中國涂料工業(yè)協(xié)會 黃添源
1、我國涂料行業(yè)基本狀況
我國涂料行業(yè)近幾年來發(fā)生了深刻的變化,,經(jīng)濟運行速度迅速地加快,,步入了發(fā)展快車軌道,,產(chǎn)量年年不斷增加,。2006年涂料總產(chǎn)量突破500萬噸大關(guān)達到了508萬噸,比上年同期404萬噸増長了25.6%,平均以年10%以上速度在增長,。涂料產(chǎn)品銷售收入達963億元,,比上年同期741億元増長了30.04%,利潤66億元,比上年同期44億元増長48.06%,自2003年涂料突破240萬噸大關(guān)以后,,我國涂料產(chǎn)量僅次于美國,,居世界第二位。
涂料工業(yè)凸現(xiàn)了幾個特點:產(chǎn)量增加勢頭加快,、地域或企業(yè)的集中度在提高,,80%涂料產(chǎn)量集中在珠江三角洲、長江三角洲,、環(huán)渤海地區(qū),。工業(yè)涂料相對集中在長江三角洲,家裝裝飾涂料相對集中在珠江三角洲,,它們?yōu)樾袠I(yè)集中度,,品牌整合提供良好的經(jīng)濟基礎(chǔ)。
我國涂料按其用途可分為三大類,,即工業(yè)涂料,、建筑涂料和特種涂料按成膜物分類現(xiàn)實際為17大類按介質(zhì)分散相分為溶劑型、水性,、粉末,、高固體分、無溶劑型涂料,。
從國家統(tǒng)計局頒布的2006年涂料產(chǎn)量508萬噸,,其中前五位省市分別為廣東139.84萬噸(27.54%)、江蘇76.63萬噸(15.09%),、上海73.39萬噸(14.45%),、山東46.18萬噸(9.09%)、浙江36.65萬噸(7.22%)共占涂料總產(chǎn)量73.39%,,在可統(tǒng)計到涂料生產(chǎn)企業(yè)前20家的產(chǎn)量,,它們分別是:立邦涂料(上海、廊坊,、廣東)25.41萬噸,、中涂化工(上海、廣東)12.53萬噸,、卜內(nèi)門(上海,、廣州)11.72萬噸、嘉寶莉化工
11.70萬噸,、海虹老人牌涂料(昆山,、深圳、煙臺)10.30萬噸、華潤涂料10.26萬噸,、阿克蘇諾貝爾(東莞,、嘉興、廣東)10.10萬噸,、中遠關(guān)西(上海,、天津)7.66萬噸、山東樂化7.05萬噸,、上海國際涂料5.85萬噸,、東莞大寶化工制品5.73萬噸、湖南湘江涂料4.51萬噸,、山東昌裕4.51萬噸,、常州光輝4.34萬噸、重慶宏漆4.33萬噸,、河北晨虹4.23萬噸,、廣州珠江化工3.74萬噸、深圳天健3.72萬噸,、上海涂料公司3.51萬噸,、PPG(天津)3.50萬噸。
2,、有代表性用途的溶劑型涂料基本情況與發(fā)展趨勢
2006年涂料總產(chǎn)量508萬噸中,,油漆部分(含溶劑型、粉未涂料,、無溶劑型等)352.40萬噸,,其中
溶劑型涂料約占五分之四達300萬噸
(1)汽車涂料:它是代表涂料工業(yè)最高技術(shù)水平和發(fā)展方向。目前國內(nèi)外仍以溶劑型涂料為主導(dǎo)產(chǎn)品,,尤其汽車罩光漆全是溶劑型涂料。中國汽車產(chǎn)量以20%速度在增長,,2006年600萬輛原裝車,,另有保有量2200萬輛汽車,需汽車漆28~30萬噸,,其中原裝車需21萬噸涂料改裝車,、車輛維修修補漆需7萬噸,除其中6萬噸水性電泳底漆外,,需溶劑型汽車漆21萬噸,。由于目前汽車漆以溶劑型涂料為主(溶劑排放量大),它占涂層厚度70~80%,,面對溶劑排放對全球環(huán)境質(zhì)量的惡化,,一方面各國都在制訂限制的VOC的排放量,另一方面加強水性化的中涂、底涂,、面涂等品種的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化加大高固體分,、粉末涂料在汽車上的應(yīng)用,力圖改變?nèi)軇┬屯苛显谄嚺涮淄繉诱?0~80%的統(tǒng)治現(xiàn)狀,。我國也不例外,,迫在眉睫,必須改變這一現(xiàn)狀,。
