中国水性涂料的现状及发展

1、10 涂料技术与文摘coatings technology & abstracts涂料综述coatings review中国水性涂料的现状及发展 status and development of china water borne coatings 孔志元 ( 中海油常州涂料化工研究院，江苏常州213016) 摘 要：综述了我国水性涂料面临的良好发展机遇和需要解决的问题，以及木器、汽车、塑料、皮革用水性涂料以及水性防腐涂料等水性工业涂料的技术现状及发展趋势。 关键词： 水性涂料；木器涂料；防腐涂料；汽车涂料；塑料涂料；皮革涂料；工业涂料；机遇0 引言 自改革开放以来，随着中国国民经济

2、的快速增长，人们生活水平的不断提高，涂料产量和用量正以较快的速度增长，目前已成为世界第二大涂料消费国，年产量已达到约 600 万 t 。但是相比于发达国家，我国涂料的消费结构还不尽合理，高污染的涂料品种仍占据较大的比例，对环境和施工人员带来严重的危害。随着全球气候的变化和资源、能源的日趋紧张，世界各国相继制定了严格的环保法规和政策， 鼓励和推广使用绿色环保、节能节材的新产品。低污染的水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料以及辐射固化涂料已成为涂料技术的发展方向。水性涂料相比于其他低污染涂料，由于具有可实现技术途径多、应用面广、安全、施工相对简单而成为首选品种，更为广大涂料科技人员关注和涂料用户的青睐

3、，近来在我国已得到了一定的发展，受到了前所未有的重视，但是水性涂料除在建筑涂料领域得到普遍应用外，在其他领域特别是工业涂装领域，仍是溶剂型涂料一统天下，水性涂料还只占很小的比例。因此，提高涂料特别是工业涂料的水性化比例，减少涂料对环境的污染和施工人员的身体危害，已成为我国涂料行业共同面临的课题。 1 我国水性工业涂料已面临良好的发展机遇 我国工业涂料领域中，目前水性涂料所占比例还比较小，这主要受技术、价格和政策法规三方面因素制约。首先，工业涂装领域对涂膜的外观、机械性能、 耐性 ( 特别是耐水性 ) 等性能的要求大大高于建筑内外墙涂料，而且不同的应用场合，要求各不相同，我国原先的一些水性涂料技

4、术水平还不能普遍满足工业涂料对性能的要求。其次，一些性能高的水性涂料品种，由于受工艺、规模和原料成本及来源等因素制约，价格相对比较高，这也限制了其广泛应用。再者，在涂装行业，若无特殊的强制性措施要求，受使用惯性的影响，多数人也不愿主动放弃原已稳定使用的溶剂型涂料而承担一定风险去使用水性涂料，这也给水性涂料新产品的推广应用带来一定的难度。但是近年来，随着我国经济的迅速发展，开放程度的进一步提高，与世界经济的接轨和资源日趋紧张，以及人们对环保和身体健康的重视，水性涂料在我国已面临良好的发展机遇。 1.1 国内外环保法规及政策对涂料水性化的推动 众所周知，欧美国家特别是欧盟对环保非常重视，相继制定了

5、一些环保法规来限制挥发性有机化合物(voc) 向大 气 中 释 放 ， 如 欧 盟 directive.99/13/ce法 规 ， 德 国at-luft法规 ( 大气净化法，1992) ， 美国的 66法规、caa(空气洁净法，1970) 、 caaa(空气洁净法修正案，1990) ；近年来欧盟实施的rohs指令以及西方国家为了贸易保护而设置的环保方面的贸易壁垒等，都将推动我国环保涂料尤其是水性涂料的发展进程。我国目前出口西方发达国家的工业产品，有许多已开始改用环保的水性涂料涂装施工。此外，国内近来发生的重大河流湖泊污染和出口产品的污染毒害事件已经促使我国高层领导下大决心，重视保护生态环境。节

