筑涂料的主要产品。粉末涂料的发展速度惊人，2000年的产量突破100kt，居亚洲首位。近几年来，涂料行业年均申报专利和年均获得专利明显增加，自主知识产权和自主开发水平有了较大提高。

    目前，我国大多数涂料产品及相关原材料的生产技术是自主开发的。进口涂料量不足10％。国家从“六五”～“十五”安排了百余项具有重大影响的自主开发项目。其中“八五”开发了40项涂料及相关原料的新品种、新工艺和新装置，50％的项目已实现了工业化生产，综合效益明显。“九五”开展了“涂料用颜料，树脂及涂料新品种的开发”，自主研究了“汽车用水性涂料新品种”等23个课题，达到了90年代初的国外先进技术水平。近几年来，主要的创新成果有阴极电泳涂料、水性浸涂漆、金属闪光涂料、厚膜型建筑涂料、水性工业涂料、水性防腐蚀涂料、聚氨酯木器涂料、耐候性卷材涂料、海洋船舶涂料、高固体分聚酯涂料、耐光钼铬红、珠光颜料、偏苯三酸酐、醇醚类溶剂等。

    国外涂料技术开发主要以产品开发为中心，以市场占有率为目标。因此，工业化国家的涂料行业以自己的拳头产品(各具特色的专用涂料)分工，占领不同的领域。国外涂料技术开发一般分为：前瞻性技术研究开发；新产品、新工艺、新装置研究开发；以降低生产成本和提高产品质量为目标的老产品改进等三个层次。

    国外涂料行业特别重视涂料施工技术的发展．尤其是对于在线涂料涂装(OEM)施工的研究，其投入经费远远超过涂料产品本身的研究经费投入。在进行涂料开发研究的同时，国外非常重视有关法律和环境保护法规。如严格限制涂料产品中挥发性有机化合物的法规推动了环境适应型的水性涂料、高固含量涂料和粉末涂料的发展。限制铅、铬等重金属颜料在涂料中的应用，促进了低毒性颜料的开发。限制、禁止使用有机锡防污剂的法规促使开发不含锡、低毒、长效防污涂料。激烈的军备竞赛刺激了隐形涂料等高性能专用涂料的发展。

    涂料种类

    涂料的种类主要有以下7种：

    1． 醇酸树脂涂料
    醇酸树脂涂料诞生于20世纪30～40年代。主要成分是由多元醇和脂肪酸酯化缩聚生成的聚酯，多元醇为甘油，季戊四醇，三羟甲基丙烷等，脂肪酸为亚麻仁油脂肪酸，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、产品多样化、性能和价格相称且施涂简易，在高技术发展的今天，面对层出不穷的新涂料品种的挑战，醇酸树脂涂料目前仍是主要传统大类品种，在涂料工业占有重要地位。我国醇酸树脂涂料起源于60年代，近几年生产规模由年产百吨到年产万吨，设备由二釜法发展到一釜法，工艺由熔融法到溶剂法，品种由一漆多用发展到多品种专用漆。

    2． 聚氨酯涂料 
    聚氨酯涂料是世界上增长速率最快的涂料品种之一。它在涂料中所占比例和增长速率象征着一个国家的涂料工业水平和发展速度。美国、西欧和日本等工业发达国家的聚氨酯涂料占本国涂料总量的5％～10％，而这些国家的聚氨酯涂料总和占全世界聚氨酯涂料的80％～90％。我国的聚氨酯涂料从60年代初开始发展。近几年来，产量连续保持在lOOkt／a，约占我国涂料总产量的8％。聚氨酯涂料具有光亮、丰满、耐磨、耐腐蚀、附着力好等特性，还可低温固化，又能作高固体分、水性、粉末、光固化等低污染、省资源、节能型涂料。而且可通过以异氰酸酯和羟基组分为主的新型原料和新技术开发，制成“功能性”和“半永久”的聚氨酯涂料，以满足不同的使用要求。它广泛用于建筑涂料(外墙涂料、防水涂料、工业地坪等)、工业涂料(汽车涂料、航空涂料、塑料涂料等)和特种涂料(重防腐蚀涂料，核电涂料及各种功能涂料等)．且不断出现新的用途和品种。

    3． 丙烯酸树脂涂料
    丙烯酸树脂涂料是由丙烯酸酯类及其他乙烯类不饱和单体经均聚或共聚制成各种树脂，再加交联剂制成的各种涂料；1950年美国DoPont公司开始研究丙烯酸树脂涂料在汽车涂装上的应用，此后，丙烯酸树脂涂料得到了飞速发展。在美国，丙烯酸树脂涂料是各类合成树酯涂料中发展最快的一类，1991～1995年，年平均增长4.8％。我国丙烯酸树脂涂料的研究始于50年代，当时以热塑性丙烯酸树脂涂料为主。60年代研制并生产了室温固化型丙烯酸不饱和聚酯高级木器漆。70年代由于汽车工业发展的需要，研制生产了热固性丙烯酸涂料和其他各种丙烯酸改性树脂涂料，以后相继研制出丙烯酸聚氨酯、丙烯酸非水分散体、丙烯酸高固体分涂料和丙烯酸辐射固化涂料。自70年代以来，受能源和环境保护法的限制，传统的溶剂型丙烯酸涂料逐渐被水性涂料、高固体分涂料、粉末涂料、无溶剂涂料所取代。近年来各类丙烯酸工业涂料和建筑涂料，无论在产品品种、产量及技术水平、应用开发等方面，都有了较快的发展。