(2)防腐涂料:目前仍以溶劑型涂料品種為主,。主要有三大類專用涂料,它們是船舶涂料,、集裝箱涂料,、工業(yè)防腐涂料(油罐、輸油,、輸氣管道,、化工、冶金等工程),,2006年產(chǎn)量分別為15萬噸,、12萬噸、25萬噸,。國際跨國涂料公司在我國獨資,、合資建廠占產(chǎn)量60~70%,如阿克蘇諾貝爾,、式瑪卡龍,、佐敦、關(guān)西,、杜邦,、海虹老人等公司。今后一段時期,,上述三大類專用涂料仍保持溶劑型涂料品種,。按環(huán)保要求總的方向,必須發(fā)展無公害或低公害水性,、高固體分,、無溶劑、粉末防腐涂料,。
(3)卷材涂料:目前仍以溶劑型涂料為主,,按現(xiàn)有30多條預(yù)涂卷材生產(chǎn)線需卷材涂料8萬噸左右。
(4)木器涂料:由于目前水性木器涂料的質(zhì)量和價格等原因,,無法與溶劑型木器涂料相比擬,,一時尚未形成產(chǎn)業(yè)化,其市場化還很“冷”,仍以溶劑型涂料為主,。2006年產(chǎn)量60~70萬噸,,其中聚氨酯、聚酯木器涂料42萬噸左右,,硝基木器涂料8萬噸,。按我國房地產(chǎn)業(yè)以20%速度在增長,家裝裝飾普及化,,2006年建筑物竣工面積25億平方米,,推算內(nèi)墻面積60億平方米,可知就需內(nèi)墻乳膠涂料需120萬噸,,而內(nèi)部木質(zhì)裝飾裝修所需木器涂料將不低于內(nèi)墻建筑涂料需求量1/3,即40萬噸左右,,由此可見加上家具裝飾涂料,每年木器涂料需求將保持70萬噸左右,。
通用溶劑型涂料,,2006年產(chǎn)量140萬噸左右。綜合上述2006年油漆類的產(chǎn)量,,僅溶劑型涂料300萬噸,,其余為粉末涂料、水性涂料,、高固體分涂料,。除粉末涂料有近30萬噸產(chǎn)量外,工業(yè)水性涂料,、高固體分涂料產(chǎn)量份額比較低,。
3、我國建筑涂料發(fā)展狀況
建筑內(nèi)外墻涂料主要是水性乳膠涂料,。建筑涂料(內(nèi)外墻)產(chǎn)量盡管快速增長,,但區(qū)域發(fā)展不平衡。2006年建筑涂料155.40萬噸,,前四位為廣東38.58萬噸,、上海29.32萬噸、江蘇20.94萬噸,、河北13.15萬噸。分別占建筑涂料的24.82%,、18.86%,、13.47%、8.45%,,前四位省市之和占建筑涂料總產(chǎn)量的65.60%,,前50位的企業(yè)的產(chǎn)量為82.72萬噸占建筑涂料總產(chǎn)量的53.22%。萬噸級企業(yè)有37家,產(chǎn)量72.32萬噸,,占建筑涂料總產(chǎn)量46.52%,,其中7家外企獨資企業(yè)產(chǎn)量34.46萬噸,占建筑涂料總產(chǎn)量22.17%(上海立邦8.35萬噸,、廊坊立邦10.06萬噸,、廣東立邦0.4 9萬噸、上海ICI6.83萬噸,、廣東ICI4.89萬噸,、廣東AKZO2.05萬噸、上海STO1.79萬噸)華潤,、中華制漆,、嘉寶莉等10家萬噸級企業(yè)的產(chǎn)量25.71萬噸,占
建筑涂料總產(chǎn)量16.54%,。建筑涂料產(chǎn)業(yè)的企業(yè)集中度不斷提高,,大企業(yè)占主導(dǎo)了市場并具有自主創(chuàng)新核心技術(shù)。涌現(xiàn)一批具有實力的品牌和企業(yè),,如獲2005年八個中國名牌的品牌與企業(yè)有:廣東華潤涂料公司“華潤牌”,、江蘇大象東亞制漆公司“大象牌”、莆田三江化學(xué)公司“三顆樹牌”,、廣東嘉寶莉化工公司
“嘉寶莉牌”,、中華制漆(深圳)公司“菊花牌”、深圳大中化工有限公司“紫荊花牌”,、海虹老人涂料(深圳)公司“海虹牌”,、南寶樹脂(昆山)公司“南寶牌”。從以上可以看出建筑涂料產(chǎn)業(yè)在規(guī)模,、品種,、技術(shù)等方面已步入成熟期并向前發(fā)展。
二,、粉體材料在涂料中的作用
