一、经济发展的需求是涂料行业和涂料工艺进步的原动力
涂料对底材的保护、装饰功能早已为人所知,人类使用天然树脂成膜制备和使用涂料的历史可追溯到7000多年前。中国的大漆和桐油装饰的漆器在2000多年前的汉朝就已达到相当高的水平,后来传入日本,成为传统漆器工艺品。天然沥青、阿拉伯胶、蜂蜡等曾被古埃及、古希腊、古印度等作为成膜物制备涂料。由于生产力发展的限制,古代涂料主要用于木材、竹器的装饰和保护,涂料用量和生产长期处于手工作坊形态。欧洲工业革命以后,人类生产力空前解放,大量钢铁材料的应用对防腐涂料的性能和用量提出前所未有的要求,汽车工业的发展要求配套高装饰和高性能的汽车涂料,房地产业的兴旺剌激了建筑涂料的发展等,与此同时化学工业的发展为涂料提供了新型成膜物和原材料,至19世纪末在欧美涂料行业初步成型。世界排名前五十位的跨国涂料公剖中许多都创立于那个年代。第二次世界大战后的半个世纪是世界经济快速发展期,也是涂料行业跨越式发展和逐步成熟期。建筑涂料、工业涂料和特种功能涂料上千种涂料产品涵盖了国民经济各个部门,进入千家万户,包括木材、金属、混凝土、玻璃、纺织品、纸张等各种底材。据统计,1996 年全球涂料产量达2300万吨,2005年我国涂料产量达380万吨,美国600万吨。近十年来,我国涂料以高于国家GDP增长速度的增速快速发展,尤其是经济发达的珠江三角洲和长江三角洲占有全国涂料产量的70%。我国目前人均消费涂料量不足发达国家的1/10,涂料行业具有巨大的发展空间。快速增长和变化的市场,日趋多样化和个性化的市场需求永远是涂料工艺进步的原动力。
二、科学和技术进步是涂料工艺发展的推动力
近代有机化学、高分子化学、物理化学和材料科学的发展为科学认识涂料奠定了理论基础。聚合物工艺学迅猛发展为涂料行业提供了品种齐全的合成高性能成膜物,从常规的醇酸、酚醛、环氧、聚氨醋、乙烯基树脂、聚酯到有机硅、氟碳树脂等,而且新的功能树脂还在不断涌现。无机化学、表面化学和表面物理学以及无机工艺学的进展为涂料行业提供了高性能、高分散性的颜料和填料。有机合成工艺学的技术发展推出高着色力、耐高温、耐候、耐介质的有机颜料。而助剂的开发和应用是涂料工艺发展的里程碑之一,极大地改进了涂料和涂层的性能。因此,新材料科学的发展推动和引导涂料行业向离性能、高装饰和功能化方向前进。
人们对涂料体系流变学、涂料附着机理、涂料成膜机理和反应动力学、涂层失效机理和评价方法等应用基础研究的不懈努力也不断加深对涂料工艺学的科学理解,同时将推进涂料技术进步。
三、涂料工艺与涂装工艺相互促进
通常将涂料开发和制备技术称为涂料工艺,属于精细化工领域;涂料施工应用和涂装称为涂装工艺,属于工程领域。从提供高质量涂层,服务用户的现代涂料涂装整体观出发,涂料工艺与涂装工艺的发展紧密相关。涂料必须具备必要的施工性能以满足施工工艺的要求,尤其是OEM流水线涂装,涂装性能某种意义上甚至比技术性能更重要。工业和特种涂料涂装行业历来高度重视涂装工艺的研发。
涂装工艺的革新和发展极大地驱动涂料工艺的技术进步。卷材涂装线的速度由每分钟几十米提高至lOOm/min以上,要求卷材涂料具有更快的干燥速率。汽车涂装工艺调整和对高质量涂层的要求促进了厚膜型阴极电泳漆的发展。家具制造和涂装工艺的革新拓展了紫外光固化涂料的应用范围。造船工艺整体改革促使船舶涂装在造船总成本和制造周期所占比重大幅度上升,对低处理表面涂料的需求迫切。还有高压水除锈工艺的推广催生了配套的防闪蚀涂料的开发应用等。正在研发的新型涂装工艺需要同步开发配套涂料。
相应的环境友好型水性工业涂料、紫外光固化涂料、粉末涂料、无溶剂涂料以及聚脲喷涂弹性体等的应用与相应的涂装设备开发、涂装工艺和涂装线设计紧密结合,相互促进。
四、符合可持续发展战略和法律法规要求
可持续发展战略要求社会经济与环境协调发展,绝对不能以牺牲环境作为代价。同时要求最大限度地合理使用资源,促使资源的循环使用。涂料产品作为消耗品,尤其是传统的低固体分溶剂型涂料面临巨大的挑战,必须彻底地变革才可能符合可持续发展战略的要求。节省资源、提高效率是发展的基本要求。采用高效率静电喷涂、高压无气喷涂减少废弃物,单层或厚膜涂装节约原材料。制漆、涂装、成膜全过程中开发节能工艺,例如降低成膜温度、提高分散效率等。其中开发应用可再生的天然资源,例如植物油和醇酸再度引起人们的重视。环境友好型涂料的开发随着环保法规问越严格已成为涂料工艺发展的主流方向。履行蒙特利尔保护大气臭氧层国际公约,斯德哥尔摩禁止使用永久性化学污染物公约,国际海事组织禁止生产和使用三丁基锡船底防污涂料等国际公约,VOC、HAPS法规,对甲醛、氨、放射性物质放射量限制,以及重金属含量的限制成为开发高性能、高装饰和功能化涂料的前提。必须在强化科学发展观的同时,大力宣传和提倡科学消费观,不要片面追求涂料的高性能。
涂料及涂层在涂装过程中的废弃物的处理在发达国家都有严格的法规,不能对环境造成污染。这就要求从涂料开发就应将无害化的要求置于重要位置,开发生物可降解的成膜物,选择无毒颜料,适当回收和处置表面处理产生的有害旧涂层(含铅,含有机锡的防腐、防污涂层等)也是人们面临的挑战。
涂料工艺发展的推动力
0 评论