20世紀90年代,世界發(fā)達國家進行了’’綠色革命’’,促使涂料工業(yè)的發(fā)展向’’綠色’’涂料方向大步邁進。以工業(yè)涂料為例,在北美,1992年常規(guī)溶劑型涂料占49%,到2002年降為26%;水性涂料、高固體份涂料、光固化涂料和粉末涂料由1992年的51%到2002年將增加到74%。在歐洲,常規(guī)溶劑型涂料由1992年的49%將降到2002年27%;而水性涂料、高固體涂料、光固化涂料和粉末涂料將由1992年的51%到2002年將增加到73%。今后十年,水性涂料將是成熟的技術,而60%以下固體含量的溶劑型涂料則是衰退中的技術。
目前,涂料研究的方向其一是涂料應用的自動化,所提供的產品施工簡便和安全,特別是產品涂裝的自動化;其二是向環(huán)保型涂料方向發(fā)展;其三是增加新的組成成分,使涂料在涂后發(fā)生新的化學變化而構成涂膜,以及將由一次施工只能得到薄涂層轉變?yōu)榈玫胶裢繉,涂膜層?shù)也將由繁瑣的的多道配套簡化為簡單施工,涂膜的干燥過程也將利用各種物理、化學反應而大大縮短。
一、水性涂料的發(fā)展
隨著各國對揮發(fā)性有機物及有毒物質的限制越來越嚴格,以及樹脂,配方的優(yōu)化和適用助劑的開發(fā),預計水性涂料在金屬防銹涂料、裝飾涂料、建筑涂料等方面的應用替代溶劑型涂料將取得突破性進展。
乳膠涂料是指在水性涂料中,乳膠涂料占絕對優(yōu)勢,如美國的乳膠涂料占建筑涂料的90%。乳膠涂料的研究成果約占全部涂料研究成果的20%,研究較多的方向有以下幾個方面:(1)成膜機理的研究。這方面的研究主要是改善涂膜的性能。(2)施工應用的研究。美國、日本、德國等國家已生產出金屬防銹底、面漆,在市場上頗受歡迎。
熱塑性乳膠基料常用丙烯酸聚合物、丙烯酸共聚物或聚氨酯分散體,通過大分子量的顆粒聚結而固化成膜。乳膠顆粒的聚結性關系到乳膠成膜的性能。近幾年來,著重于強附著性基料和快干基料的研制,以及混合乳膠的開發(fā)。一般水性乳膠聚合物對疏水性底材,附著性差,為提高乳膠附著力,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,降低水的表面張力,以適應底材。新開發(fā)的聚合物乳膠容易聚結,聚結劑用量少也能很好的成膜,現(xiàn)已在家具、機器等塑料制品上廣泛應用。
新研制的乳膠混合物彌補了水稀釋醇酸/剛性熱塑性乳膠各自的不足,通過配方設計,已解決了混溶性和穩(wěn)定性差的問題。水性聚氨酯涂料是近年來迅速發(fā)展的一類水性涂料,除具有一般聚氨酯涂料的高強度、耐磨等優(yōu)異性能外,且對環(huán)境無污染,中毒和著火的危險性小。由于水性聚氨酯樹脂分子內存在氨酯鍵,所以水性聚氨酯涂料的柔韌性、機械強度、耐磨性、耐化學藥品及耐久性等都十分優(yōu)異,歐、美、日均視其為高性能現(xiàn)代涂料品種而大力研發(fā)。
二、粉末涂料發(fā)展迅速
在涂料工業(yè)中,粉末涂料屬于發(fā)展最快的一類。由于世界上出現(xiàn)了嚴重的大氣污染,環(huán)保法規(guī)對污染控制日益嚴格,要求開發(fā)無公害、省資源的涂料品種。因此,無溶劑、具有保護和裝飾綜合性能的粉末涂料,便因其具有獨有的經(jīng)濟效益和社會效益而獲得飛速發(fā)展。
粉末涂料的主要品種有環(huán)氧樹脂、聚酯、丙烯酸和聚氨酯粉末涂料。近年來,聚氨酯粉末以其優(yōu)異的性能令人注目。
三、高固體份涂料發(fā)展動向
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──丙烯酸涂料的應用較為普遍。近年來,美國Mobay公司開發(fā)了一種新型汽車流水線用面漆。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。
四、光固化涂料的進展
光固化涂料也是一種不用溶劑,很節(jié)省能源的涂料,主要用于木器家具等。在歐洲和發(fā)達國家的木器家具用漆的品種中,光固化型市場潛力大,很受大企業(yè)青睞。主要是木器家具流水作業(yè)的需要,美國現(xiàn)約有700多條大型光固化涂裝線,德國、日本等大約有40%的高級家具采用光固化涂料。
五、幾種特種涂料的態(tài)勢和發(fā)展
1.防污涂料
近年來,荷蘭Sigma公司研制成功一種新型不含錫防污涂料。它的自拋光性與現(xiàn)有含錫防污涂料相同。最近,日本的關西涂料公司新開發(fā)的一種對水中生物無毒性的不含有機錫和氧化亞銅的名為CaptainCrystal的船用防污涂料。作為改善地球環(huán)境的這種涂料,能有效防止生物附著在船底上,持續(xù)時間可達5年。
2.防腐涂料
國外十分重視長效防腐涂料的發(fā)展,主要品種有無機富鋅漆、環(huán)氧瀝青、乙烯基樹脂、厚漿型氯化橡膠、無溶劑環(huán)氧聚酰胺和無溶劑環(huán)氧砂漿涂料等。用20%~30%的片狀玻璃粉填入雙酚A型環(huán)氧樹脂、間苯二甲酸不飽和聚酯、環(huán)氧丙烯酸樹脂等基料中組成的長效防腐涂料,用于海洋設施的涂裝,其防腐壽命超過10年。
3.陰極電泳涂料
這類涂料國外發(fā)展很快,并取得了許多新的成就。其中最有代表的是開發(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公司研制成功電泳涂料,使一次成膜比較厚,外觀平整,各項性能均優(yōu)良;低溫固化型陰離子電泳涂料是80年代末,日本神東涂料公司和日本油脂公司共同開發(fā)的新品種。該涂料的標準固化條件為:130/20分鐘或160/5分鐘;彩色陰極電泳涂料是日本關西涂料公司開發(fā)的,以環(huán)氧樹脂為基礎,采用特殊異氰酸酯交聯(lián),并配以第三成份丙烯酸樹脂,可在電泳中均一沉積形成復合層涂膜。這種技術可使環(huán)氧樹脂系陰極電泳涂料彩色化,也提高了涂層的耐候性。邊棱防銹型陰極電泳涂料,要求減少涂膜溶融時的流動性,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。我國應重點開發(fā)膜厚30~40微米,耐鹽霧1000小時的厚膜型陰極電泳漆和耐鹽霧720小時以上的普通型陰極電泳漆。