    4． 环氧树脂涂料
    环氧树脂从40年代初瑞士投入工业化生产以来，以其优异的性能、施工简便、混容性好以及可与多种有机化合物反应进行改性、价廉而得以迅速发展。环氧树脂涂料是合成树脂涂料的四大支柱之一，环氧树脂涂料形成的涂膜具有优异的粘结性、耐化学药品、防腐蚀和耐水等特性。目前已成功地生产出防腐蚀环氧涂料、环氧绝缘涂料、水性电泳涂料、环氧隔热涂料、环氧灌封料等，形成了环氧树脂涂料独特的生产和应用体系。环氧树脂还可与其他合成树脂(或活性交联剂)相互改性制成各种用途的涂料。

    5． 烯类树脂涂料 
    氯乙烯、乙酸乙烯、偏氯乙烯等一系列单体，为乙烯类树脂涂料提供了各种原料。烯类树脂包括氯乙烯－乙酸乙烯酯共聚树脂、偏氯乙烯共聚树脂，聚乙烯醇缩丁醛树脂以及氯磺化聚乙烯、氯化聚丙烯树脂，以及近几年市场上出现的高氯化聚乙烯树脂等。大部分烯类树脂涂料属挥发性涂料，具有快速自干的特点。由于原料资源丰富、价格较低且具有优越的耐候性、耐化学腐蚀性、耐水性、电绝缘性、防霉性、不燃性和柔韧性，用途极为广泛。

    6． 橡胶涂料
    橡胶涂料是以天然橡胶衍生物或合成橡胶为主要成膜物质制造而成的涂料。这类橡胶衍生物有氯化橡胶和环化橡胶等。可以用来制造涂料的合成橡胶主要有丁苯橡胶、氯丁橡胶、氯化氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、聚硫橡胶等。各种橡胶都有某些较特殊的物理和化学性能，如弹性、不透气性、耐水性、耐油性、耐化学品腐蚀性等。可以根据橡胶原料资源、性能、价格情况及市场需要等，开发和生产品种繁多的橡胶涂料。

    7．氨基树脂涂料
    氨基树脂涂料是由醇酸树脂和氨基树脂为主要成膜物质制成。氨基树脂涂料在30年代已开始生产，由于原料易得、产品多样化、性能和价格均适中，施工容易，在当前新涂料品种大量推出的情况下，它仍然是涂料工业的主体品种之一。用于涂料的氨基树脂为，丁醇醚化尿素甲醛树脂，丁醇醚化三聚氰胺甲醛树脂，异丁醇醚化或丁醇－异丁醇混合醚化三聚氰胺甲醛树脂，甲醇醚化六甲氧甲基三聚氰胺甲醛树脂等。其中丁醇醚化氨基树脂在涂料工业中应用最广泛。新型氨基树脂主要有六甲氧基三聚氧胺树脂。

     涂料新技术

    世界涂料工业正朝着高装饰、高功能、高耐候和低污染即所谓“一高（高性能）一低（低污染）”方向发展。开发技术性能、使用性能和施工性能更好的涂料品种，以适应社会经济发展需求。例如，装饰性、鲜映性要求很高的接近工艺品的轿车面漆；耐腐蚀性极优，具有lO年以上保护性的重防腐蚀馀料；耐候性、耐久性达15年的氟碳树脂涂料；电子产业、高新技术要求配套的各种涂料；塑料及橡胶制品涂料；各种功能性涂料，如无锡自抛光防污漆、防静电涂料、防火涂料、大气净化用光催化涂料、零挥发性有机化合物水乳胶涂料、幻觉色彩涂料等。低污染涂科主要指环境适应型涂料，发展节能低污染的水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料和辐射固化涂料。目前国外以乳胶漆为代表的水性涂料已占涂料总产量的40％，而水性工业涂料已占工业涂料总量的12％，随着溶剂型涂料份额的逐步减小，水性涂料的市场份额将占50％左右。为适应“一高一低”的发展方向，需对树脂进行改性，推出水性树脂、氟碳树脂、硅树脂及其改性树脂、高固体分树脂、超细填料、各种低毒的防腐蚀、高装饰性、耐候性颜料、水性涂料专用设备及原材料等。