6、能减排工作力度的加大、国家环保总局升格为环保部、国内相关产品环保安全方面强制性标准的制定等一系列措施，说明我国政府对环境保护的重视，同时国内也形成了重视环保、关注生命的氛围。另一方面，政府对民生的关乎，对劳动人员各类保障的重视和日趋完善，也将唤发劳动者对工作环境及劳动保护的重视，有毒有害的溶剂型涂料的涂装施工今后将面临人员短缺及施工成本增加的问题。今后污染环境、危害施工人员身体健康的溶剂型涂料的应用将受到越来越多的限制和制约，这将给水性涂料提供良好的发展空间。 1.2 石油价格的不断上涨， 提高了溶剂型涂料的价格，推动了涂料水性化的进程。 随着全世界人们生活水平的普遍提高，对资源和能源专业家具

7、漆：涂料综述coatings review11涂料技术与文摘coatings technology & abstracts消费需求的不断增大，导致全世界资源紧张，价格飞速上涨，石油作为最基本的资源和能源，更是首当其冲，引发其下游材料价格快速上涨。近年来，我国基本有机化工原料价格的飞速上涨，已经使我国原本高利润的涂料行业沦落为微利行业，更使一些规模较小的涂料厂不堪原料成本的上涨而倒闭。溶剂型涂料价格的大幅上涨，使得水性涂料在价格方面的优势日趋显现，这也是近年来我国水性涂料得以在一些工业涂装领域得以较快发展的一个主要原因。 1.3 水性树脂生产技术的进步和发展，使得水性涂料逐步替代溶剂型涂

8、料变得现实可能 近年来，国外先进的水性树脂产品和涂料技术进入我国涂料市场，再加上国内对水性涂料新产品开发的重视，带动了我国水性涂料特别是水性工业涂料的发展和应用。现在，一大批先进的水性树脂新产品和高性能水性涂料品种的问世，使得水性涂料在涂膜性能上已能满足越来越多的工业产品的涂装要求。这些新品种水性树脂主要有：耐水型的无皂丙烯酸乳液，水性聚氨酯及丙烯酸聚氨酯树脂，水性环氧树脂，水性醇酸、聚酯，水溶性丙烯酸，羟基丙烯酸乳液树脂等。 2 我国水性工业涂料的技术和现状及发展趋势 众所周知，近十年来，我国建筑内外墙乳胶涂料作为水性涂料的一大品种已得到了长足发展，其产量已占涂料总量的 40%， 本文在此不

9、再赘述，现分别从木器家具涂料、防腐涂料、汽车涂料、塑料涂料以及皮革纺织涂料等领域谈谈我国水性涂料的技术、市场状况以及发展趋势。 2.1 木器家具涂料 目前，我国木器家具涂料市场中水性漆经过多年的宣传推广，已初露端倪，但所占比例仍很低，不到整个木器涂料的5% 。现有的工业水性木器涂料市场应用领域主要为：出口木制品玩具、画框、工艺品，部分出口家具、成型门、竹器、藤器等。 品种类型主要为丙烯酸乳液型为主，其次为丙烯酸聚氨酯，另有少量的水性纯聚氨酯、水性醇酸和环氧等。今后水性木器涂料品种发展趋势可能为：单组分自交联丙烯酸乳液型和双组分丙烯酸聚氨酯两类为主，前者作底漆和部分面漆使用，后者主要作面涂层。由

10、于双组分体系在硬度、耐水性等方面可和现有的溶剂型聚氨酯漆相匹敌，因此也将是今后高档木器家具制品首选环保涂料产品。 目前，用于制备水性双组分pu 漆的含羟基树脂如丙烯酸羟基乳液在国外已有市场化产品，如bayer 、 basf、rohm & hass 公司等已有工业化产品，国内近年来也已有该类产品问世，但是在水性异氰酸酯固化剂的水分散和配合应用方面，尚需做大量的基础研究工作，水性异氰酸酯固化剂的技术和品种也有待进一步提高和完善。从现在木器涂装发展趋势及水性漆施工环境要求上看，今后水性木器涂料将主要应用于工业木器家具的涂装，在民用领域，仅限于居室室内的二次装修，这主要是因为住宅室内装修趋势已

