一、环氧涂料的现状
环氧树脂体系的应用原理及应用技术已成为专业技术学科。改革开放以来,在企业自身机制创新、科研开发和技术引进的基础上,环氧涂料应用领域迅速扩大、技术水平明显提高、产品质量不断提升,环氧涂料基本上满足相关行业的需求。但与世界先进国家相比,尚存差距;国内各地区间发展也不平衡。不同国家或地区的环氧树脂生产能力及消耗量见表1-23。
![]() 国内现有环氧树脂生产企业有170家。比世界厂商总和还多,可称“世界之最”。国内年生产能力过万吨的有4家,西部地区生产能力不到全国生产能力的3.8%。发展不平衡,西部待开发。中国人均年环氧树脂消耗量为美国的6.48%,日本的4.76%。我国环氧树脂生产技术水平、系列化品种和产品质量与先进国家的差距为10~15年。中国是世界上最大一块环氧树脂开发应用的“处女地”,一个新的环氧树脂应用高峰即将到来,前景广阔。
国内生产环氧树脂固化剂的企业有近100家,西部地区有4家。环氧树脂一固化剂(含助剂)体系的开发研究已初见成效。
1995~2000年我国环氧涂料的产量及用量见表1-24。
![]() 环氧涂料生产企业绝大部分在华东和中南地区,西南和西北地区较少,应改变这种局面。
目前,国内广泛应用以下四类环氧涂料。
1.汽车涂料随着我国汽车工业的发展,对环氧树脂电泳涂料等需求量逐年增加。为提高我国汽车涂料水平,沈阳油漆厂、南京龙华汽车涂料公司、天津灯塔涂料股份有限公司、上海造漆厂、武汉双虎涂料股份有限公司等10多个企业从国外引进阴极电泳涂料、氨基醇酸面漆等30多个品种。重庆三峡和广东中山大桥等企业生产的汽车涂料,常州涂料化工研究院开发的阴极电泳涂料系列,也都有一定的市场份额。
水性涂料在汽车工业中的应用取得可观的经济、社会和环境效益。近年来,汽车面漆及其配套材料的用量明显增加。
2.粉末涂料由于中国家电产业的迅速发展和普及,尤其是电冰箱、洗衣机和空调器等行业的发展,带动了环氧树脂粉末涂料的大发展。90年代国内引进了先进水平的自动粉末涂装流水线后,粉末涂料产量逐年猛增,目前家用电器用粉末涂料用量占70%以上。另外,摩托车、室外建筑、铝材、汽车零部件、石油管道防腐等领域应用粉末涂料量明显上升,粉末涂料产量已位居亚洲之首。生产粉末涂料的企业近1000家,主要分布在广东、上海、浙江、江苏、山东和北京等省市。
3.防腐蚀涂料环氧树脂(或环氧酯)制成的防腐蚀涂料,已成功地用于输油管道、石化装置、地下设施、海洋工程和水力建设等领域。上海等地开始使用水性环氧防腐涂料;华北油田等部门引进国外的环氧-酚醛类石油钻杆涂料;国内生产的船舶用配套防锈、防污、防腐涂料等都取得了很好的实用效果。专用酚醛一环氧粉末防腐涂料和罐用防霉防腐涂料已广泛应用。
4.功能性涂料目前,国内生产的以环氧树脂或环氧酯为基料的功能性涂料有核电站用耐辐射涂料、电子元器件用包封料(包括胶黏剂)、特种防腐涂料、烧蚀隔热涂料、饮水舱用涂料、阻燃涂料和光固化涂料等品种。随着高科技产业的发展,对功能性涂料提出新要求,有待开发适销对路的新型功能性涂料。
二、环氧涂料的发展趋势
环氧涂料今后发展趋势是,以应用基础研究作为环氧涂料的发展推动力;坚持涂料组分的低污染及高安全性、涂料产品的高品质及功能性;抓住罐用涂料、防腐涂料、功能性涂料和环保型涂料等产品的开发应用,促进环氧涂料体系的配套协调发展。
1.应用基础研究
(1)新型环氧树脂新型环氧树脂的开发应用是环氧涂料发展的基本保证条件。新型低黏度环氧树脂,如脂肪族环氧树脂、杂环型环氧树脂、均一相对分子质量的环氧齐聚物等,都会明显改变环氧涂料的质量、增加环氧涂料新品种;不含溴阻燃型环氧树脂、有机一无机环氧化物等新型环氧树脂的开发应用,是环氧涂料行业的重要技术课题之一;液晶环氧树脂、新型耐温及耐湿环氧树脂。是功能性环氧涂料不可缺少的基料。应把高耐热性、低吸水性、低应力和强韧性等高性能化指标,作为新型环氧树脂应用基础研究的重点。
最近人们开发的熔融黏度低、吸水率低、耐热性好的双官能度和多官能度的新型环氧树脂见表1-25。
![]() (2)溶剂型环氧涂料的低污染化全世界每年向大气中释放碳氢化合物约为20000kt,其中有机溶剂为3500kt,大部分是涂料行业所为。为净化大气、减少污染,应限定甲苯、二甲苯和甲乙酮等有机溶剂的排放量(VOC)。因此,降低溶剂型环氧涂料的有机溶剂污染、改善生态环境,应采取有效措施。
