一、環氧涂料的現狀
環氧樹脂體系的應用原理及應用技術已成為專業技術學科。改革開放以來,在企業自身機制創新、科研開發和技術引進的基礎上,環氧涂料應用領域迅速擴大、技術水平明顯提高、產品質量不斷提升,環氧涂料基本上滿足相關行業的需求。但與世界先進國家相比,尚存差距;國內各地區間發展也不平衡。不同國家或地區的環氧樹脂生產能力及消耗量見表1-23。
![]() 國內現有環氧樹脂生產企業有170家。比世界廠商總和還多,可稱“世界之最”。國內年生產能力過萬噸的有4家,西部地區生產能力不到全國生產能力的3.8%。發展不平衡,西部待開發。中國人均年環氧樹脂消耗量為美國的6.48%,日本的4.76%。我國環氧樹脂生產技術水平、系列化品種和產品質量與先進國家的差距為10~15年。中國是世界上最大一塊環氧樹脂開發應用的“處女地”,一個新的環氧樹脂應用高峰即將到來,前景廣闊。
國內生產環氧樹脂固化劑的企業有近100家,西部地區有4家。環氧樹脂一固化劑(含助劑)體系的開發研究已初見成效。
1995~2000年我國環氧涂料的產量及用量見表1-24。
![]() 環氧涂料生產企業絕大部分在華東和中南地區,西南和西北地區較少,應改變這種局面。
目前,國內廣泛應用以下四類環氧涂料。
1.汽車涂料隨著我國汽車工業的發展,對環氧樹脂電泳涂料等需求量逐年增加。為提高我國汽車涂料水平,沈陽油漆廠、南京龍華汽車涂料公司、天津燈塔涂料股份有限公司、上海造漆廠、武漢雙虎涂料股份有限公司等10多個企業從國外引進陰極電泳涂料、氨基醇酸面漆等30多個品種。重慶三峽和廣東中山大橋等企業生產的汽車涂料,常州涂料化工研究院開發的陰極電泳涂料系列,也都有一定的市場份額。
水性涂料在汽車工業中的應用取得可觀的經濟、社會和環境效益。近年來,汽車面漆及其配套材料的用量明顯增加。
2.粉末涂料由于中國家電產業的迅速發展和普及,尤其是電冰箱、洗衣機和空調器等行業的發展,帶動了環氧樹脂粉末涂料的大發展。90年代國內引進了先進水平的自動粉末涂裝流水線后,粉末涂料產量逐年猛增,目前家用電器用粉末涂料用量占70%以上。另外,摩托車、室外建筑、鋁材、汽車零部件、石油管道防腐等領域應用粉末涂料量明顯上升,粉末涂料產量已位居亞洲之首。生產粉末涂料的企業近1000家,主要分布在廣東、上海、浙江、江蘇、山東和北京等省市。
3.防腐蝕涂料環氧樹脂(或環氧酯)制成的防腐蝕涂料,已成功地用于輸油管道、石化裝置、地下設施、海洋工程和水力建設等領域。上海等地開始使用水性環氧防腐涂料;華北油田等部門引進國外的環氧-酚醛類石油鉆桿涂料;國內生產的船舶用配套防銹、防污、防腐涂料等都取得了很好的實用效果。專用酚醛一環氧粉末防腐涂料和罐用防霉防腐涂料已廣泛應用。
4.功能性涂料目前,國內生產的以環氧樹脂或環氧酯為基料的功能性涂料有核電站用耐輻射涂料、電子元器件用包封料(包括膠黏劑)、特種防腐涂料、燒蝕隔熱涂料、飲水艙用涂料、阻燃涂料和光固化涂料等品種。隨著高科技產業的發展,對功能性涂料提出新要求,有待開發適銷對路的新型功能性涂料。
二、環氧涂料的發展趨勢
環氧涂料今后發展趨勢是,以應用基礎研究作為環氧涂料的發展推動力;堅持涂料組分的低污染及高安全性、涂料產品的高品質及功能性;抓住罐用涂料、防腐涂料、功能性涂料和環保型涂料等產品的開發應用,促進環氧涂料體系的配套協調發展。
1.應用基礎研究
(1)新型環氧樹脂新型環氧樹脂的開發應用是環氧涂料發展的基本保證條件。新型低黏度環氧樹脂,如脂肪族環氧樹脂、雜環型環氧樹脂、均一相對分子質量的環氧齊聚物等,都會明顯改變環氧涂料的質量、增加環氧涂料新品種;不含溴阻燃型環氧樹脂、有機一無機環氧化物等新型環氧樹脂的開發應用,是環氧涂料行業的重要技術課題之一;液晶環氧樹脂、新型耐溫及耐濕環氧樹脂。是功能性環氧涂料不可缺少的基料。應把高耐熱性、低吸水性、低應力和強韌性等高性能化指標,作為新型環氧樹脂應用基礎研究的重點。
最近人們開發的熔融黏度低、吸水率低、耐熱性好的雙官能度和多官能度的新型環氧樹脂見表1-25。
![]() (2)溶劑型環氧涂料的低污染化全世界每年向大氣中釋放碳氫化合物約為20000kt,其中有機溶劑為3500kt,大部分是涂料行業所為。為凈化大氣、減少污染,應限定甲苯、二甲苯和甲乙酮等有機溶劑的排放量(VOC)。因此,降低溶劑型環氧涂料的有機溶劑污染、改善生態環境,應采取有效措施。
