如今的包裝用涂料產(chǎn)品廣泛以石油工業(yè)、煉焦工業(yè)、有機合成化學(xué)工業(yè)等部門(mén)的產(chǎn)品為原料,品種越來(lái)越多,應用范圍也不斷擴大,料工業(yè)已成為化學(xué)工業(yè)中一個(gè)重要的獨立生產(chǎn)工業(yè)部門(mén)。
我國目前涂料產(chǎn)量約為200萬(wàn)噸以上,其中工業(yè)涂料占60%,近年內需求量將以3.4%的平均速度增長(cháng)。
90年代初,世界發(fā)達國家進(jìn)行了“綠色革命”,對涂料工業(yè)是個(gè)挑戰,促進(jìn)了涂料工業(yè)的發(fā)展向“綠色”涂料方向大步邁進(jìn)。今后十年,水性涂料將替代溶劑型涂料而成為市場(chǎng)主打產(chǎn)品。
目前涂料研究的方向:一是涂料應用的自動(dòng)化,特別是產(chǎn)品涂刷的自動(dòng)化;二是向環(huán)保型涂料方向發(fā)展;三是增加新的組成成分,使涂料在涂裝后發(fā)生新的化學(xué)變化而構成涂膜以及將由一次施工只能得到的薄涂層轉變?yōu)楹裢繉。涂膜層數也將由繁瑣的多道配套?jiǎn)化為簡(jiǎn)單施工,涂膜的干燥過(guò)程也將利用各種物理、化學(xué)反應而大大縮短。
水性涂料的發(fā)展
由于水性涂料的優(yōu)越性十分突出,因此,近十年來(lái),水性涂料在一般工業(yè)涂料領(lǐng)域的應用日益擴大,已經(jīng)替代了不少慣用的溶劑型涂料。隨著(zhù)各國對揮發(fā)性有機物及有毒物質(zhì)的限制越來(lái)越嚴格,以及樹(shù)脂和配方的優(yōu)化和適用助劑的開(kāi)發(fā),預計水性涂料在用于金屬防銹涂料、裝飾性涂料、建筑涂料等方面替代溶劑型涂料將取得突破性進(jìn)展。在水性涂料中,乳膠涂料占絕對優(yōu)勢。乳膠涂料的研究成果約占全部涂料研究成果的20%。有以下幾個(gè)方面:
●成膜機理的研究,主要是改善涂膜的性能。
●施工應用的研究。近年來(lái),著(zhù)重于強附著(zhù)性基料和快干墓料的研制及混合樹(shù)脂膠的開(kāi)發(fā)。一般水性乳膠聚合物,對疏水性底材(如塑料和凈化度差的金屬)附著(zhù)性差。為提高乳膠附著(zhù)力,必須注意乳膠聚合物和配方的設計,使其盡量與底材的表面接近,并精心選擇合適的聚結劑,降低水的臨界表面張力,以適應臨界表面張力較低的市售塑料。新開(kāi)發(fā)的聚合物乳膠容易聚結,使聚結劑用量少也能很好的成膜,現已在家具、機器和各種塑料制品上廣泛應用。新研制的乳膠混合物彌補了水稀釋性醇酸或剛性熱塑性乳膠各自的不足,通過(guò)配方設計,已解決了混溶性和穩定
性差的問(wèn)題。
●水性聚氨酯涂料是迅速發(fā)展的一類(lèi)水性涂料。它除具有一般聚氨酯涂料所固有的高強度、耐磨等優(yōu)異性能外,且對環(huán)境無(wú)污染,中毒和著(zhù)火的危險性小。由于水性聚氨脂樹(shù)脂分子內存在氨基甲酸酯鍵和脲鍵,所以水性聚氨酯涂料的柔韌性、機械強度、耐磨性、耐化學(xué)藥品及耐久性等都十分優(yōu)異,歐、美、日均將其視為高性能的現代涂料品種大力研究開(kāi)發(fā)。
粉末涂料的發(fā)展迅速
在涂料工業(yè)中,粉末涂料屬于發(fā)展較快的一類(lèi)。由于世界范圍出現了嚴重的大氣污染,各國環(huán)保法規對污染的控制日益嚴格。因此,無(wú)溶劑、100%地轉化成膜、具有保護和裝飾綜合性能的粉末涂料,便因其獨有的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益而獲得飛速發(fā)展。
粉末涂料的主要品種有環(huán)氧樹(shù)脂、聚酯、丙烯酸和聚氨酯等。近年來(lái),芳香族聚氨酯和脂肪族聚氨酯粉末以其優(yōu)異的性能令人注目。
高固體份涂料發(fā)展動(dòng)向
在環(huán)境保護措施日益強化的情況下,高固體份涂料有了迅速發(fā)展。其中以氨基、丙烯酸和氨基一丙烯酸涂料的應用較為普遍。近年來(lái),美國Mobay公司開(kāi)發(fā)了一種新型金屬包裝用涂裝流水線(xiàn)用面漆。這種固體份高、單組份聚氨酯改性聚合物體系,可用于剛性和柔性底材上,并且有優(yōu)異的耐酸性、硬度以及顏料的捏合性。采用脂肪族多異的氰酸酯如DsemodurN和聚己內酯,可制成固體份高達100%的聚氨酯涂料。這種涂料各項性能俱佳,施工方法簡(jiǎn)單。
光固化涂料的進(jìn)展