涂料用粉體材料包括體質(zhì)顏料,、防銹顏料、著色顏料,、特殊顏料,、功能顏料。其中體質(zhì)顏料是粉體顆粒體系一大分支,。由于體質(zhì)顏料的粒徑,、粒子形狀、吸油量,、密度自身的特性或經(jīng)過改性后發(fā)生特有特性都對涂料產(chǎn)生了一定的作用與影響,。尤其超細粉體材料直到納米級材料對涂料產(chǎn)生了更明顯的作用,,大致有以下作用:
1、可以高效利用顏料的遮蓋力作用
2,、可以增加涂料的固體含量,,控制涂料中有害揮發(fā)性有機化合物(VOC)的限量
3、可以提高涂料的耐擦洗性
4,、可以控制涂料光澤大小
5,、可以控制涂料體系的沉降性可以提高涂膜的拉伸強度
6、可以調(diào)節(jié)涂料體系粘度
7,、可以提高涂料的耐磨性和防滑性
8,、當(dāng)涂料配方中顏料體質(zhì)濃度小于臨界顏料體質(zhì)濃度時,可以提高涂膜的干遮蓋力
9,、可以作為涂料的補強和增量劑
10,、可以提高涂料的附著力
11、可以提高涂料的耐沾污性和耐腐蝕性
12,、可以控制水性乳膠涂料的PH值的緩沖劑
13,、可以提高涂料的手感
14、可以提高涂料的濕感和干感時的硬度,。
三,、粉體材料在涂料中的應(yīng)用實例
1、體質(zhì)顏料(重鈣,、輕鈣,、高嶺土等)可以提高乳膠涂料的“干遮蓋力”效應(yīng),替代部分鈦白粉使用量(即稱為對比率或遮蓋率)從而降低制造成本,。
乳膠涂料中主要原材料成本份額
原料 原料價格差價倍數(shù)/kg 密度(g/㎝3) 成膜涂料中原料價格差價倍數(shù)/kg
體質(zhì)顏料 1 2.6 1
乳液 5~10 1.1~1.2 8
鈦白粉 20 4 23
由于乳膠涂料主要用于建筑物內(nèi)外墻水泥基混凝土墻面上,,涂膜呈現(xiàn)是無光和低光(絲光),所以乳
膠涂料配方設(shè)計原則,,一般顏料體積濃度(PVC)比臨界顏料體質(zhì)濃度(CPVC)大得多,,故以最少用量的白色顏料鈦白粉獲得滿意的干遮蓋率是涂料設(shè)計者追求經(jīng)濟成本的目標,也是充分發(fā)揮體質(zhì)顏料“干
遮蓋力”的能力效應(yīng)有的用武之地,。
在乳膠涂料中,,鈦白粉顏料所占成本最大、其次乳液,、最小是體質(zhì)顏料,,但鈦白粉折射率2.71,而體質(zhì)顏料和乳液折射率很低,,一般都低1.5接近1(透明),,所以利用PVC比CPVC大得多得前提下,隨著涂料干燥過程中,,孔隙間空氣折射率為1,,由于含有孔隙產(chǎn)生了新的界面——空氣乳液、空氣顏料體,、質(zhì)料,,一些顏料、體質(zhì)顏料粒子被空氣包圍,,而不被乳液潤濕,,此時就可以利用調(diào)整配方中的顏料與體質(zhì)顏料的比例,利用體質(zhì)顏料載體均勻分散鈦白粉顏料顆粒于涂膜體系中,,有效體現(xiàn)并提高整體遮蓋力效應(yīng),,從而降低按原設(shè)計要求所需鈦白粉使用量,在不降低涂膜性能前提下,,達到降低涂料制造成本的目的,,有的放矢利用了體質(zhì)顏料在涂料體系中的作用。
2,、納米二氧化硅在涂料中的應(yīng)用
改性納米二氧化硅為絮狀網(wǎng)狀準顆粒,,有高活性含不飽和殘鍵羥基,比表面積大,。目前選用多孔二氧化硅的技術(shù)規(guī)格:
Sio2(干基)% ≧99.5
比表面積㎡∕g 350~400
PH(5%水懸浮液) 6~7
吸油值g∕500g 320
粒徑㎜ 10~40
灼燒減量 ≦4
(1)改性納米二氧化硅在苯丙乳膠內(nèi)外墻涂料中的應(yīng)用