①改变溶剂组成采用高环烷烃类(如CYPAR7及CYPAR9)溶剂、二元酸酯(DBE)溶剂等无危害性混合溶剂替代溶剂型环氧涂料中的乙二醇醚类和二甲苯等有污染性溶剂。
②开发低污染溶剂体系准确掌握有机溶剂的理化性能,研究配制低黏度、高溶解力和低污染的混合溶剂体系,生产无三苯(甲苯、二甲苯、苯)和无支链酮类的溶剂型环氧涂料。
③减少有机溶剂用量减少有机溶剂在涂料中的用量是降低对环境污染及对人体危害的切实可行方法。结合我国国情,其是一种易于被接受、比较受用户欢迎的有效措施。经过应用基础开发研究,有些溶剂型环氧涂料中的有机溶剂将大幅度地减少。具备条件时,实现高固体分化。
(3)新型颜料开发利用利用铁酸锌等取代传统的铅(铬)系防锈颜料、铋黄替代镉黄,选用脂肪族环氧树脂作基料,可制造新型环氧涂料;开发低污染杂环类高饱和度的红色颜料,扩大新型有机,无机颜料应用范围;开发高品质金属氧化物复合颜料;采用颜料包膜及纳米技术、开发涂料专用纳米材料品种,尤其是汽车涂料、建筑涂料、防腐蚀涂料、功能性涂料用的纳米级颜填料。
(4)功能性固化剂开发应用功能性固化剂及特效助剂是全面提升环氧涂料水平及产品精细化率的关键性材料。今后应着力开发应用功能性固化剂及特效助剂,推出环氧涂料新品种,满足相关行业的新要求。
(5)提高涂装质量加强对涂装工艺的合理性及安全性的研究;开发利用先进的涂装设备;改进涂装技术,提高涂料利用率、保证涂膜使用效果。
2.环氧涂料发展趋势 2000年全国环氧树脂类涂料产量达110kt,预计2005年为300kt。今后,罐用涂料、防腐蚀涂料、功能性涂料和环保型涂料将构成环氧涂料的支柱产品和开发应用的主战场。
(1)罐用涂料我国有13亿多人口,随着人民生活水平提高,食品罐头、易拉罐和食品贮存容器等制造业会持续高速发展。开发食品级环氧树脂涂料方兴未艾,前途无量。
食品罐用涂料的一般要求:一是以符合卫生标准、高品质及高安全性作为保证条件;二是保持包装食品有长久原味,同时应减少因燃烧或加热产生二氧化碳的量;三是所用环氧树脂等组分都应具有高纯度、高稳定性和特殊改性,保证涂膜优异的防霉性和防腐性;四是尽可能地减少有机溶剂的用量。
(2)防腐涂料除相关领域需要新型环氧防腐涂料外,船舶、海洋工程及海上构筑物用环氧防腐涂料需求量会增大,前景诱人。21世纪是海洋开发利用的时代,我国是海洋开发利用的大国之一。海岸线长达18000km,海洋开发技术已列人“863”计划。海洋经济将异军突起,成为新的经济增长点,大量的海上及海岸工程的防腐问题亟待解决。
石油化工、电力工程和建筑领域急需高质量防腐涂料;2000年集装箱用环氧防腐涂料达30kt。
环氧防腐涂料发展趋势:一是无溶剂防腐涂料、耐候耐蚀涂料和长效防腐涂料配套体系;二是重视低温及水下固化的环氧防腐涂料开发应用。环氧防腐涂料从溶剂型转向少溶剂型、无溶剂型和水性化,是摆在涂料行业的重要任务。
(3)功能性涂料我国功能性涂料经历了从无到有、从弱到强的发展过程。目前,已构成功能性环氧涂料体系。随着高科技产业和特殊行业的发展,对功能性涂料提出新要求。今后应加大投入力度,开发技术含量高、品质优的适销对路新型功能性环氧涂料。应特别关注脂环族环氧树脂、功能性固化剂和特效助剂在功能性环氧涂料中的应用。
(4)环保型涂料环保型涂料是我国涂料产业政策确定的优先发展品种,是环氧涂料主要发展方向和开发研究的热点。环氧粉末涂料、水性环氧涂料和辐射固化涂料等是环保型涂料的典型代表。
1994~1999年环氧粉末涂料年均增长率为12.5%,预计1999~2005年环氧粉末涂料年均增长率为13.5%。以环氧树脂为主基料的粉末涂料有如下潜在市场:输油、输气、输水管道;钢窗及建材防腐蚀;汽车、拖拉机的涂装保护;高速公路护拦防护等。环氧粉末涂料发展趋势:低温或快速固化、薄涂膜化、提高涂料附着效率、粉末涂料制造的新工艺等。
今后重点开发应用的水性环氧涂料以电泳涂料、罐用涂料、防腐涂料和地坪涂料等为主要代表。这些水性环氧涂料的性能将会更优异、质量将有新提升、应用将有新市场。尤其在汽车工业、家电行业、食品工业、石化装置、建筑地坪等应用领域将获得突破性进展。
辐射固化涂料、油墨及包封料是有发展前景的环保型品种,应列为重点课题之一,加大开发应用力度。
为保护与善待人类赖以生存的生态环境,应集中精力开发应用环保型环氧涂料,将环氧涂料推向高性能化、低污染化的发展轨道,营造无污染的生态环境,无疑会给人类社会带来福音。
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