自洁型卷材涂料主要是针对建筑用彩板，在建材用彩板表面积聚较多的污垢后，能通过雨水的冲刷达到自净的高洗净性涂膜，可以减少灰尘和污垢的吸附，方便彩钢板的清洗和维护，起到良好的自洁效果。 自洁型涂料和普通涂料的区别不仅仅是有良好的耐沾污能力，同时还要有良好的自洁能力。漆膜的自洁能力和耐沾污能力有一定的区别，目前自洁涂料主要有两大类，一类是通过提高漆膜的疏水疏油性，使亲水和亲油性的污染物比较难在漆膜表面吸附，即使能吸附上和漆膜的结合力也不强，在雨水的冲击力下，比较容易被冲洗掉；另一类是提高漆膜的亲水、疏油性，雨水能在漆膜表面形成一个完整的水膜，雨水能完全渗入漆膜的缝隙和小孔中，依靠雨水的冲刷作用而将漆膜表面的污染物冲洗掉。这两种方法有各自的针对性，在实际中也有大量的应用，更多的则是要考虑产品使用的环境和大气中污染物的主要类型。 （1）亲水性自洁涂料 目前研究比较多的是在聚酯树脂结构中引入特殊结构的亲水基团，经交联后产生较高交联密度的同时，能使漆膜带有一定的亲水性；同时在体系中引入一种特殊的助剂，能使漆膜有更好的亲水性能。亲水助剂是一种特殊的有机硅助剂，它在水存在时发生水解反应，产生硅羟基而获得亲水功能。主要机理如下： —si—or+h2o→—si—oh+rh 该涂料是一种利用雨水冲洗，能够使附着在涂膜表面的污染物清洗干净，保持涂膜表面清洁的一种功能性涂料。彩板经雨水冲洗后，起到不留痕迹的效果，保持彩钢板的清洁，国内上海振华造漆厂率先开发出了这种亲水性卷材涂料。 （2）光催化自洁涂料 该涂料中添加一种特殊的光催化剂，当涂层遇到太阳光照射时，这种新型涂料中的二氧化钛能在紫外线照射下，发生化学反应，释放一个氢离子和一个电子，并形成一个ho2，具有亲水性和厌油性，用水冲洗，就能使油污和水滴一起落下。同时还能产生一种“活性氧”，而活性氧可以分解有机物。利用这种方法，可将彩钢板表面的污物清除，将细菌杀死。 但由于该种涂层的耐候性较差，在户外使用一段时间后，涂层会产生粉化，目前尚难在户外建筑板中使用。 （3）仿荷花叶自洁型涂料 源于自然界的启发，水滴可以在荷叶、鹅毛等表面随意地滚动，因为在荷叶、鹅毛等表面，其水接触角超过了150°。据华东理工大学 随着彩钢板应用领域的不断拓展，具有各种纹理表面的涂料被开发出来，如绒面涂料、粒面耐磨涂料、桔纹涂料等。 （1）绒面涂料 传统的绒面涂料采用喷涂工艺，在涂料中加入硅酮的绒毛粉，涂层表面可给人一种舒适的手感。由于卷材涂层一般漆膜厚度仅为18~20μm，采用相同的手段，很难获得满意的效果。目前，通过对涂料配方的创新，使涂料固化时，表面涂层与深层漆膜的固化程度不一致，产生一定的梯度，使表面产生极细小的皱纹状结构，如同绒面一样。 （2）印花涂料 印花彩钢板是在卷材表面进行印花处理，得到木纹一样的美感，印花彩钢板主要用于室内装饰。涂料一般采用三涂层，底涂层采用聚酯涂料，油墨采用pvdf涂料，罩光清漆采用pvdf涂料，油墨与罩光清漆采用湿碰湿的涂装工艺。 （3）粒面耐磨卷材涂料 耐磨聚酯卷材面漆采用聚酯树脂、交联剂、颜料和特殊结构的聚酰胺及粒径较大的微粉蜡制成，高温烘烤后，可形成具有一定弹性、不同表观和耐磨的漆膜表面，适用于表面要求特别耐磨的场合。 随着预涂彩钢板广泛应用于家电、精密仪器的生产及日常生活的各个领域，导电及抗静电彩钢板越来越受到人们的重视。 在添加型抗静电涂料中，导电填料起了重要的作用，目前，导电填料主要有金属系填料、碳系填料、金属氧化物系填料及复合填料等。以金属填料（如金粉、银粉、镍粉）为主的抗静电涂料导电性好，但价格昂贵；铜粉价廉，但易被氧化。