由于改性納米多孔二氧化硅純度具有三維結(jié)構(gòu),,比表面積大,表面嚴重的配位不足,,表現(xiàn)出極強的活性,,且粒度分散窄,納米粒子在充于顏填料粒子之間,,造成具有大的吸附性,,使它與乳液界面形成一層進行應(yīng)力轉(zhuǎn)移構(gòu)成強大相互作用。當(dāng)納米二氧化硅添加1.5~2%于白色基礎(chǔ)漆中,,其復(fù)合納米涂料有良好的觸變性和分散穩(wěn)定性,,并大大提高了涂膜的致密性、韌性,、硬度,、耐擦洗性、耐粘性和耐候性,。經(jīng)試驗比較,,該乳膠涂料的主要性能指標,附著力由原3級提高為1級,,硬度由HB提高到2H,,耐水性由96小時提高到120小時,耐堿性由84小時提高達96小時,,耐擦洗性由1000次提高達5000次,。在200W紫外燈連續(xù)照射60天,,粉化程度可從90%降低至20%。
(2)改性納米二氧化硅在水性塑料涂料中的應(yīng)用
目前一般水性乳膠塑料涂料,,由于乳液交聯(lián)度不足,,使涂膜硬度低,耐酒精擦洗次數(shù)低,,當(dāng)加入1%的改性納米二氧化硅于核殼型乳液中制成水性塑料涂料中,,其涂膜硬度由2H增至3H,耐酒精擦洗性由50次增至大于120次以上,耐溫性由70℃增至大于100℃,,其原因是改性納米二氧化硅的表面活性羥基與核殼乳液的端基反應(yīng)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),,增加乳液的交聯(lián)密度,從而提高水性塑料涂料的綜合性能,。
3,、硅灰石粉料在膨脹型乳膠防火涂料中的應(yīng)用
防火乳膠涂料中除阻燃劑及乳液對防火性能重要外,使用填料雖比例不大,,但在防火乳膠涂料中選用硅灰石,、氫氧化鋁、空心微珠在配方中分別占5%,、2%,、4%作為填料,其中硅灰石起涂膜的骨架作用,,
氫氧化鋁起阻燃抑煙降溫,,空氣微珠起炭層強度作用。經(jīng)過對填料品種進行篩選實驗比較:
不同填料對耐火實驗結(jié)果
填料名稱 發(fā)煙量 膨脹高度∕㎝ 炭層質(zhì)量 耐火時間/分
碳酸鈣 多 8.2 中間為大泡狀 8
高嶺土 少量 6.3 中間為密實蜂窩狀 20
滑石粉 多 3.5 中間為密實蜂窩狀 13
硅灰石 少量 7.3 中間為密實蜂窩狀 21
氫氧化鋁 少量 5.1 中間為密實蜂窩狀 28
從上表中加入CaCO3雖然膨脹高度較高,,增加火焰與鋼板的距離,,但由于中間大泡狀,而不是均勻致密的蜂窩狀炭層,,隔熱效果不好,,耐火時間短,故不宜采用滑石粉膨脹高度雖比CaCO3高,,但炭層蜂窩狀,,防火效果優(yōu)于CaCO3。
炭層防火效果相同的高嶺土,、硅灰石,,膨脹高,最高為硅灰石,,其次是高嶺土,,滑石粉最低耐火時間次序是硅灰石>高嶺土>滑石粉,這說明炭層達到蜂窩狀時,,膨脹高度越高,,隔熱防火效果越好,,當(dāng)然炭層也不能過高,否則會導(dǎo)致炭層與鋼板間的脫離,,起不到防火的作用,。上表中含有Al(OH)3涂層發(fā)煙量最少,尤其耐火時間最長,,是非常好的阻燃添加劑。比較五種無機填料順序是:Al(OH)3>硅灰石>高嶺土>滑石粉>CaCO3,,因此把Al(OH)3作為阻燃劑配合硅灰石是最理想的,,以配方中硅灰石5%,Al(OH)32%是最理想的填料層,,耐火時間最長,,發(fā)煙量最少。
4,、絹云母(白云母)在建筑外墻乳膠顏料中的應(yīng)用
絹云母屬硅酸鹽薄片狀具有極強的消光屏蔽功能,,可以吸收80%以上的紫外線接近于鈦白粉對紫外線吸收率,耐磨性,、絕緣性好,,化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿,、抗透水性,。當(dāng)在外墻用乳膠涂料中加5%,可以提高涂層耐候性,,延遲涂層的粉化,、變色、龜裂,,增加涂膜的硬度和韌性,。不含和對含有GA4型號濕法絹云母的乳膠涂料進行600小時人工老化對比實驗,其老化性能,,外觀由起泡剝落提高為不起泡剝落,、無裂紋,變色由2級變?yōu)?級,,粉化由3級變?yōu)?級(無粉化),,但絹云母不適用高光外墻乳膠涂料對涂料明顯的消光作用。
以上僅舉幾個例子,,說明體質(zhì)顏料不僅僅是當(dāng)作填充料作用,,降低涂料制造成本外,而且特殊加工的體質(zhì)顏料在涂料中起改進提高涂料性能和功能作用,。
