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【摘要】:目前我國空氣污染較為嚴重,政府高度重視大氣污染治理。涂料市場為更好匹配當期市場需求,技術創新方向主要表現特征包括更加環保、降成本、提高性能以及適應建筑市場需求。本文重點針對我國水性涂料發展方向進行分析。
【關鍵詞】:水性涂料;車輛水性涂料;集裝箱涂料。
一、前言
2016年以來,國內經濟增長乏力、轉型改革阻力相互疊加,世界經濟復蘇緩慢等給進入新常態中國經濟帶來了一定的沖擊與挑戰,經濟下行壓力繼續加大,涂料行業相應增速回落。受宏觀經濟放緩等客觀因素制約以及近年來政府高度重視大氣污染治理,國內涂料行業為更好的適應市場需求,涂料技術改進和創新都呈現出一定的新方向,例如建筑涂料技術改進和技術創新主要集中在水性涂料、反射隔熱涂料、藝術涂料、真石漆、常溫自交聯涂料、無機干粉涂料、受控聚合技術等方面。近年來,我國大陸深受霧霾等環境問題影響,政府高度重視環境治理,開發水性工業涂料成為多數涂料企業的首選發展方向。因此,本文主要針對水性涂料發展現狀進行重點分析。
二、水性涂料基本概念和分類
水性涂料通常指用水作溶劑或者分散介質的涂料。水性涂料主要包括三種類型:一是水稀釋性涂料;二是水溶性涂料;三是水分散性涂料(乳膠涂料)。水性涂料具有成本低、施工便利、更加環保等特點,最明顯特征是以水取代有機溶劑做溶劑。水性涂料與溶劑型涂料相比,可以消除溶劑型涂料在生產中因溶劑揮發而帶來的潛在火災隱患,同時可降低有害有機溶劑對人體的危害程度。
水性涂料通常包括四大分類:一是主要成分為丙烯酸的水性木器漆;二是主要成分為丙烯酸與聚氨酯的合成物的水性木器漆;三是主要成分為聚氨酯的聚氨酯木器漆;四是需要添加固化劑或化學品的偽水性漆。
三、我國水性工業涂料總體發展現狀
自1996年開始,水性涂料進駐我國市場。隨著我國住宅建設、能源交通以及汽車工業的迅猛發展,建筑涂料、汽車涂料、道路標志涂料、防腐涂料和卷材涂料等市場需求相應大幅增長。當前我國建筑墻面涂料水性化已超過80%,木器涂料水性化可達到5%左右;集裝箱涂料、建筑鋼結構涂料、工程機械涂料水性化處于推廣使用階段;在工業防腐涂料領域,汽車中涂和色漆使用份額可達到60%以上。
為了促使企業減少揮發性有機物(以下簡稱VOCs)排放,提高VOCs污染控制技術,改善生活和生態環境質量。2015年6月8日,財政部、國家發展改革委、環境保護部聯合發布《關于印發<揮發性有機物排污收費試點辦法>的通知》(財稅[2015]71號),規定于2015年10月1日起征收VOC排污費,規定允許各省、自治區、直轄市可根據本地區實際情況增加VOCs排污收費試點行業,并制定增加試點行業VOCs排污收費辦法。目前,已經很多省市陸續發布各自的收費辦法。水性涂料成為環境友好型涂料研發的主要突破口,品種范圍也相對廣泛,幾乎可以涵蓋有機防腐涂料的全部應用領域。圍繞著水性涂料研發,相關生產過程中會涉及到的樹脂、助劑也在加快研發進度,水性工業涂料的生產工藝和生產裝備重視程度也相應上升。
四、主要領域水性涂料發展現狀
水性涂料主要應用領域包括三個領域:一是車輛水性涂料;二是集裝箱涂料;三是水性卷材涂料。前述三個領域水性涂料的發展現狀如下:
(一)車輛水性涂料
隨著國內日益攀升的汽車保有量,汽車修補涂料、汽車原廠涂料的市場需求相應大幅上升。我國原有汽車涂裝線后續的環保升級改造,預計能成功帶動汽車水性涂料等新型涂料的增長,而隨著我國環保類法律法規的逐步完善,低碳環保理念的不斷推進,水性汽車涂料已成為汽車涂料產業未來發展趨勢之一。汽車制造環節中最大的污染環節之一和能源消耗的重要部分系整車涂裝環節。目前,各種涂裝新技術工藝相繼引入我國,其中主要包括更多應用溶劑型高固體分涂層材料、水性涂層材料、免中涂涂裝工藝、涂裝機器人等。