以碳系填料为主的抗静电涂料导电性和耐腐蚀性较好，但不能制成浅色或白色涂层而限制了其应用。在导电涂料中，目前采用较多的为银粉或镍粉，表面电阻可小于10Ω。 在防静电涂料中，实际应用最多的为添加型防静电涂料，它是利用导电填料相互接触形成导电网络，并通过自由电子沿外加电场方向移动形成电流，从而使涂层防静电。目前采用白色的氧化物/金属包覆钛白粉特殊复合材料作为导电填料，在保持原有彩钢板基本性能和各种浅色装饰要求的基础上，使涂层具有良好的抗静电功能。 在世界发达国家和地区，最先研究的抗菌材料是有机抗菌材料，具有短期高效杀菌效果，但安全性和化学稳定性差，易产生微生物耐药性，尤其耐热性差（<200℃）是其最大弱点，导致它在应用中不适应高温加工，高温分解产物甚至有毒。20世纪80年代研究出的无机抗菌材料具有无毒，广谱抗菌，抗菌时效长，不产生耐药性的特点，特别是突出的耐热性（>600℃），大大拓宽了抗菌材料的应用领域。 卷材涂装尽管有许多优点，如高度自动化、效率高、质量稳定等，涂料中的有机挥发物（voc）在烘烤后，经收集燃烧，热量利用率达到97%以上，是一种环保型的涂装工艺。但是，由于溶剂型液体涂料需消耗大量的有机溶剂，因此，降低voc甚至零voc是环保型卷材涂料的发展方向之一。 水性卷材涂料在欧洲已逐渐被重视，特别是石油资源的相对短缺，石油溶剂价格上涨，促进了水性涂料的发展，用于预涂卷材的水性涂料在西欧开始加大应用力度，但总量极小。 预涂卷材用水性涂料主要有乳胶类及水溶性类，典型品种有水溶性聚酯及乳胶型丙烯酸，采用六甲氧基甲基三聚氰胺树脂或封闭型异氰酸酯作为交联剂。_ 上海涂料有限公司技术中心的姚唯亮介绍了一种高性能超薄水性卷材涂料用树脂及其在卷材涂料中的应用，叙述了丙烯酸改性苯氧树脂的研制，并与水性环氧进行了性能比较。 水性卷材涂装不可避免带来一些缺点，由于水的表面张力大，涂装时较难润湿金属表面，而乳胶涂料的假塑性对涂装也带来困难。另外，水性涂料的涂装对彩板生产线要求较高，目前国内引进的卷材生产线尚不适合水性卷材涂料的涂装要求，因此国内水性卷材涂料应用将任重而道远。 目前，高固体卷材涂料的发展来自于两方面的推动，一方面来自于石油资源的匮乏和环境友好的压力，另一方面来自于涂料用户要求提高单位涂料的涂布率，以降低生产成本。高固体卷材涂料在生产过程中减少了溶剂的使用，减少了环境污染和资源浪费。上海涂料有限公司振华造漆厂已开始了高固体卷材涂料的研究工作，笔者曾研究过2-乙基、2-丁基、1，3丙二醇在卷材聚酯树脂中的应用，由于其特殊的支链结构大大地降低了聚酯树脂在溶液中的粘度，可降低涂料中的voc。 由于粉末涂料不含有机溶剂，具有零voc的优点，从环保角度上来讲，是取代溶剂型涂料的最佳选择，并且能够得到厚膜型的涂层。但是，粉末涂料能否如液体涂料一样可在快速线上连续、均匀地涂装，并且在极短时间内流平、固化和涂料换色是一个挑战。 荷兰dsm公司开发了“eletro-magneticbrush”（emb）粉末涂料涂装技术（电磁刷技术），源于类似于复印机和激光打印机的原理。这个技术没有获得很大成功。 美国firstprecisionllc开发了powdercoil粉末卷材涂料的高速涂装和固化技术，结合了喷涂的powderjet粉末涂料喷涂技术，采用nir近红外的固化技术，使线速度达到了25m/min的要求。几年前，materialsciencescorporation和terronicsdevelopmentcorporation开发了一种“powdercloud”（粉末云雾室）的技术，由于成本过高，难以普及。现在欧洲大约有10条粉末涂装线，线速度在20m/min，基本以喷枪和旋转式涂装为主。