涂料工业的现状与发展

涂料工业的现状与发展第一页，共七十一页，2022年，8月28日世界涂料工业现状项目1997年2000年年增长率生产能力（万吨）270030003.6％产量（万吨）240025001.4％开工率（％）8983－2.3％销售额（亿美元）5806001.1％第二页，共七十一页，2022年，8月28日2004年中国涂料产量世界第二国家2000年产量（万吨）2004年产量（万吨）美国582600德国209195日本191200中国184298第三页，共七十一页，2022年，8月28日世界十大涂料公司及变化序号2000年排名2005年排名1AkzoNobel(荷兰)AkzoNobel(荷兰)2PPG(美国)PPG(美国)3DuPont(美国)Sherwin-Williams(美国)4ICI(英国)DuPont(美国)5Sherwin-Williams(美国)ICI(英国)6BASF(德国)BASF(德国)7NipponPaint(日本)Valspar(美国)8Kansai(日本)SigmaKalon（法国）9RPm(美国)Superdot（德国）10Valspar(美国)Henkel（德国）第四页，共七十一页，2022年，8月28日应用领域及消费情况应用领域消费量（万吨）销售额（亿美元）建筑涂料900200汽车涂料8065汽车修补漆72.555粉末涂料7240包装涂料7320重防腐涂料8037卷材涂料4015海洋涂料3013航空涂料2.61.75第五页，共七十一页，2022年，8月28日美国建筑涂料消费构成涂料分类比例（％）内墙涂料水性88溶剂型12内墙涂料小计100外墙涂料水性69溶剂型31外墙涂料小计100建筑涂料中水性漆比例81第六页，共七十一页，2022年，8月28日我国涂料行业概况8000多家300万吨/年原化工部所属企业：110家；100万吨/年合资企业：200多家；100万吨/年其他企业：7000多家；100万吨/年第七页，共七十一页，2022年，8月28日全国重点涂料企业规模分布(2002年)企业规模企业数（个）销售收入（亿元）比重（％）2亿元以上33118.335.11～2亿元3647.714.20.5～1亿元7050.114.90.5亿元以下858121.035.8合计997337.1100第八页，共七十一页，2022年，8月28日国内涂料十大企业排名2002年亿元2004年1立邦涂料（中国）【10.3】PPG涂料（天津）2广州珠江化工集团【6.6】湖南湘江涂料3廊坊立邦涂料【5.9】中山武藏涂料4山东乐化集团【5.3】廊坊立邦涂料5上海国际油漆【4.7】上海欧利生东邦涂料6PPG涂料（天津）【4.3】立邦涂料（中国）7顺德华润涂料【4.1】上海国际油漆8湖南湘江涂料【3.9】上海涂料9上海涂料【3.8】中涂化工（上海）10海虹涂料（昆山）【3.8】上海关西涂料化工合计【53.7】第九页，共七十一页，2022年，8月28日国内涂料产量分布(2002年)地区产量（万吨）比重（％）全国201.57100珠江三角洲43.7821.72长江三角洲72.7536.09上海35.9617.84江苏23.0811.45浙江13.716.80北京周边地区30.5215.14北京5.672.81天津12.856.38河北12.005.95其他地区54.5227.05第十页，共七十一页，2022年，8月28日广东省涂料在全国的地位涂料总产量全国第一；建筑涂料全国第一；木器涂料全国第一；船舶涂料全国第一；集装箱涂料全国第一。第十一页，共七十一页，2022年，8月28日国内涂料消费构成(2002年)应用领域消费量（万吨）比例（％）建筑涂料11051.57汽车涂料24.211.35木器涂料209.38集装箱涂料104.69粉末涂料127.50船舶涂料62.81重防腐83.75其他19.18.95合计213.3100.00第十二页，共七十一页，2022年，8月28日我国涂料行业存在的问题行业资本分散，企业规模偏小，产业集中度低，市场竞争无序；整体创新能力较弱，缺乏品牌优势，缺乏核心技术，缺乏科研经费，缺乏更新意识；行业整体资源配置和配套能力不足；涂料产品标准的制定滞后，监督管理不严；高素质技术人员远远不能满足行业要求。第十三页，共七十一页，2022年，8月28日涂料行业的发展方向