1、我國涂料行業(yè)基本狀況
我國涂料行業(yè)近幾年來發(fā)生了深刻的變化,,經(jīng)濟運行速度迅速地加快,,步入了發(fā)展快車軌道,,產(chǎn)量年年不斷增加,。2006年涂料總產(chǎn)量突破500萬噸大關(guān)達到了508萬噸,比上年同期404萬噸増長了25.6%,平均以年10%以上速度在增長,。涂料產(chǎn)品銷售收入達963億元,,比上年同期741億元増長了30.04%,利潤66億元,比上年同期44億元増長48.06%,自2003年涂料突破240萬噸大關(guān)以后,,我國涂料產(chǎn)量僅次于美國,,居世界第二位。
涂料工業(yè)凸現(xiàn)了幾個特點:產(chǎn)量增加勢頭加快,、地域或企業(yè)的集中度在提高,,80%涂料產(chǎn)量集中在珠江三角洲、長江三角洲,、環(huán)渤海地區(qū),。工業(yè)涂料相對集中在長江三角洲,家裝裝飾涂料相對集中在珠江三角洲,,它們?yōu)樾袠I(yè)集中度,,品牌整合提供良好的經(jīng)濟基礎(chǔ)。
我國涂料按其用途可分為三大類,,即工業(yè)涂料,、建筑涂料和特種涂料按成膜物分類現(xiàn)實際為17大類按介質(zhì)分散相分為溶劑型、水性,、粉末,、高固體分、無溶劑型涂料,。
從國家統(tǒng)計局頒布的2006年涂料產(chǎn)量508萬噸,,其中前五位省市分別為廣東139.84萬噸(27.54%)、江蘇76.63萬噸(15.09%),、上海73.39萬噸(14.45%),、山東46.18萬噸(9.09%)、浙江36.65萬噸(7.22%)共占涂料總產(chǎn)量73.39%,,在可統(tǒng)計到涂料生產(chǎn)企業(yè)前20家的產(chǎn)量,,它們分別是:立邦涂料(上海、廊坊,、廣東)25.41萬噸,、中涂化工(上海、廣東)12.53萬噸,、卜內(nèi)門(上海,、廣州)11.72萬噸、嘉寶莉化工
11.70萬噸,、海虹老人牌涂料(昆山,、深圳、煙臺)10.30萬噸、華潤涂料10.26萬噸,、阿克蘇諾貝爾(東莞,、嘉興、廣東)10.10萬噸,、中遠關(guān)西(上海,、天津)7.66萬噸、山東樂化7.05萬噸,、上海國際涂料5.85萬噸,、東莞大寶化工制品5.73萬噸、湖南湘江涂料4.51萬噸,、山東昌裕4.51萬噸,、常州光輝4.34萬噸、重慶宏漆4.33萬噸,、河北晨虹4.23萬噸,、廣州珠江化工3.74萬噸、深圳天健3.72萬噸,、上海涂料公司3.51萬噸,、PPG(天津)3.50萬噸。
2,、有代表性用途的溶劑型涂料基本情況與發(fā)展趨勢
2006年涂料總產(chǎn)量508萬噸中,,油漆部分(含溶劑型、粉未涂料,、無溶劑型等)352.40萬噸,,其中
溶劑型涂料約占五分之四達300萬噸
(1)汽車涂料:它是代表涂料工業(yè)最高技術(shù)水平和發(fā)展方向。目前國內(nèi)外仍以溶劑型涂料為主導(dǎo)產(chǎn)品,,尤其汽車罩光漆全是溶劑型涂料。中國汽車產(chǎn)量以20%速度在增長,,2006年600萬輛原裝車,,另有保有量2200萬輛汽車,需汽車漆28~30萬噸,,其中原裝車需21萬噸涂料改裝車,、車輛維修修補漆需7萬噸,除其中6萬噸水性電泳底漆外,,需溶劑型汽車漆21萬噸,。由于目前汽車漆以溶劑型涂料為主(溶劑排放量大),它占涂層厚度70~80%,,面對溶劑排放對全球環(huán)境質(zhì)量的惡化,,一方面各國都在制訂限制的VOC的排放量,另一方面加強水性化的中涂、底涂,、面涂等品種的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化加大高固體分,、粉末涂料在汽車上的應(yīng)用,力圖改變?nèi)軇┬屯苛显谄嚺涮淄繉诱?0~80%的統(tǒng)治現(xiàn)狀,。我國也不例外,,迫在眉睫,必須改變這一現(xiàn)狀,。
