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涂料工業(yè)運(yùn)行概況與對(duì)粉體材料應(yīng)用實(shí)踐


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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(jì)運(yùn)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(dá)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(dá)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(gè)特點(diǎn):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(duì)集中在長江三角洲,,家裝裝飾涂料相對(duì)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(jì)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(shí)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(jì)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(jì)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(tái))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(yuǎn)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(dá)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(bǔ)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(duì)溶劑排放對(duì)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(qiáng)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(dú)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(shí)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(jià)格等原因,,無法與溶劑型木器涂料相比擬,,一時(shí)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?fàn)顩r

    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(jí)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(dú)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0.49萬噸,、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(jí)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(shí)力的品牌和企業(yè),,如獲2005年八個(gè)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(duì)涂料產(chǎn)生了一定的作用與影響,。尤其超細(xì)粉體材料直到納米級(jí)材料對(duì)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(jī)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(qiáng)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(shí),,可以提高涂膜的干遮蓋力
            9,、可以作為涂料的補(bǔ)強(qiáng)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(shí)的硬度,。

    三、粉體材料在涂料中的應(yīng)用實(shí)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(duì)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(jià)格差價(jià)倍數(shù)/kg 密度(g/㎝3) 成膜涂料中原料價(jià)格差價(jià)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(jì)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(jì)者追求經(jīng)濟(jì)成本的目標(biāo),,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(shí)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(jì)要求所需鈦白粉使用量,,在不降低涂膜性能前提下,,達(dá)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(zhǔn)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(yán)重的配位不足,,表現(xiàn)出極強(qiáng)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(jìn)行應(yīng)力轉(zhuǎn)移構(gòu)成強(qiáng)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(yàn)比較,,該乳膠涂料的主要性能指標(biāo),附著力由原3級(jí)提高為1級(jí),,硬度由HB提高到2H,,耐水性由96小時(shí)提高到120小時(shí),耐堿性由84小時(shí)提高達(dá)96小時(shí),,耐擦洗性由1000次提高達(dá)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(duì)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(qiáng)度作用,。經(jīng)過對(duì)填料品種進(jìn)行篩選實(shí)驗(yàn)比較:
            不同填料對(duì)耐火實(shí)驗(yàn)結(jié)果
            填料名稱 發(fā)煙量 膨脹高度∕㎝ 炭層質(zhì)量 耐火時(shí)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(shí)蜂窩狀 20
            滑石粉 多 3.5 中間為密實(shí)蜂窩狀 13
            硅灰石 少量 7.3 中間為密實(shí)蜂窩狀 21
            氫氧化鋁 少量 5.1 中間為密實(shí)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(shí)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(shí)間次序是硅灰石>高嶺土>滑石粉,這說明炭層達(dá)到蜂窩狀時(shí),,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(huì)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(shí)間最長,,是非常好的阻燃添加劑。比較五種無機(jī)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(shí)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(qiáng)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(duì)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(duì)含有GA4型號(hào)濕法絹云母的乳膠涂料進(jìn)行600小時(shí)人工老化對(duì)比實(shí)驗(yàn),,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(jí)變?yōu)?級(jí),,粉化由3級(jí)變?yōu)?級(jí)(無粉化),,但絹云母不適用高光外墻乳膠涂料對(duì)涂料明顯的消光作用。
              
   以上僅舉幾個(gè)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(jìn)提高涂料性能和功能作用,。



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