(Excellenceoffinish)提高涂膜质量(Easyofapplication)方便施工(Economics)节省资源(Energysaving)节省能源(Ecology)适应环境第十四页，共七十一页，2022年，8月28日环境友好涂料水性涂料

水溶性涂料:dp<0.01μm乳胶涂料:dp=0.01~0.1μm乳液涂料:dp=0.1~0.5μm高固体分涂料光固化涂料粉末涂料第十五页，共七十一页，2022年，8月28日环境友好涂料的特点低VOC【<200g/L】低游离单体【TDI<0.7%;丙烯酸酯<700ppm】低甲醛【<0.1g/L】低重金属【<500mg/kg（以铅计）】低含苯等毒性溶剂【苯<0.5%,甲苯和二甲苯<45%】第十六页，共七十一页，2022年，8月28日水性化的途径引入亲水基团（自乳化型）通过乳液聚合在乳化剂的作用下，通过强制乳化（外乳化）第十七页，共七十一页，2022年，8月28日亲水基团羧基－COOH（碱中和，阴离子树脂）胺基－NR3（酸中和，阳离子树脂）羟基－OH（提高亲水性）酰胺基－CONH2（提高亲水性）磺酸基－SO3（阴离子树脂）聚氧乙烯基团（含－O－，非离子树脂）第十八页，共七十一页，2022年，8月28日树脂结构设计－COOH含量：50～100mgKOH/g－NR3含量：40～120mgKOH/g聚氧乙烯基团的比例：玻璃化温度：-20～40℃分子量大小：10000～100000交联度（羟基等交联基团含量）：40～120mgKOH/g第十九页，共七十一页，2022年，8月28日水溶性树脂合成工艺溶液聚合：温度、溶剂、滴加速度溶剂脱除（真空？）、补加亲水性溶剂中和成盐：中和度加水转相：固含量第二十页，共七十一页，2022年，8月28日乳液聚合工艺间歇乳液聚合半连续乳液聚合种子乳液聚合核壳乳液聚合乳液互穿网络氧化－还原乳液聚合微乳液聚合无皂乳液聚合第二十一页，共七十一页，2022年，8月28日乳液互穿聚合物网络（LIPN）法

LIPN是采用乳液聚合方法或乳液拼混方法得到的。乳液聚合的LIPN：分步乳液聚合（种子乳液聚合或核壳乳液聚合）。LIPN可分为全LIPN和半LIPN。全LIPN：两种聚合物均发生了交联；半LIPN：两种聚合物中仅有一种聚合物发生了交联，而另一种聚合物是线性的。第二十二页，共七十一页，2022年，8月28日水性丙烯酸酯树脂的改性

环氧树脂改性聚氨酯改性有机硅改性有机氟改性第二十三页，共七十一页，2022年，8月28日环氧树脂改性丙烯酸树脂环氧树脂中含有环氧基团、羟基和活泼氢选择含羧基的丙烯酸与上述基团发生酯化反应，在环氧树脂的引入不饱和双键再与丙烯酸酯类单体共聚得到环氧丙烯酸共聚物。第二十四页，共七十一页，2022年，8月28日

聚氨酯改性丙烯酸聚氨酯改性工艺或方法：

溶液聚合法 核壳乳液聚合法 互穿聚合物网络法：

单纯的IPN技术接枝IPN技术

第二十五页，共七十一页，2022年，8月28日丙烯酸－聚氨酯复合乳液具有核壳结构的丙烯酸-聚氨酯复合乳液；其核壳结构有三种类型（核/壳）：

A/U、U/A、A/U-g-A。其中A为丙烯酸酯，U为聚氨酯，U-g-A为聚氨酯与丙烯酸的接枝共聚物。第二十六页，共七十一页，2022年，8月28日三种核壳结构的复合乳液的几何形态

A/U型U/A型A/U-g-A型第二十七页，共七十一页，2022年，8月28日多重交联水性聚氨酯第二十八页，共七十一页，2022年，8月28日多重交联水性聚氨酯第二十九页，共七十一页，2022年，8月28日有机硅改性丙烯酸

