2023年我国水性涂料的发展及未来研究方向.doc

河南大学化学化工学院新型材料 河 南 大 学 HE NAN DA XUE 化 学 化 工 学 院 HUAXUEHUAGONGXUEYUAN 我国水性涂料的开展及研究方向 院〔系〕名称 化学化工学院 专业名称 化学工程与工艺 姓 名 吕七军 学 号 080240228 我国水性涂料的开展及研究方向 ：低碳环保是现今社会都在追求潮流，水性涂料及其产品符合低碳环保的要求所以开展潜力巨大。与传统溶剂型涂料相比，水性涂料具有环保和性能优异等特点，成为涂料工业的开展主流。随着环保概念的普及，环保涂料已经成为家具市场新的选择，水性涂料将会得到越来越多消费者的认可，但是因其价格、装饰效果等诸多原因影响，水性涂料未能够成为市场上的主流产品，而其助剂是水性涂料不可缺少的组分，助剂的产品质量和开展水平也从一个侧面反映涂料产品质量和水平。因此，本文客观评估我国水性涂料及助剂工业之现状，深入了解世界涂料及助剂工业之开展，对于我国涂料及助剂工业的未来开展做出合理的分析。 关键字：水性涂料 涂料助剂 低碳环保 一：背景介绍 1.1 水性涂料 1995年，德国都芳涂料第一个进入中国市场，推广其在欧洲已经成熟的水性木器涂料品牌。1996年，山东亚力美公司成为国内第一个生产水性木器涂料的企业，但在2023年便衰退。深圳漆宝化工公司2023年第三个冲入市场，称其产品解决了水性漆的质量和本钱问题，但3年过去了，市场反响平平。水性木器涂料在中国的开展经历了10余年的艰难历程，目前其产业化之路仍然十分遥远。前不久，中国涂料工业协会在广州举办了首届水性木器涂料开展研讨会，旨在推动水性木器涂料在国内的研发、推广和应用。据介绍，虽然行业协会致力于水性木器涂料推广的热情很高，来参会的国内涂料企业也不少，但观望的企业多，真正想涉足的却很少。这一现象被涂料协会有关人士形象地称为“行业热、市场冷〞。 　　水性木器涂料的推广对于资源的合理利用和环境卫生的改善，都十分有利。由于水性木器涂料施工的可操作性增强，国内知名的装饰公司都打算全面使用水性木器涂料，并培训油漆工组建相应的施工队伍，发起水性化运动。在日益重视涂料安全和环保指标的今天，水性木器涂料正因其所具有的低危害、低污染特性，逐渐为市场所接受。然而，水性木器涂料从兴起到现在的10余年间，国内最早涉足的知名涂料企业却难成气候。虽然其产品环保性能好，但由于价格昂贵，造成产品“水土不服〞。 同年，神洲化学工业的产品也正式上市，但因价格较高，一直难以翻开局面。随后大宝、环球、爱普诗、中南建材等知名企业也相继进入市场，但都没真正形成批量生产。 1.2 水性涂料助剂 涂料助剂被认为是涂料产品的一类重要组成材料，它可以改良生产工艺、改善产品性能(包括游人液体涂料本身及最终涂膜)，提高涂料施工性能、减少对环境的污染，开发新型涂料特殊功能，推出各种功能的性涂料。尽管绝大多数助剂在涂料中使用的相比照例不高,但往往对提高和改善涂料和涂膜的性能却能起到十分关键的作用，因此越来越受到界人士的重视。在某些产品中甚至已到了离不开它的程度。许多涂料生产厂商都纷纷把配方中助剂的应用作为本公司产品的技术诀窍和技术秘密。有些实力很强的公司甚至把某些助剂品种从市场中买断，以到达垄断自身产品市场的目的。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。 我国涂料助剂生产企业，如广州市华夏助剂化工、上海长风化工厂、浙江临安福盛涂料助剂、江苏省扬州立达树脂等，这几年虽有一定开展，但生产规模小，技术力量有限，产品模仿多，创新少，还没有形成自己的特色。在助剂市场竞争中，国内助剂生产企业较多地靠价格竞争。 