光固化涂料也是一種不用溶劑、很節省能源的涂料,原先主要用于木器和家具等,目前在木質(zhì)和塑料包裝產(chǎn)品的涂裝領(lǐng)域開(kāi)始廣泛應用。在歐洲和發(fā)達國家,光固化型市場(chǎng)潛力大,很受大企業(yè)青睞。主要是適應流水作業(yè)的需要,美國現約有700多條大型光固化涂裝線(xiàn),德國、日本等國大約有40%的木質(zhì)或塑料包裝物采用光固化涂料。最近又開(kāi)發(fā)出聚氨酯丙烯酸光固化涂料,它是將有丙烯酸酪端基的聚氨酯齊聚物溶于活性稀釋劑(光聚合性丙烯酸單體)中而制成的。它既保持了丙烯酸樹(shù)脂光固化涂料的特性,也具有特別好的柔性、附著(zhù)力、耐化學(xué)腐蝕性和耐磨性。
幾種特種涂料的態(tài)勢和發(fā)展
1.防污涂料
荷蘭Sigma公司近年來(lái)研制成功一種新型不含錫防污涂料,它的自?huà)伖庑耘c現有含錫防污涂料相同,但其防縮孔性和防開(kāi)裂性大大優(yōu)于其它不含錫的防污涂料。最近,日本的關(guān)西涂料公司新開(kāi)發(fā)出一種無(wú)毒性的不含有機錫和氧化亞銅的名為Captain Crystal的防污涂料。這種涂料有
效防止包裝物的污染,持續時(shí)間可長(cháng)達5年。
2.防腐涂料
國外十分重視長(cháng)效防腐涂料的發(fā)展,主要品種有無(wú)機富鋅漆、環(huán)氧瀝青、乙烯基樹(shù)脂、厚漿型氯化橡膠、無(wú)溶劑環(huán)氧聚酰胺、無(wú)溶劑環(huán)氧砂漿和SPGuard涂料等。我國防腐涂料的發(fā)展較快:例如環(huán)氧煤瀝青防腐涂料已由陜西源源化工有限公司研制成功,該涂料附著(zhù)力強,可直接在有銹層的鋼鐵上涂刷,防腐效果好;有機鈦涂料作為高科技防腐涂料由吉林化學(xué)工業(yè)公司研究院研制成功,這種無(wú)毒性有機鈦涂料的耐蝕性能已達到國外同類(lèi)產(chǎn)品的水平,可用于化工、海洋等領(lǐng)域的防腐設備。
3.陰極電泳涂料
這類(lèi)涂料國外發(fā)展很快,并取得了許多新的進(jìn)展。其中最有代表性的是開(kāi)發(fā)了厚膜型陰極電泳涂料、低溫固化型和彩色陰極電泳涂料。厚膜陰極電泳涂料是美國PPG公司研制成功的一種新型陰極電泳涂料,各項性能優(yōu)良。彩色陰極電泳涂料是日本關(guān)西涂料公司開(kāi)發(fā)的,它以環(huán)氧樹(shù)脂為基礎,采用特殊異氰酸酯交聯(lián),并配以第三成份丙烯酸樹(shù)脂,可在電泳中均勻沉積形成復合層涂膜。這種技術(shù)可使環(huán)氧樹(shù)脂系陰極電泳涂料彩色化,也提高了涂層的耐候性。陰極電泳涂料今后的發(fā)展方向是:厚膜型陰極電泳涂料,將解決在電泳涂裝時(shí)沉積的漆膜以及烘烤過(guò)程中漆膜的粘彈性控制問(wèn)題,使一次成膜比較厚,外觀(guān)平整。低溫固化型陰極電泳涂料的發(fā)展是開(kāi)發(fā)烘
烤溫度為130℃-140℃的低溫固化型,并保持耐腐蝕和其它性能不變,以便用于塑料、金屬等包裝上,節約能源并減少污染。邊棱防銹型陰極電泳涂料,要求減少涂膜溶融時(shí)的流動(dòng)性,提高涂膜的邊棱覆蓋率,以改善陰極電泳涂料邊棱的防腐蝕性。我國應重點(diǎn)開(kāi)發(fā)膜厚30—40微米、耐鹽霧1000小時(shí)的厚膜型陰極電泳涂料和耐鹽霧720小時(shí)以上的普通型陰極電泳涂料。
其它有關(guān)方面的發(fā)展趨勢
為了適應涂料產(chǎn)品性能提高和品種增加的需要,也要不斷提高所需顏料的性能。主要將更廣泛地利用有機顏料,如偶氮系、酞菁系和具有優(yōu)良耐曬、耐溶劑性能的葸醌系顏料。
在涂料中擴大使用輔助材料,對涂料的發(fā)展也顯得越來(lái)越重要。如紫外線(xiàn)吸收劑應用于涂料中,能提高耐光性;抗氧化劑能提高耐老化性能。隨著(zhù)水性涂料的發(fā)展,濕潤劑的品種將不斷擴大;在利用紫外線(xiàn)干燥的涂料中,需要使用光固化劑。這些輔助材料在今后會(huì )被更廣泛地利用。
計算機在涂料工業(yè)中的應用可使涂料配方改進(jìn)、大工業(yè)生產(chǎn)、生產(chǎn)設施的設計最佳化,且能迅速解決涂料的研究、生產(chǎn)、應用和銷(xiāo)售等方面所出現的技術(shù)和管理問(wèn)題。隨著(zhù)涂料需求量和產(chǎn)品品種的增加,涂料生產(chǎn)工藝也需不斷改進(jìn)。改進(jìn)的總趨勢是進(jìn)一步簡(jiǎn)化工藝過(guò)程,提高生產(chǎn)率,實(shí)現連續化、自動(dòng)化生產(chǎn)。今后射流技術(shù)、可控硅技術(shù)、納米技術(shù)等將在涂料工業(yè)中廣泛應用,從而使生產(chǎn)的自動(dòng)化程度達到新的水平。