以有机硅中间体为原料以乙烯基硅烷偶联剂为原料以含活性键的有机硅氧烷预聚体为原料以含羟基的有机硅树脂为原料第三十页，共七十一页，2022年，8月28日三种氟化丙烯酸酯类单体的结构式

m代表亚甲基的数目n代表氟烷基的数目X为H、CH2

第三十一页，共七十一页，2022年，8月28日影响含氟乳液的因素

聚合工艺预乳化方式核层单体用量含氟乳化剂用量预乳液滴加速度中和剂第三十二页，共七十一页，2022年，8月28日水性涂料的稳定性

对于分散的体系，当出现絮凝和聚沉现象时，体系的总表面积减少，导致总焓也减小，因此絮凝和沉聚过程是可以自发进行的。粒子分散得越细，体系的稳定性越差。第三十三页，共七十一页，2022年，8月28日水性涂料的稳定性要阻止体系的絮凝和沉聚，要使分散相受到一个具有足够高能垒的保护，该能垒通常由双电层或空间保护层形成。乳胶粒的表面性质与吸附或结合在其表面上的起稳定作用的物质有关，这些物质有：1）吸附在乳胶粒表面的乳化剂；2）聚合物链中的亲水基团；3）引发剂引入聚合物链末端的离子基团；4）在乳胶粒表面上吸附或接枝的聚合物。第三十四页，共七十一页，2022年，8月28日乳胶粒周围的双电层结构ζ电位越高，乳液就越稳定。稳定作用所需的ζ电位高达±100mV。第三十五页，共七十一页，2022年，8月28日“毛发”乳胶粒示意图某种溶于介质的聚合物在乳胶粒表面接枝，形成所谓的“毛发乳胶粒”。将电解质链接枝在乳胶粒的表面，形成可水化的“毛发”空间，水化层既能提供空间障碍稳定的作用（虚线范围），也能提供静电稳定的作用（点划线范围）第三十六页，共七十一页，2022年，8月28日影响乳胶粒稳定性的5种作用力（1）静电力同性相斥使其稳定；异性相吸而导致凝聚。（2）空间障碍乳胶粒表面上吸附和接枝的大分子链的几何构型成为聚结的障碍而使乳液稳定。（3）溶剂化作用溶于介质中的大分子可以吸附或接枝在乳胶粒表面上，形成具有一定厚度的溶剂化层，阻碍乳胶粒接近而发生聚结。（4）亲和力乳胶粒间的亲和力通常为范德华力，与构成乳胶粒的大分子的极性及密度有关。（5）界面张力乳胶粒很小，界面能高；界面张力越大，乳液越不稳定。第三十七页，共七十一页，2022年，8月28日两乳胶粒距离和势能关系示意图

第三十八页，共七十一页，2022年，8月28日最低成膜温度（MFT）与聚合物的玻璃化温度Tg有关增塑剂（成膜助剂）降低其Tg水也有增塑的作用表面活性剂能增加吸水性，所以也能起增塑剂的作用设计核壳结构的乳液，降低壳层的Tg提高烘烤温度，促进成膜第三十九页，共七十一页，2022年，8月28日水性涂料的流变性能

稀释分散的体系属于牛顿流体时，而且分散相为球形，体积分率小于0.01时体积分率接近0.55时：第四十页，共七十一页，2022年，8月28日乳胶体系的黏度第四十一页，共七十一页，2022年，8月28日触变性流体剪切率与黏度的关系

第四十二页，共七十一页，2022年，8月28日不同固含量阴离子丙烯酸乳液的剪切黏度

第四十三页，共七十一页，2022年，8月28日不同温度时阴离子丙烯酸乳液的剪切黏度（固含量为61％）

第四十四页，共七十一页，2022年，8月28日低能表面的润湿规律

固体的临界表面张力γc。固体的γc越小，要求润湿它的液体的表面张力就越低，也就是说该固体越难润湿。水和大多数有机液体的表面张力均大于固体的γc，因而在它们的表面上，这些液体均不能铺展。通常称具有这种性能的表面为双憎表面（既憎水又憎油）。第四十五页，共七十一页，2022年，8月28日表面活性剂的润湿作用

表面活性剂在低能表面上的定向吸附，分子以非极性基朝向低能表面，极性基朝向水溶液，使低能表面转化为高能表面，因而水能在表面展开。对铺展润湿起主要作用的是水溶液的表面张力，如果表面活性剂的加入可使水的表面张力降至低于固体的临界表面张力，则含表面活性剂的水溶液可在其上铺展。第四十六页，共七十一页，2022年，8月28日水性涂料中的挥发性有机物