跨国助剂公司在中国的办事处和企业，如德国毕克化学公司〔BYK Chemie〕、美国罗门哈斯公司〔Rohm & Haas〕、科宁公司〔Cognis〕、汽巴精化特殊化学品公司〔Ciba Specialty Chemicals，2023年并购埃夫卡公司〕、迪高沙公司〔Degussa AG,Tego〕、日本诺普科助剂〔NOPCO〕、德国BORCHERS〔BORCHERS GmbH〕、气体产品〔Air Products〕，也包括台湾德谦企业股份〔DEUCHEM〕等。它们在技术、人才、产品、创新和效劳等方面具有优势，占据着我国中高档涂料助剂市场，同时引领我国助剂市场。 纵观世界涂料工业的开展，水性化涂料是一个重要的开展方向。那么涂料用助剂，特别是水性涂料助剂的地位日益显得重要。水性涂料离不开助剂，一个乳胶涂料配方中，通常都要有十多种助剂，助剂好坏，对涂料产品的质量来说举足轻重，因此，随着水性涂料的增长，助剂产品迅速开展。许多助剂，我国都有对应的产品，而且有些产品的性能和质量都已接近或到达国外同类产品的水平，如分散剂、成膜助剂、中和剂、缔合增稠剂等。但有许多助剂与国外还存在着较大的差距，需要密切关注这方面的技术动向，及时引进开发。 二：水性涂料概念、特点及种类 2.1 什么是水性涂料？ 但凡用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料〔乳胶涂料〕3种。水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物，以聚乙烯醇及其各种改性物为代表，除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子树脂等。 与传统油漆相比，目前水性木器漆在漆膜的饱满度、硬度、耐磨性和手感等方面尚有差距，但是随着水性木器漆研发技术的突破，水性聚酯木器漆的出现，无疑解决了以前水性木器漆的缺点。水性聚酯木器漆本身具有无异味、环保、快干、硬度高、不变黄、耐水、耐热、饱满剔透、手感好、附着力强、耐候性好、施工方便、性价比高、特种底漆等特点。 2.2 水性聚酯木器漆产品本身的特点： 〔1〕无异味：由于水性聚酯木器漆是用水稀释，以水作为稀释剂，属于无味涂装； 　〔2〕环保：水性聚酯木器漆具有不含甲醛、不含游离TDI、不含有害重金属、不含有 机挥发溶剂； 　〔3〕快干：由于水性聚酯木器漆采用先进的聚氨酯体系，所以在正常环境下，20分钟表干； 　〔4〕硬度高：外表坚硬、耐磨，漆膜柔韧，不会因碰撞变白； 　〔5〕不变黄：采用脂肪族体系，漆膜经年保持清澈透明； 　〔6〕耐水：漆膜防水，长期水浸不受任何影响； 　〔7〕耐热：能承受高温，耐沸水、不会在台面上留下永久的热水杯白印； 　〔8〕饱满剔透：饱满度高，清澈透明； 　〔9〕手感好：漆膜润滑、不粗糙、不油腻、不粘手； 　〔10〕附着力强：对硬木、软木、合板、贴面板，竹藤外表或已有油性漆面附着力强； 　〔11〕耐候性好：耐紫外线及风雨侵蚀，可用于室外涂装； 　〔12〕施工方便：采用单组份脂肪族聚氨酯体系，用水稀释、清洗，流平性好； 　〔13〕性价比高：每平方米的需漆量少，不用天拿水稀释，工时少； 　〔14〕特种地漆：封闭底材，具有极强的填充力和极好的可打磨性。 2.3 常见水性涂料的种类 水性涂料以水为分散介质和稀释剂，与溶剂型和非水分散型涂料相比拟，最突出的优点是分散介质水无毒无害、不污染环境，同时还具备价廉、不易粉化、枯燥快、施工方便等优点。常见的水性涂料类型主要为：水性聚氨脂型、环氧树脂型、丙烯酸树脂型、无机水性涂料型4种。下面阐述几种常用水性涂料的研究进展。 2.3.1 水性环氧涂料 环氧树脂具有优异的物化性能，如良好的附着力，优异的耐化学品性和耐溶剂性，硬度高，耐腐蚀性和热稳定性优良，因此，一直引起人们的关注。 水性环氧树脂涂料是由双组份组成：一种组分为疏水性环氧树脂分散体〔乳液〕；另一种组份为亲水性的胺类固化剂，其中的关键在于疏水性环氧树脂的乳化。该乳化过程的研究经历了几个阶氧树脂的乳化。