11、发生变化，目前，在一次( 首次 ) 装修中已可做到几乎不使用木器涂料，全部采用成型木器制品。此外，也只有工厂涂装，采用加热干燥的流水线涂装，方可满足水性漆涂装施工对温度和湿度的特定要求，做到全天候涂装施工。由于目前层压板木制品及家具产品的涂装已大量采用溶剂型氨基烘漆，因此，今后水性丙烯酸氨基烤漆也可能是水性木器涂料的一个主要品种。 2.2 普通防腐涂料 目前，溶剂型普通防腐涂料，自干型主要为酚醛、醇酸、环氧类；烘干型主要为氨基丙烯酸、氨基醇酸以及环氧氨基等，主要用于钢铁制品的打底防腐。在我国，由于防腐涂料用量大，性能要求不一，普通防腐涂料的水性化研究已成为行业热点。目前，市场上已有一定量的水性

12、防腐涂料产品在应用，而且应用领域和用量在不断扩大。主要品种有： (1) 自干丙烯酸乳液型，主要用于防腐要求不高的场合，作底漆使用，其面上还需涂面漆，如农机、农用车、工程机械、机床、机械设备等； (2) 水溶性氨基丙烯酸烘漆：主要用于防腐性能要求较高且具有一定装饰要求的场合，如五金家电、 印铁制品、压缩机、机壳机箱、汽车摩托车零部件等； (3) 环氧改性水性氨基烘漆：用于防腐要求更高的领域，如汽车车身、车架、零部件等； (4) 自干型水溶性环氧酯类：可替代溶剂型酚醛、醇酸和环氧酯，用途类似于自干丙烯酸乳液型； (5) 双组分水性环氧- 胺固化体系：用于防腐要求比较高的场合，如储罐、储槽，石化设备

13、等； (6) 电沉积涂料：应用于可导电可高温烘烤兼具防腐和装饰性的中小型制品以及车辆打底防腐，其涂装工艺类似电镀工艺。 由于阴极电泳涂料防腐性、机械性能、外观比较好，且可做底面合一涂层，是今后中小型金属制品防腐涂装发展的方向，对于大型钢铁构件，则双组分水性环氧体系是发展趋势，而自干丙烯酸乳液型防腐涂料可能也将作为一个主要品种，应用于防腐性能要求一般的领域。 专业家具漆：12 涂料技术与文摘coatings technology & abstracts涂料综述coatings review2.3 汽车涂料 在我国，轿车包括一些微型车，汽车车身底漆基本上采用阴极电泳涂料， 已完全实现水性化

14、， 轿车金属零部件，由于不外露，也基本上采用电泳涂装，底面层合一。而一些卡车、客车涂装质量要求相对较低，只有少量车身底漆采用电泳涂料，相当一部分车身、底盘、车架以及零部件采用水性环氧聚酯或水性丙烯酸氨基浸涂漆，甚至还有较大部分仍采用溶剂型防锈底漆。目前，在欧美国家，所有底漆、 80%以上的汽车中涂漆、50%以上的闪光底色漆已实现水性化，而水性罩光面漆工业化应用很少。而在我国，除底漆外，中涂漆和面漆基本上全是溶剂型涂料。 汽车涂料是一类使用要求高且技术含量高的涂料品种，其实现水性化( 特别是面漆) 技术难度相对较大，水性化进程相对缓慢也要艰难一些，但是，汽车涂料也是其他涂料技术发展的引导者，一旦

15、汽车涂料面漆实现水性化，则其他装饰性涂料自然而然也可实现水性化。在我国，要实现汽车中涂和面漆的水性化，需要国家政策支持和法规推动，还需涂料生产企业、科研单位、汽车制造厂紧密合作、共同努力，共同解决应用过程中出现的技术问题。同时，汽车面漆水性化也应该实行分步走的战略，首先可在自行车、摩托车、微型车以及卡车和客车领域进行试用，一旦技术成熟，可逐步推向轿车行业。遗憾的是，由于国内轿车涂料生产企业均是外资或合资企业，其水性化进程基本掌握于外企中，除非国家政策和环保法规有所作为。 2.4 塑料涂料 目前，在家用电器、办公设备和交通车辆中，塑料部件使用越来越多，其涂料的用量也是日益增长。塑料品种繁多，目前