(2)防腐涂料:目前仍以溶劑型涂料品種為主,。主要有三大類專用涂料,它們是船舶涂料,、集裝箱涂料,、工業(yè)防腐涂料(油罐、輸油,、輸氣管道,、化工、冶金等工程),,2006年產(chǎn)量分別為15萬噸,、12萬噸、25萬噸,。國際跨國涂料公司在我國獨資,、合資建廠占產(chǎn)量60~70%,如阿克蘇諾貝爾,、式瑪卡龍,、佐敦、關(guān)西,、杜邦,、海虹老人等公司。今后一段時期,,上述三大類專用涂料仍保持溶劑型涂料品種,。按環(huán)保要求總的方向,必須發(fā)展無公害或低公害水性,、高固體分,、無溶劑、粉末防腐涂料,。
(3)卷材涂料:目前仍以溶劑型涂料為主,,按現(xiàn)有30多條預(yù)涂卷材生產(chǎn)線需卷材涂料8萬噸左右。
(4)木器涂料:由于目前水性木器涂料的質(zhì)量和價格等原因,,無法與溶劑型木器涂料相比擬,,一時尚未形成產(chǎn)業(yè)化,其市場化還很“冷”,仍以溶劑型涂料為主,。2006年產(chǎn)量60~70萬噸,,其中聚氨酯、聚酯木器涂料42萬噸左右,,硝基木器涂料8萬噸,。按我國房地產(chǎn)業(yè)以20%速度在增長,家裝裝飾普及化,,2006年建筑物竣工面積25億平方米,,推算內(nèi)墻面積60億平方米,可知就需內(nèi)墻乳膠涂料需120萬噸,,而內(nèi)部木質(zhì)裝飾裝修所需木器涂料將不低于內(nèi)墻建筑涂料需求量1/3,即40萬噸左右,,由此可見加上家具裝飾涂料,每年木器涂料需求將保持70萬噸左右,。
通用溶劑型涂料,,2006年產(chǎn)量140萬噸左右。綜合上述2006年油漆類的產(chǎn)量,,僅溶劑型涂料300萬噸,,其余為粉末涂料、水性涂料,、高固體分涂料,。除粉末涂料有近30萬噸產(chǎn)量外,工業(yè)水性涂料,、高固體分涂料產(chǎn)量份額比較低,。
3、我國建筑涂料發(fā)展狀況
建筑內(nèi)外墻涂料主要是水性乳膠涂料,。建筑涂料(內(nèi)外墻)產(chǎn)量盡管快速增長,,但區(qū)域發(fā)展不平衡。2006年建筑涂料155.40萬噸,,前四位為廣東38.58萬噸,、上海29.32萬噸、江蘇20.94萬噸,、河北13.15萬噸。分別占建筑涂料的24.82%,、18.86%,、13.47%、8.45%,,前四位省市之和占建筑涂料總產(chǎn)量的65.60%,,前50位的企業(yè)的產(chǎn)量為82.72萬噸占建筑涂料總產(chǎn)量的53.22%。萬噸級企業(yè)有37家,產(chǎn)量72.32萬噸,,占建筑涂料總產(chǎn)量46.52%,,其中7家外企獨資企業(yè)產(chǎn)量34.46萬噸,占建筑涂料總產(chǎn)量22.17%(上海立邦8.35萬噸,、廊坊立邦10.06萬噸,、廣東立邦0.4 9萬噸、上海ICI6.83萬噸,、廣東ICI4.89萬噸,、廣東AKZO2.05萬噸、上海STO1.79萬噸)華潤,、中華制漆,、嘉寶莉等10家萬噸級企業(yè)的產(chǎn)量25.71萬噸,占
建筑涂料總產(chǎn)量16.54%,。建筑涂料產(chǎn)業(yè)的企業(yè)集中度不斷提高,,大企業(yè)占主導(dǎo)了市場并具有自主創(chuàng)新核心技術(shù)。涌現(xiàn)一批具有實力的品牌和企業(yè),,如獲2005年八個中國名牌的品牌與企業(yè)有:廣東華潤涂料公司“華潤牌”,、江蘇大象東亞制漆公司“大象牌”、莆田三江化學(xué)公司“三顆樹牌”,、廣東嘉寶莉化工公司
“嘉寶莉牌”,、中華制漆(深圳)公司“菊花牌”、深圳大中化工有限公司“紫荊花牌”,、海虹老人涂料(深圳)公司“海虹牌”,、南寶樹脂(昆山)公司“南寶牌”。從以上可以看出建筑涂料產(chǎn)業(yè)在規(guī)模,、品種,、技術(shù)等方面已步入成熟期并向前發(fā)展。
二,、粉體材料在涂料中的作用