该过程为：1975~1977年主要以聚乙烯醇为乳化剂，并开始研究多酰多胺与环氧化合物的加成物、聚乙氧撑醚等作为乳化剂。1982~1984年采用含环氧基团的乳化剂，并且出现自乳化型环氧树脂。自乳化的方法是将环氧树脂同带有外表活性基团的化合物反响，生成带有外表活性的环氧树脂。其中选择中和所用的胺是最重要的技术配方问题。胺相对于水性涂料的其他材料来说是比拟昂贵的，而且会增加VOC的排放，为提高环氧树脂与固化剂的相溶性和室温固化性能，水性环氧树脂涂料可广泛地用作高性能涂料、设备底漆、工业厂房地板漆、运输工具底漆、汽车维修底漆、工业维修面漆等。 2.3.2 水性聚氨酯涂料 水性聚氨脂涂料包括水溶性型、水乳化型、水分散型。按分子结构可分为线型和交联型。都存在单组份和双组份两种体系。水性聚氨脂涂料除具备溶剂型聚氨脂涂料的优良性能外，还具有硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂、挥发性有机物含量低、难燃，无毒无污染，易贮运、使用方便等优点。但与溶剂型聚氨酯涂料相比水性聚氨酯涂料还是存在许多缺乏之处。比方：枯燥时间较长、涂膜易产生CO2气泡、局部原材料本钱较高、由于新型助剂缺乏，导致涂膜性能和外观效果不够高要求等。针对水性聚氨脂涂料存在的缺陷，进行改性的研究。目前，水性聚氨脂涂料的开展主要还受原材料、固化剂、封闭剂、交联剂等的限制。因此，研制相应的原材料和助剂也是开展水性聚氨脂涂料的关键。 2.3.3 水性丙烯酸酯类涂料 水性丙稀酸树脂涂料具有易合成、耐久性、耐低温性、环保性以及制造和贮运无火灾危险等优点；同时也存在硬度大、耐溶剂性能差等问题。大致可分为：单组份型、高性能型、高固化型3种类型。要将不耐溶剂的丙烯酸树脂原料制备成耐溶剂的水性丙烯酸树脂涂料是比拟困难的事情，因此现在很少研究传统的单组份丙烯酸树脂涂料的生产。目前研究的热点在于丙烯酸树脂原料的改性，这种技术被称为“活聚合〞。这种技术可以很好地控制丙烯酸树脂的分子量及其化学结构〔单体排列顺序等〕与分布。水性丙烯酸树脂涂料的用途很广泛：交联型丙烯酸树脂涂料用于建筑业；丙烯酸-4-羟丁酯、单丙烯酸环己二甲醇酯等交联型功能性化合物可用来制备汽车涂料、粉末涂料；紫外线固化丙烯酸树脂涂料具备优异性能；特别值得关注的是丙烯酸树脂防腐涂料，是防腐涂料系中一大体系。 2.3.4 水性醇酸树脂涂料 醇酸树脂是一种重要的涂料用树脂，其单体来源丰富、价格低、品种多、配方变化大、化学改性方便，且性能好。水性醇酸树脂的开发经历了外乳化和内乳化2个阶段，目前主要使用内乳化法合成水性醇酸树脂分散体。所谓内乳化法是将聚合物中的羧基或氨基分别用适当的碱或酸中和，使聚合物可分散于水中。尽管水性醇酸树脂涂料具有很好的涂刷性和润滑性等优点，但也存在涂膜枯燥缓慢，硬度低，耐水性和耐腐蚀性差，户外耐候性不佳等缺点，需要通过改性来满足这些性能要求。目前，人们对水性醇酸树脂的改性主要包括物理改性和化学改性，其中以丙烯酸树脂、有机硅树脂和苯乙烯改性的效果最为显著。近年来，随着对聚氨酯的研究日趋成熟，聚氨酯改性醇酸树脂的研究也日趋增多。王瑞宏等人用自干型水性烯酸改性醇酸树脂。 除了添加水性丙烯酸外，还在醇酸乳液中添加中和剂、催干剂和助溶剂。改性后的水性醇酸树脂涂料具有良好的保色性、保光性、耐候性、耐久性、耐腐蚀性、快干性及高硬度等，克服了常规水性醇酸涂料贮存稳定性差，枯燥速率慢，早期硬度、耐水性和耐溶剂性差等弊病，拓宽了水性醇酸涂料的应用领域。周丽琼等人研发了磺酸盐改性的水性醇酸树脂，与常规的水性醇酸树脂相比，改性后树脂的水溶性有大幅度提高，降低了助溶剂的用量。水性醇酸树脂的主链含有多元醇与多元酸聚合而成的酯键，而酯键受到酸、碱〔中和剂〕的攻击容易断裂，所以在合成改性水性醇酸树脂时，采用水溶性磺酸盐预聚物，可大幅度提高树脂的水溶性，只需参加少量胺中和剂，即可获得良好的水溶性，大大减弱了中和剂对酯键的攻击。经改性