16、应用广泛的通用塑料有聚乙烯(pe) 、聚丙烯 (pp) 、聚苯乙烯(ps) 、聚氯乙烯(pvc) ；工程塑料有 abs、 聚碳酸酯(pc) 、尼龙、聚酯(pet、 pbt)等。目前应用于塑料制品表面的涂料主要为溶剂型，其品种主要有单组分热塑性丙烯酸、双组分溶剂型丙烯酸聚氨酯、氯化聚烯烃、硝基纤维素类等涂料。由于pe、 pp塑料为非极性高分子，其表面张力较小，一般涂料对其表面的附着力差，因此塑料涂料的技术水平主要体现在pe、 pp塑料涂料品种上。由于溶剂型塑料涂料和其他溶剂型涂料一样，存在voc 含量高，对环境污染大的缺点，而且有些塑料制品不耐有机溶剂，因此，水性塑料涂料的开发近来已得到普遍的关

17、注，市场上已有一些水性塑料涂料产品在试用。目前，市场上可应用于塑料制品上水性涂料品种和水性木器涂料类似，主要有丙烯酸乳液型、水性聚氨酯、水性双组分聚氨酯型，此外还包括水性光固化类型，这些品种主要应用于abs、 pvc等极性塑料制品表面；对于pe、 pp塑料用水性底漆，目前通常的制备方法是将氯化聚烯烃树脂通过外乳化或其他改性方法使其水性化。由于水性双组分聚氨酯相对于其他水性涂料，性能卓越，附着力较好，可满足大多数塑料品种对涂层性能的要求，今后将是水性塑料涂料的主要品种之一。大多数塑料制品表面比较光洁，对于溶剂型塑料涂料，由于其所含的溶剂对塑料表层会有轻微的溶胀或溶解，有助于提高涂层对塑料底材的附

18、着力，而水性涂料主要以水为分散介质，其对塑料不具溶解力，因而其涂层对塑料表面的附着力还不能满足普遍的要求，特别是对于pe、 pp 塑料制品。因此，提高水性塑料涂料对塑料基材附着力，将是今后涂料研究人员致力于解决的主要问题之一，也是水性涂料在塑料领域得以广泛应用必须跨越的瓶颈。 2.5 皮革纺织纸张涂料 我国是一个皮革和纺织生产和出口大国，皮革和纺织领域是我国水性涂料最先应用的一个领域之一，也将是今后水性涂料应用和发展的主要领域之一。目前应用于皮革制品上的皮革涂饰剂已有一半以上为水性体系，主要采用水性聚氨酯树脂制备，也有采用丙烯酸乳液制备的，前者光亮、丰满，手感好，耐磨，不易皱裂，克服了后者热粘

19、冷脆的缺点，主要用于生产高档皮革制品。此外在人造合成革方面，国内一些单位正在尝试采用水性pu 浆料制革的工艺技术，取得了一些进展，但效果尚不十分满意，尚须做很多工作。纺织行业也是水性涂料和树脂用量较大的一个领域，目前织物涂层整理剂、纺织浆料、印花涂料基本上都已采用水性体系，品种主要包括乳液型 包括丙烯酸、醋丙(eva) 、叔丙 (pva) 等 和水性pu型，和皮革涂饰剂一样，采用水性pu 制备的织物涂层具有柔软、手感好的特点。近年来，国内水性pu 树脂的研究非常活跃，取得了前所未有的进展，产品在皮革涂饰剂方面得到了大量应用，但是目前，国内生产的水性皮革涂饰剂和进口产品相比，在光亮度、牢度以及耐

20、干湿擦等方面还存在一定的差距。纸张也是水性涂料和树脂的一大应用领域，目前大量使用的纸张涂料和上光油主要有丙烯酸类乳液和水溶性丙烯酸树脂及水性pu 制备而成，和皮革纺织一样，水性pu主要用于高档纸张上光油的制备，使纸张具有光亮、 耐磨、滑爽以及耐热等效果。 今后随着皮革纺织制品对手感、表面滑爽性要求的提高，采用硅、氟进行改性的水性pu树脂以提高涂层表面效果，将是高档皮革纺织及纸张用水性涂料的发展方向之一。 3 今后水性涂料发展需注重解决的问题 首先，水性涂料由于以水作为分散介质，而水的表面专业家具漆：涂料综述coatings review13涂料技术与文摘coatings technology