①改變溶劑組成采用高環烷烴類(如CYPAR7及CYPAR9)溶劑、二元酸酯(DBE)溶劑等無危害性混合溶劑替代溶劑型環氧涂料中的乙二醇醚類和二甲苯等有污染性溶劑。
②開發低污染溶劑體系準確掌握有機溶劑的理化性能,研究配制低黏度、高溶解力和低污染的混合溶劑體系,生產無三苯(甲苯、二甲苯、苯)和無支鏈酮類的溶劑型環氧涂料。
③減少有機溶劑用量減少有機溶劑在涂料中的用量是降低對環境污染及對人體危害的切實可行方法。結合我國國情,其是一種易于被接受、比較受用戶歡迎的有效措施。經過應用基礎開發研究,有些溶劑型環氧涂料中的有機溶劑將大幅度地減少。具備條件時,實現高固體分化。
(3)新型顏料開發利用利用鐵酸鋅等取代傳統的鉛(鉻)系防銹顏料、鉍黃替代鎘黃,選用脂肪族環氧樹脂作基料,可制造新型環氧涂料;開發低污染雜環類高飽和度的紅色顏料,擴大新型有機,無機顏料應用范圍;開發高品質金屬氧化物復合顏料;采用顏料包膜及納米技術、開發涂料專用納米材料品種,尤其是汽車涂料、建筑涂料、防腐蝕涂料、功能性涂料用的納米級顏填料。
(4)功能性固化劑開發應用功能性固化劑及特效助劑是全面提升環氧涂料水平及產品精細化率的關鍵性材料。今后應著力開發應用功能性固化劑及特效助劑,推出環氧涂料新品種,滿足相關行業的新要求。
(5)提高涂裝質量加強對涂裝工藝的合理性及安全性的研究;開發利用先進的涂裝設備;改進涂裝技術,提高涂料利用率、保證涂膜使用效果。
2.環氧涂料發展趨勢 2000年全國環氧樹脂類涂料產量達110kt,預計2005年為300kt。今后,罐用涂料、防腐蝕涂料、功能性涂料和環保型涂料將構成環氧涂料的支柱產品和開發應用的主戰場。
(1)罐用涂料我國有13億多人口,隨著人民生活水平提高,食品罐頭、易拉罐和食品貯存容器等制造業會持續高速發展。開發食品級環氧樹脂涂料方興未艾,前途無量。
食品罐用涂料的一般要求:一是以符合衛生標準、高品質及高安全性作為保證條件;二是保持包裝食品有長久原味,同時應減少因燃燒或加熱產生二氧化碳的量;三是所用環氧樹脂等組分都應具有高純度、高穩定性和特殊改性,保證涂膜優異的防霉性和防腐性;四是盡可能地減少有機溶劑的用量。
(2)防腐涂料除相關領域需要新型環氧防腐涂料外,船舶、海洋工程及海上構筑物用環氧防腐涂料需求量會增大,前景誘人。21世紀是海洋開發利用的時代,我國是海洋開發利用的大國之一。海岸線長達18000km,海洋開發技術已列人“863”計劃。海洋經濟將異軍突起,成為新的經濟增長點,大量的海上及海岸工程的防腐問題亟待解決。
石油化工、電力工程和建筑領域急需高質量防腐涂料;2000年集裝箱用環氧防腐涂料達30kt。
環氧防腐涂料發展趨勢:一是無溶劑防腐涂料、耐候耐蝕涂料和長效防腐涂料配套體系;二是重視低溫及水下固化的環氧防腐涂料開發應用。環氧防腐涂料從溶劑型轉向少溶劑型、無溶劑型和水性化,是擺在涂料行業的重要任務。
(3)功能性涂料我國功能性涂料經歷了從無到有、從弱到強的發展過程。目前,已構成功能性環氧涂料體系。隨著高科技產業和特殊行業的發展,對功能性涂料提出新要求。今后應加大投入力度,開發技術含量高、品質優的適銷對路新型功能性環氧涂料。應特別關注脂環族環氧樹脂、功能性固化劑和特效助劑在功能性環氧涂料中的應用。
(4)環保型涂料環保型涂料是我國涂料產業政策確定的優先發展品種,是環氧涂料主要發展方向和開發研究的熱點。環氧粉末涂料、水性環氧涂料和輻射固化涂料等是環保型涂料的典型代表。
1994~1999年環氧粉末涂料年均增長率為12.5%,預計1999~2005年環氧粉末涂料年均增長率為13.5%。以環氧樹脂為主基料的粉末涂料有如下潛在市場:輸油、輸氣、輸水管道;鋼窗及建材防腐蝕;汽車、拖拉機的涂裝保護;高速公路護攔防護等。環氧粉末涂料發展趨勢:低溫或快速固化、薄涂膜化、提高涂料附著效率、粉末涂料制造的新工藝等。
今后重點開發應用的水性環氧涂料以電泳涂料、罐用涂料、防腐涂料和地坪涂料等為主要代表。這些水性環氧涂料的性能將會更優異、質量將有新提升、應用將有新市場。尤其在汽車工業、家電行業、食品工業、石化裝置、建筑地坪等應用領域將獲得突破性進展。
輻射固化涂料、油墨及包封料是有發展前景的環保型品種,應列為重點課題之一,加大開發應用力度。
為保護與善待人類賴以生存的生態環境,應集中精力開發應用環保型環氧涂料,將環氧涂料推向高性能化、低污染化的發展軌道,營造無污染的生態環境,無疑會給人類社會帶來福音。
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