美国msc公司的粉末云雾室技术已处于半商业化阶段。而dsm公司的emb技术基本处于小试阶段。目前，国内还没有一条真正意义的粉末卷材涂装线，但合肥荣事达工业包装装潢有限责任公司引进了一条平板喷涂技术的流水线，产品主要应用于家电板。 由于传统的粉末涂料均采用后喷涂的方式，涂料玻璃化温度可比室温高，而卷材用粉末涂料采用预涂的方式，彩板加工时，需要承受一定的折弯和冲压要求，涂料的玻璃化温度一般接近室温，因此，粉末涂料在夏日必须冷藏，以免涂料结块而无法使用。 光固化涂料是一种不含有机溶剂的液体涂料，可得到厚膜型的涂层。光固化涂料与传统的卷材涂料一样可在快速线上连续、均匀地涂装，并且在2~3s内流平、固化，可缩短固化炉子长度（10m），含有光引发剂，成本高且影响耐候性，色漆固化有困难，主要用于底漆与背面漆。 电子束固化涂料成分基本与光固化涂料一致，但电子束固化设备投资高，涂料不含光引发剂，涂料成本低，能量消耗低，固化时需氮气或惰性气体覆盖涂层，防止氧阻聚，可用于各种色漆的涂装。 由于环境保护的要求，2006年7月1日开始，进入欧盟的产品必须符合欧盟颁布的《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质的指令》即rohs法规，禁止含有镉、铅、汞、六价铬等有害物质的材料在电子电气设备中应用，表9为rohs法规标准。
表9欧洲rohs法规的标准 在传统卷材涂层中，往往采用含六价铬的预处理剂和底漆，因此开发不含铬等重金属的预处理技术和底漆是一个新挑战。防腐蚀的二氧化钛颜料和离子交换二氧化硅将成为铬酸盐颜料的替代品，basf在无铬底漆研究方面已经有了一定的进展。中国是重要的家电出口国，由于rohs法规的限制，上海涂料有限公司振华造漆厂已率先在国内开发了无铬的卷材涂料，并被宝钢使用于家电板［24］。 现在，许多国家比以往更加关注能源问题。美国在20世纪90年代，开始了冷屋顶节能的研究，并针对屋顶产品制定了“能源之星”计划。一些符合“能源之星”的外部屋顶的产品能降低屋顶表面的温度。冷屋顶卷材涂料的应用很大程度上可减少“热岛效应”，节约城市电力负荷。 冷屋顶涂料技术是利用颜料反射的原理，通过涂层反射太阳光中的大部分红外线，而红外线是热量的主要来源，从而减少热量向屋内的传导。根据笔者的研究，用冷屋顶涂料涂装的彩钢板的屋内温度比不用冷屋顶涂料的屋内温度低10~13℃，从而减少能源的浪费。 目前，由于彩钢板的种种优点，各彩钢板生产企业和涂料研究单位正不遗余力地研究汽车用的彩钢板，并取得了一定的进展。从涂料的发展角度，汽车板涂料发展分3个阶段，第一阶段，增加一道3~4μm的薄涂层作为保护层（可焊接）替代汽车涂装的预处理系统；第二阶段，涂一层10~15μm漆膜（可焊接）替代电泳底漆；第三阶段，二涂层（底漆5~7μm，面漆15~18μm）替代电泳底漆和汽车中涂。 有报道称，已有smart轿车车顶板采用彩钢板，其他的项目还在进一步的开发中。 3结语 卷材涂料在欧美经过几十年发展，已形成了一个巨大的产业，产品逐渐向延长使用寿命、增加产品的功能和环境友好型方面发展，并拓展了彩钢板的应用。水性卷材涂料、粉末涂料、光固化涂料等已开始小批量应用，环保家电涂料、冷屋顶涂料和汽车板涂料等方面也有应用。在过去的几年中，中国的卷涂机组和涂料的发展十分迅速，但低层次竞争激烈，中国应紧跟世界技术发展潮流，在高性能卷材涂料技术方面取得进展。 随着国家经济建设的发展，集装箱板、建筑钢结构、船舶等特种钢材的需求增长，我们应充分发挥彩钢板的优异性能，促进彩钢板及涂料行业的技术进步和市场发展。 |