涂料用粉體材料包括體質(zhì)顏料,、防銹顏料、著色顏料,、特殊顏料,、功能顏料。其中體質(zhì)顏料是粉體顆粒體系一大分支,。由于體質(zhì)顏料的粒徑,、粒子形狀、吸油量,、密度自身的特性或經(jīng)過改性后發(fā)生特有特性都對涂料產(chǎn)生了一定的作用與影響,。尤其超細粉體材料直到納米級材料對涂料產(chǎn)生了更明顯的作用,,大致有以下作用:
1、可以高效利用顏料的遮蓋力作用
2,、可以增加涂料的固體含量,,控制涂料中有害揮發(fā)性有機化合物(VOC)的限量
3、可以提高涂料的耐擦洗性
4,、可以控制涂料光澤大小
5,、可以控制涂料體系的沉降性可以提高涂膜的拉伸強度
6、可以調(diào)節(jié)涂料體系粘度
7,、可以提高涂料的耐磨性和防滑性
8,、當(dāng)涂料配方中顏料體質(zhì)濃度小于臨界顏料體質(zhì)濃度時,可以提高涂膜的干遮蓋力
9,、可以作為涂料的補強和增量劑
10,、可以提高涂料的附著力
11、可以提高涂料的耐沾污性和耐腐蝕性
12,、可以控制水性乳膠涂料的PH值的緩沖劑
13,、可以提高涂料的手感
14、可以提高涂料的濕感和干感時的硬度,。
三,、粉體材料在涂料中的應(yīng)用實例
1、體質(zhì)顏料(重鈣,、輕鈣,、高嶺土等)可以提高乳膠涂料的“干遮蓋力”效應(yīng),替代部分鈦白粉使用量(即稱為對比率或遮蓋率)從而降低制造成本,。
乳膠涂料中主要原材料成本份額
原料 原料價格差價倍數(shù)/kg 密度(g/㎝3) 成膜涂料中原料價格差價倍數(shù)/kg
體質(zhì)顏料 1 2.6 1
乳液 5~10 1.1~1.2 8
鈦白粉 20 4 23
由于乳膠涂料主要用于建筑物內(nèi)外墻水泥基混凝土墻面上,,涂膜呈現(xiàn)是無光和低光(絲光),所以乳
膠涂料配方設(shè)計原則,,一般顏料體積濃度(PVC)比臨界顏料體質(zhì)濃度(CPVC)大得多,,故以最少用量的白色顏料鈦白粉獲得滿意的干遮蓋率是涂料設(shè)計者追求經(jīng)濟成本的目標,也是充分發(fā)揮體質(zhì)顏料“干
遮蓋力”的能力效應(yīng)有的用武之地,。
在乳膠涂料中,,鈦白粉顏料所占成本最大、其次乳液,、最小是體質(zhì)顏料,,但鈦白粉折射率2.71,而體質(zhì)顏料和乳液折射率很低,,一般都低1.5接近1(透明),,所以利用PVC比CPVC大得多得前提下,隨著涂料干燥過程中,,孔隙間空氣折射率為1,,由于含有孔隙產(chǎn)生了新的界面——空氣乳液、空氣顏料體,、質(zhì)料,,一些顏料、體質(zhì)顏料粒子被空氣包圍,,而不被乳液潤濕,,此時就可以利用調(diào)整配方中的顏料與體質(zhì)顏料的比例,利用體質(zhì)顏料載體均勻分散鈦白粉顏料顆粒于涂膜體系中,,有效體現(xiàn)并提高整體遮蓋力效應(yīng),,從而降低按原設(shè)計要求所需鈦白粉使用量,在不降低涂膜性能前提下,,達到降低涂料制造成本的目的,,有的放矢利用了體質(zhì)顏料在涂料體系中的作用。
2,、納米二氧化硅在涂料中的應(yīng)用
改性納米二氧化硅為絮狀網(wǎng)狀準顆粒,,有高活性含不飽和殘鍵羥基,比表面積大,。目前選用多孔二氧化硅的技術(shù)規(guī)格:
Sio2(干基)% ≧99.5
比表面積㎡∕g 350~400
PH(5%水懸浮液) 6~7
吸油值g∕500g 320
粒徑㎜ 10~40
灼燒減量 ≦4
(1)改性納米二氧化硅在苯丙乳膠內(nèi)外墻涂料中的應(yīng)用