《内墙涂料中有害物质限量》的标准（GB18582－2001）。标准要求VOC值应小于200g/L。EVA乳液低Tg乳液核壳结构乳液水溶性树脂和乳液的混合高沸点增塑剂第四十七页，共七十一页，2022年，8月28日水性木器涂料

我国是木器涂料的生产大国，木器涂料的应用导致大量溶剂于空气中而污染环境；广东省以《高性能聚合物乳液及水性木器涂料产业化技术》为项目，作为《2004年粤港关键领域重点突破项目招标》，以促进水性木器涂料的产业化和应用。第四十八页，共七十一页，2022年，8月28日水性木器涂料的主要性能指标

检测项目参考标准技术指标耐水性，（浸水72h）GB/T9274－88不起泡，不起皱，不脱落，允许发白，2h恢复摆杆硬度GB/T1730－93≥0.65耐干热（90±2）℃，15min,级GB/T4893.3≦2耐醇性（体积分数50％乙醇），8hGB/T9274-88不起泡，不起皱，漆膜无异常变化耐磨性（750g/500r）,mgGB/T1768≤30涂膜耐冷热循环性-20℃24h，50℃24h为一个冷热循环经30个循环后，涂膜不发白、不开裂、不脱落总挥发性有机化合物含量，g/lHBC12-2002≤250第四十九页，共七十一页，2022年，8月28日其他要求1.乳液和涂料的金属含量除满足HBC12-2002标准规定的重金属含量限量外，金属锡含量不大于10ppm。2.以上数据必须是从3m3以上反应釜现场取样测试的数据。第五十页，共七十一页，2022年，8月28日主要验收指标高性能聚合物乳液及水性木器涂料制备新工艺及产业化项目的关键技术达到国外同类产品的技术水平，应用于国内水性木器涂料，取代进口产品，并形成年产5000吨以上的水性木器涂料的生产能力。具有显著的经济效益，实现新增产值1.0亿元以上，利税2000万元以上。

第五十一页，共七十一页，2022年，8月28日涂料行业“十一五”科技创新发展目标

——科技投入行业科技投入达到产值的1.5％～2％科技型企业>3.5％——研究机构建成10～15个博士后工作站成立25个省级涂料涂装工程技术中心成立3～5个国家级涂料涂装工程技术中心第五十二页，共七十一页，2022年，8月28日涂料行业“十一五”科技创新发展目标——环保目标降低VOC：建筑内墙涂料<100g／L；外墙涂料<200g／L；溶剂型装饰涂料减低量100～150g／L；高固体份醇酸涂料份额提高30％；完成禁止使用DDT，TBT-有机锡防污漆；履行相关国际公约；禁止溶剂法氯化橡胶生产和替代；全面推动涂料清洁生产工艺评价指标体系国家标准实施，禁止使用红丹等有害金属颜料。第五十三页，共七十一页，2022年，8月28日涂料行业“十一五”科技创新发展目标——节能目标单位综合能耗下降20％先进指标达涂料制造业清洁生产评价指标体系标准,10％的企业达到先进指标标准——创新目标具有自主知识产权重大成果（国家级奖3～5项）申报中国和外国专利？项——标准化配合国家标准化管理机制改革，完成10个产品标准完成5项涂装标准和规范的编写第五十四页，共七十一页，2022年，8月28日“自主创新”提升行业竞争力

通过“自主创新”、“原始创新”获得自主知识产权、核心技术；国家自然科学基金委员会2006年公布的学科发展战略研究报告中，在“有机高分子材料科学”首次将涂料列入其中；国家“863”计划项目已予以支持。第五十五页，共七十一页，2022年，8月28日——应用基础和科学原理研究

涂料成膜动力学过程流变行为及结构变化固化反应过程的调控涂层结构及形貌与性能的关系涂料配方试验设计的科学化及计算机化涂层失效机理及涂层耐久性评价方法涂料生产工艺控制方法和仪器设计第五十六页，共七十一页，2022年，8月28日应用基础和科学原理研究界面化学、界面物理及分散原理，新型分散机设计仿生防污，减阻机理；导电防腐和防污机理新型抗沾污建筑涂料及原理极端腐蚀环境中长效高性能防腐涂料及新防腐原理紫外光固化涂料厚涂层和颜料化后新固化机理；复杂形状底材的复合固化机理纳米材料改性涂料原理和作用机理第五十七页，共七十一页，2022年，8月28日高性能、节能、环保及功能性涂料及配套原料的研究