(二)集裝箱涂料
集裝箱是國際物流運輸的專用工具,使用環境呈現復雜多變的特征,作業過程中不僅要經受溫差、紫外線、天氣、大氣和海水等自然條件的考驗,還要經受運輸裝卸中的摩擦、沖撞等,導致其鋼結構更容易遭受腐蝕。目前已有外資公司在東莞工廠為生產的船運集裝箱提供水性涂料,可實現全部水性化生產。威士伯為全球集裝箱工業推出了Aquaguard高性能水性防腐涂料。2008年,威士伯便噴涂了第一臺Aquaguard水性漆集裝箱。2012-2013年,威士伯在我國華南、華東地區集裝箱行業推進使用水性漆。從2014年開始,威士伯的Aquaguard水性漆已經正式投入試生產,并與馬士基已經完成水性漆的全面切換。威士伯在中國華南以及華東地區的集裝箱生產類企業啟動水性漆的批量商業化生產。
由于集裝箱生產節奏快、油漆施工要求高,目前溶劑型集裝箱涂料仍占主導地位。傳統的三涂層體系包括環氧富鋅底漆,環氧中間漆,丙烯酸面漆。隨著環保法規日趨嚴格,集裝箱涂料朝著水性化、高固體份方向發展。預計未來集裝箱涂裝體系將逐步取代傳統的溶劑型涂裝體系。
雖然集裝箱行業協會已經組織制定了集裝箱水性涂料相關標準,國內涂料企業在集裝箱涂料水性化方面做了很多早期研發工作,但是從目前應用現狀來看,大規模實際應用比例目前相對較低。
(三)水性卷材涂料
卷材涂料與一般工業涂料不同, 卷材涂料采用先涂裝后加工的生產工藝,因此該涂層需要較高的硬度,同時還需要防止加工時涂層開裂。卷材涂料需要具有一定的綜合性能,涂裝后的涂層需要具備穩定性。卷材涂料生產以溶劑型涂料為主,由于其含有相對較多的有機揮發物,不符合環保要求,因此水性卷材涂料關鍵技術已成為研究熱點。雖然我國卷材涂料的產量已在2015年達到全球產量一半以上,但是國內卷材涂料有70%以上屬于低端產品,不具備國際競爭力。水性卷材涂料在我國未來的彩涂板市場潛力較大,競爭也會相對更加激烈。
五、存在的問題及建議
(一)存在的問題
水性涂料有很多優點,但是同樣存在缺點,主要表現如下幾個方面:
1、基材濕潤較難,同時水極易腐蝕金屬,會腐蝕涂裝設備,所以底材必須要使用不銹鋼材料,但是不銹鋼的性價比較高;2、水性工業油漆的熱穩定性、耐水性能比較差;3、水性油漆的水的蒸發潛熱大,干燥時間長、成膜速度相對較慢;4、在低溫高濕的環境中施工相對困難;5、在價格上面要比溶劑型涂料相對高一些。
水性工業涂料在重防腐方面效果相對較差。雖然集裝箱、汽車通過涂裝生產線已經逐步應用水性涂料作為防腐保護,對于非涂裝生產線的水性涂料涂裝,如船舶、橋梁、海工裝備等,水性涂料性能與使用要求尚且存在一定差距。
(二)建議
1、在研發階段需要將重心放在水性固化技術方面,綜合考慮多種技術疊加應用??紤]到非涂裝生產線的復雜應用環境,加快研發適合戶外現場、能促進水性涂料固化的設備裝置。
2、關注小眾涂料發展。水性工業涂料研究可以聚焦高抗污涂料,耐超低溫、耐高溫涂料,防輻射涂料等可以應用的小眾涂料,比如汽車輪轂涂料,白色家電涂料,暖氣片涂料等。
3、為提高水性工業涂料的整體性能,不僅僅提高研究水性涂料自身性能,還需要研究與之相關的樹脂、助劑等材料在水性化方面的發展,另外還需要重視目前高科技新材料的應用,比如石墨烯、碳納米管等的應用。
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