由于改性納米多孔二氧化硅純度具有三維結(jié)構(gòu),,比表面積大,表面嚴重的配位不足,,表現(xiàn)出極強的活性,,且粒度分散窄,納米粒子在充于顏填料粒子之間,,造成具有大的吸附性,,使它與乳液界面形成一層進行應(yīng)力轉(zhuǎn)移構(gòu)成強大相互作用。當(dāng)納米二氧化硅添加1.5~2%于白色基礎(chǔ)漆中,,其復(fù)合納米涂料有良好的觸變性和分散穩(wěn)定性,,并大大提高了涂膜的致密性、韌性,、硬度,、耐擦洗性、耐粘性和耐候性,。經(jīng)試驗比較,,該乳膠涂料的主要性能指標,附著力由原3級提高為1級,,硬度由HB提高到2H,,耐水性由96小時提高到120小時,耐堿性由84小時提高達96小時,,耐擦洗性由1000次提高達5000次,。在200W紫外燈連續(xù)照射60天,,粉化程度可從90%降低至20%。
(2)改性納米二氧化硅在水性塑料涂料中的應(yīng)用
目前一般水性乳膠塑料涂料,,由于乳液交聯(lián)度不足,,使涂膜硬度低,耐酒精擦洗次數(shù)低,,當(dāng)加入1%的改性納米二氧化硅于核殼型乳液中制成水性塑料涂料中,,其涂膜硬度由2H增至3H,耐酒精擦洗性由50次增至大于120次以上,耐溫性由70℃增至大于100℃,,其原因是改性納米二氧化硅的表面活性羥基與核殼乳液的端基反應(yīng)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),,增加乳液的交聯(lián)密度,從而提高水性塑料涂料的綜合性能,。
3,、硅灰石粉料在膨脹型乳膠防火涂料中的應(yīng)用
防火乳膠涂料中除阻燃劑及乳液對防火性能重要外,使用填料雖比例不大,,但在防火乳膠涂料中選用硅灰石,、氫氧化鋁、空心微珠在配方中分別占5%,、2%,、4%作為填料,其中硅灰石起涂膜的骨架作用,,
氫氧化鋁起阻燃抑煙降溫,,空氣微珠起炭層強度作用。經(jīng)過對填料品種進行篩選實驗比較:
不同填料對耐火實驗結(jié)果
填料名稱 發(fā)煙量 膨脹高度∕㎝ 炭層質(zhì)量 耐火時間/分
碳酸鈣 多 8.2 中間為大泡狀 8
高嶺土 少量 6.3 中間為密實蜂窩狀 20
滑石粉 多 3.5 中間為密實蜂窩狀 13
硅灰石 少量 7.3 中間為密實蜂窩狀 21
氫氧化鋁 少量 5.1 中間為密實蜂窩狀 28
從上表中加入CaCO3雖然膨脹高度較高,,增加火焰與鋼板的距離,,但由于中間大泡狀,而不是均勻致密的蜂窩狀炭層,,隔熱效果不好,,耐火時間短,故不宜采用滑石粉膨脹高度雖比CaCO3高,,但炭層蜂窩狀,,防火效果優(yōu)于CaCO3。
炭層防火效果相同的高嶺土,、硅灰石,,膨脹高,最高為硅灰石,,其次是高嶺土,,滑石粉最低耐火時間次序是硅灰石>高嶺土>滑石粉,這說明炭層達到蜂窩狀時,,膨脹高度越高,,隔熱防火效果越好,,當(dāng)然炭層也不能過高,否則會導(dǎo)致炭層與鋼板間的脫離,,起不到防火的作用,。上表中含有Al(OH)3涂層發(fā)煙量最少,尤其耐火時間最長,,是非常好的阻燃添加劑。比較五種無機填料順序是:Al(OH)3>硅灰石>高嶺土>滑石粉>CaCO3,,因此把Al(OH)3作為阻燃劑配合硅灰石是最理想的,,以配方中硅灰石5%,Al(OH)32%是最理想的填料層,,耐火時間最長,,發(fā)煙量最少。
4,、絹云母(白云母)在建筑外墻乳膠顏料中的應(yīng)用
絹云母屬硅酸鹽薄片狀具有極強的消光屏蔽功能,,可以吸收80%以上的紫外線接近于鈦白粉對紫外線吸收率,耐磨性,、絕緣性好,,化學(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿,、抗透水性,。當(dāng)在外墻用乳膠涂料中加5%,可以提高涂層耐候性,,延遲涂層的粉化,、變色、龜裂,,增加涂膜的硬度和韌性,。不含和對含有GA4型號濕法絹云母的乳膠涂料進行600小時人工老化對比實驗,其老化性能,,外觀由起泡剝落提高為不起泡剝落,、無裂紋,變色由2級變?yōu)?級,,粉化由3級變?yōu)?級(無粉化),,但絹云母不適用高光外墻乳膠涂料對涂料明顯的消光作用。
以上僅舉幾個例子,,說明體質(zhì)顏料不僅僅是當(dāng)作填充料作用,,降低涂料制造成本外,而且特殊加工的體質(zhì)顏料在涂料中起改進提高涂料性能和功能作用,。