    主要涂料产品发展动向如下：

    1.建筑涂料
    建筑涂料是涂料中产量最大的品种，分为外墙涂料和内墙涂科。外墙涂料的发展方向是高抗沾污性、自乳化、高固体分及低挥发性有机化合物乳胶漆。这些涂料有：高耐候性氟碳树脂涂料；以有机硅等疏水基团改性的丙烯酸涂料(一种可防水、防渗，但能让空气通过的“呼吸型”外墙涂料)；可防止墙面收缩产生裂纹的弹性乳胶涂料；水性聚氨酯涂料等。功能性外墙涂料也是一个不可忽视的方面，如用厚质保温层或反辐射材料制成的隔热保温涂料(可赋予建筑外墙隔热保温功能，产生节能效果)；防碳化涂料、装饰性防火涂料、防蚊蝇涂料、防霉杀菌涂料、隔音涂料等。
    建筑内墙涂料的发展方向是中高档乳胶漆，不仅要求具有良好的耐擦洗性、开罐性、流变性、涂刷性等，还对涂料本身的视觉效果提出了新的要求。内墙涂料还必须向健康型方向发展，逐渐实现零挥发性有机化合物和尽可能少的残存单体。

    2．汽车涂料
    目前，汽车底漆大多采用阴极电泳漆。阴极电泳漆今后的发展方向是高耐久性、高泳透力、低颜料含量、低挥发性有机化合物、低臭味、低发烟、无重金属、少二氧化碳产生、质轻、节能等。轿车和面包车用的中涂漆主要有聚酯型和氨基聚酯型，今后的发展方向是抗石击和耐寒性优良的聚氨酯中涂漆、水性中涂漆及粉末中涂漆。汽车面漆应开发耐划伤、耐酸雨面漆及水性、高固体分、粉末等环保型涂料品种。PVC防石击涂料还需向低温烘烤方向努力。
    在汽车涂装方面，要发展适合中涂漆／面漆湿碰湿工艺、中涂底漆／中涂漆湿碰湿工艺的涂料、对施工环境温度要求范围宽的水性涂料、低温固化涂料和高固体分涂料等。

     涂料助剂

    涂料助剂对改进涂料生产工艺，改善产品性能，提高涂料施工性能，减少对环境的污染，开发涂料新品种，赋予涂料特殊功能等具有重要意义。涂料助剂的应用和应用水平，已成为衡量涂料生产技术水平的标志之一。

    涂料助剂由于其功能的各异而品种繁多。据不完全统计，其种数达几千种之多。目前涂料助剂按功能划分，应用范围相当宽，无论是建筑涂料、工业涂料还是功能性涂料，都广泛而大量地使用各种具有不同功能的助剂，以达到预期的性能要求。目前使用较多的主要涂料助剂有：催干剂和抗结皮剂，乳化剂，润湿、分散剂，消泡剂，流平剂、防缩孔剂和增滑剂，光引发剂，紫外线吸收剂和抗氧剂，防污剂，防霉剂和杀菌剂，消光剂，偶联剂，助成膜剂，增稠剂，引发剂和阻聚剂，防沉剂和流变剂，pH值调节剂，催化剂，抗静电剂及导电剂，附着力促进剂。

    80年代初期，我国涂料工业开始进人较广泛地使用助剂的阶段，主要为催干剂、部分乳化剂、船底防污剂、抗结皮剂及少量催化剂。利用我国丰富的稀土资源开发成功了稀土催干剂，可部分代替环烷酸钴。水性和溶剂型颜科分散剂聚羧酸盐、聚丙烯酸盐和磷酸酯盐等得到了广泛应用，使乳胶漆色浆的制造技术得到了很快的提高。以醚酯类化合物和有机磷酸盐为基料的消泡剂在乳胶漆中也大量使用，性能达到国外同类产品的水平。另外，在防霉杀菌剂、流平剂、偶联剂、防污剂、消光剂、助膜剂等方面也都有突破，使各种家具涂料的水平有了一定的提高。

    80年代末至90年代初，一大批生产助剂的跨国公司纷纷进入中国市场，如Byk、Henkel、EFKa、Tego、Ciba-Geigy、Angus、Degussa、Grace、Rhom＆Hass、Tioy、Deuchemine、ICI、Monsato、Eastman、Kusumoto、PCI、Bayer等公司先后在国内设立办事处，扩大了对助剂品种选择的余地，助剂的应用推动了涂料生产技术的进步。目前，进口的流平剂、高分子分散剂、消泡剂和消光剂及流动控制剂已大量在汽车漆、家具漆、卷材涂料等高档涂料中使用。
                                                      (撰稿：胡汉杰)       

　　主要参考文献：
　　１．《石油化工技术进展》　王基铭　袁晴棠　主编 2002年出版 中国石化出版社
　　２．《高分子科学技术发展简史》钱保功　王洛礼　王霞瑜　编著 1994年出版 科学出版社
　　３．《功能高分子与新技术》　何天白　胡汉杰　主编　2001年出版 化工出版社