溶劑型涂層VOCs 排放源頭替代技術與規模應用

項目名稱：溶劑型涂層VOCs 排放源頭替代技術與規模應用

項目編號：HJJS-2021-1-05

獲獎等級：一等獎

完成單位：中國科學院過程工程研究所、優美特(北京)環境材料科技股份公司

完 成 人：陳運法、張冬海、張建森、王瑞濤、張小宸、張玲、羅楠、武曉峰、古純祥、楊玉娟

陳運法

中國科學院過程工程研究所 研究員

獲獎感言：

揮發性有機物（VOCs）是細顆粒物（PM2.5）與臭氧污染協同治理的關鍵前體物，其減排技術的研發和創新是大氣污染防治領域的重大需求之一。目前國內工業涂裝行業仍以傳統溶劑型涂料為主，其排放的VOCs 種類復雜、化學反應性強、環境影響顯著，排放量約占工業源排放總量的21%，并有逐步增加的趨勢，是城市大氣污染防治的重點。VOCs 具有分布廣、排放總量大但濃度低、傳統治理設備運行成本高效率低等特點，難以通過傳統的凈化設備進行有效治理。本項目通過研發綠色環保的高性能、低VOCs 涂裝材料產品，從源頭上降低VOCs 排放量，成效顯著。未來應在政策與相關法規的推動下，進一步推廣應用環保技術，促進生態質量的改善。

◎ 時速600 公里磁浮車涂裝效果

◎ 石油套管水性防銹涂料生產現場

項目簡介

近年來，我國大氣臭氧污染呈現快速上升和蔓延態勢，多次出現大范圍、長時間污染過程，成為制約空氣質量持續改善的瓶頸之一。VOCs 作為形成臭氧的主要前體物，會嚴重危害人體健康和生態環境。目前，溶劑型VOCs 排放占比已近50%，其中涂料和涂裝的VOCs 排放最為典型。溶劑型涂料在使用過程中，VOCs 排放源分散、濃度低、種類多、反應性強，致使傳統后處理技術設備運行成本高、效率低。本項目立足VOCs 源頭替代，圍繞水性涂料存在的核心樹脂原料具有性能缺陷、水性成膜機制存在技術短板、涂層性能達不到溶劑型產品水平等問題，進行了系統性創新研究，實現規模化生產并在典型行業推廣應用。

本項目聚焦我國軌道車輛涂裝、石油專用管道防銹等骨干制造業綠色升級和技術創新的迫切需求，經過多年研發，著力水性聚合物單體微觀結構調控設計、納米顆粒分散、有機—無機界面復合機制等核心技術創新，突破了水性樹脂“軟而不黏”等技術瓶頸，解決了水性涂層固化慢、耐沖擊性差、防銹性能弱等共性問題，初步形成水性涂層系統技術創新體系，研制成功高性能水性涂料系列產品，經專家鑒定達到國際領先水平。本項目技術完成世界首輛碳纖維軌道車輛、復興號智能動車組及時速600 公里磁浮車體的水性涂裝應用；在石油管道行業內率先實現單組分水性涂層材料防銹規模化應用，在滿足防護性能要求的同時VOCs 減排90%以上。本項目申請發明專利30 余項，已授權20 余項，相關技術獲中國專利銀獎、中國石油與化學工業聯合會技術發明獎一等獎、中國顆粒學會科技進步獎一等獎等獎勵。本項目組參與制定行業標準1 項、企業標準6 項。

本項目共計研發生產五大系列四十余種產品，建成2000—5000t/a 水性樹脂生產線4 條、5000t/a 水性涂料生產線4 條，主要用戶超過70 家，產品累計銷售35 164t，產值51 493 萬元，實現利稅10 299萬元，為傳統溶劑型工業涂料的水性化替代奠定了技術積累和應用基礎。