21、& abstracts张力比较高，蒸发潜热大，因此，水性涂料的施工应用和溶剂型涂料有着诸多不同，其对被涂物表面的洁净性，施工环境温湿度的要求比较高，这也是水性涂料推广受制约因素之一，这需要通过配方技术和施工两方面来共同解决，此外，水性涂料的起泡和消泡问题也是必须注重的问题。 其次，水性涂料还必须解决涂料亲水性和涂膜耐水性之间的问题。对于水性涂料，为了能稳定水溶或分散于水中，其主要成膜物树脂中，必然含有大量的亲水基团或亲水物质，若不加以转化或消除，必然要影响涂层的耐水性。现在，大多数水性涂料，其耐水性还远不如同类型的溶剂型涂料，这也是许多水性涂料难以大量应用的制约因素之一。 第三，现在大

22、多数的水性涂料所用的水性树脂，大多是以水乳或水分散的形式存在，并非真溶液，因此其成膜后涂膜的光泽和丰满度还远不如溶剂型涂料，这也就使得大多数水性涂料无法应用于要求高光泽涂层的领域。 第四，开发和使用水性涂料以替代溶剂型涂料，主要因素之一是为了环保和健康，但现在的一些水性涂料中，需加入一些水溶性的助溶剂和助剂，其中有些溶剂或助剂，和溶剂型涂料所用的溶剂相比，尽管其用量小，但毒性更大，对身体危害更大。因此，环保、健康和安全，仍是今后水性涂料开发生产及发展过程中应时刻注意的问题。 iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii( 上接第 6 页)5 结语 水性聚氨酯由

23、于优异的环保性而越来越受到人们的重视。随着研究不断深入的研究，新的、更科学的合成水性聚氨酯新的技术会不断出现，水性聚氨酯的性能也会不断提高。 参考文献 1 许戈文 . 水性聚氨酯材料m. 北京：化学工业出版社，2006. 2 江国栋，王庭慰. 水性聚氨酯胶研究及应用j. 中国胶粘剂， 2002 ，11(6): 50-54. 3 周善康，林健青，许一婷，等. 水性聚氨酯研究( 一)j. 粘接， 2001 ，22(1): 21-24. 4henning, wolfgang, hombach rudolf, meckel walteret al. adhesive and use of the ad

24、hesive for the formation of bonds: us, 4870129p. 1989-09-26. 5 郭琦，钱文浩，朱吕民，等. 双组分水性聚氨酯胶粘剂的合成与应用j. 聚氨酯工业，2002 ，17(1): 12-14. 6 duan youlu, wei yi, zhu yuduo, et al. stable one component aqueous polyurethane dispersion and their manufacture: us, 6017998p. 2000-01-25. 7 李绍雄，刘益军. 聚氨酯胶粘剂m. 北京 : 化学工业出版社， 1

25、998. iiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiiii( 上接第 9 页)14kuei-fu, julie chao, lee chao. atrial natriuretic peptide gene delivery attenuartes hypertensior cardiac hypertrophy and renal injury in salt-sensetive rats human gene therapyj, langmuir reviews, 1998(9): 1429-1438. 15heikki ruskoahq. atrial na

26、triuretic peptide: systhesis release, and metabolismj. pharmacological reviews, 1992, 44(4): 479-602. 16 梁治齐 . 微胶囊化技术及应用m. 北京 : 中国轻工业出版社, 1999. 17 宋健 , 陈磊 , 李效军 . 微胶囊化技术及应用m. 北京 : 化学工业出版社, 2001. 18 王广远 , 罗明科 . 复合凝聚法制备辛硫磷微胶囊的研究j. 农药 , 1998, 37(11): 14-16. 19moom sikkim. fragrant functional fibresj. ataj, 1998(8-9): 62-66. 20 曹红霞 . 纺织品的芳香整理j. 针织工业, 1998, (3): 44-47 21 由明 , 王学晨 , 蒋布诺 , 等. 添加相变材料微胶囊的聚氨酯泡沫制备及表征j