水性工业涂料：汽车漆、水性防腐涂料、水性木器、塑料涂料和水性集装箱涂料的技术性能和涂装工艺性的匹配，配套的树脂和助剂。高固体份涂料成膜物分子设计及流变性能控制、涂装性能和配方设计；低温固化、薄层化和高装饰性专用粉末涂料：汽车、木材和塑料底材、卷材等及配套树脂。达到修旧如旧目标的文物保护涂料及其保护原理等。第五十八页，共七十一页，2022年，8月28日军工配套的特种涂层材料及其

原材料的研究

为舰船、航空航天、电子工业、兵器等配套的特种功能涂料：包括长效舰船防污防腐涂料；内舱用安全防火涂料；系列耐高温涂料(200℃～1800℃)；红外，雷达波及声纳隐身涂料及配套原材料；电磁波屏蔽及透波涂料。第五十九页，共七十一页，2022年，8月28日产品结构调整

高固体份醇酸、水性醇酸的产业化，扩大应用领域；淘汰106、107、淀粉水玻璃等建筑涂料；开发超低VOC或零VOC的高性能乳液；外墙涂料发展耐候、耐沾污、保温隔热及太阳热反射涂料。争取乳胶漆的比例提高至70％～80％。同时开发高固体份，低VOC的溶剂型内外墙涂料，适应不同施工环境和使用要求。第六十页，共七十一页，2022年，8月28日产品结构调整降低木器装修涂料和塑料涂料VOC和HAPS的同时，推进水性涂料的产业化和商品化，争取市场占有率达到20％。船舶、集装箱和重防腐涂料增加高固体份涂料(VOC<400g/L)的比重，由现在<50％，提高到70％以上。地坪涂料在以无溶剂和高固体份涂料为主的前提下，加快水性环氧地坪涂料的市场化步伐。超薄型防火涂料着重发展耐候、耐水、低毒安全型，以及逐步实现水性化。第六十一页，共七十一页，2022年，8月28日产品结构调整改变钛白粉目前锐钛型产品80％以上的局面，采取自主开发和引进合作等方式将金红石型产品的比例到合理并可行的目标。同时加强表面处理工艺，开发高附加值的深加工产品(医药、电子、食品、珠光级等)。氧化铁面临产品全面升级，提升深加工能力，满足国际市场的需求。加快复合磷酸盐防腐颜料的开发应用，取代红丹和铬酸盐防腐颜料。至“十一五”，汽车涂料欧洲的水性化将达到80％以上，美国和日本到2007年达到60％～70％，我国目前汽车涂料水性化相对滞后。高固体分的2K罩光涂料将扩大应用。第六十二页，共七十一页，2022年，8月28日高性能环保新型树脂和助剂合成及

性能表征有机／无机杂化高固体份涂料高性能树脂成膜物具有自组装性能的复合树脂体系超支化树脂及高固体涂料非-NCO聚氨酯树脂和原料粉末，水性氟碳树脂无毒，环保及多功能复合助剂非迁移型助剂纳米材料在涂料中形态表征、作用机理等第六十三页，共七十一页，2022年，8月28日以可再生资源为原料的涂料研究

以植物油为基础的醇酸、改型醇酸、聚氨酯、环氧豆油等的开发；尤其是我国特产的桐油和大漆的综合利用。以林产品松香、萜烯、松节油为涂料用原材料。以木质素、甲壳素、乳酸聚酯为基础的生物可降解涂层材料的研发等。第六十四页，共七十一页，2022年，8月28日涂料行业结构调整、技术集成创新及流程创新

——采用高新技术改造传统产业——提高涂料原材料的资源综合利用率、扩大涂料原材料来源，促进可回收资源的综合利用，发展循环经济——中央和地方产业机构调整中突出特色支柱产业群的布局为涂料工业转向专业化发展提供了机遇，也对涂料技术创新和技术管理能力提出巨大的挑战——贯彻法律法规(环保、安全和职业健康)和履行国际公约历来是科技创新和产品升级换代的推动力第六十五页，共七十一页，2022年，8月28日涂料涂装整体解决方案及应用技术创新

涂料产品不是最终产品