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涂料工业运行概况与对粉体材料应用实践

信息来源:paintkey.com  时间:2007-12-29  浏览次数:167

  1 我国涂料行业基本状况??
  我国涂料行业近几年来发生了深刻的变化,经济运行速度迅速地加快,步入了发展快车轨道,产量年年不断增加。2006年涂料总产量突破500万吨大关达到了508万吨,比上年同期404万吨増长了25.6%,平均以年10%以上速度在增长。涂料产品销售收入达963亿元,比上年同期741亿元増长了30.04%,利润66亿元,比上年同期44亿元増长48.06%,自2003年涂料突破240万吨大关以后,我国涂料产量仅次于美国,居世界第二位。??
  涂料工业凸现了几个特点:产量增加势头加快、地域或企业的集中度在提高,80%涂料产量集中在珠江三角洲、长江三角洲、环渤海地区。工业涂料相对集中在长江三角洲,家装装饰涂料相对集中在珠江三角洲,它们为行业集中度,品牌整合提供良好的经济基础。???
  我国涂料按其用途可分为三大类,即工业涂料、建筑涂料和特种涂料按成膜物分类现实际为17大类按介质分散相分为溶剂型、水性、粉末、高固体分、无溶剂型涂料。??
  从国家统计局颁布的2006年涂料产量508万吨,其中前五位省市分别为广东139.84万吨(27.54%)、江苏76.63万吨(15.09%)、上海73.39万吨(14.45%)、山东46.18万吨(9.09%)、浙江36.65万吨(7.22%)共占涂料总产量73.39%,在可统计到涂料生产企业前20家的产量,它们分别是:立邦涂料(上海、廊坊、广东)25.41万吨、中涂化工(上海、广东)12.53万吨、卜内门(上海、广州)11.72万吨、嘉宝莉化工11.70万吨、海虹老人牌涂料(昆山、深圳、烟台)10.30万吨、华润涂料10.26万吨、阿克苏诺贝尔(东莞、嘉兴、广东)10.10万吨、中远关西(上海、天津)7.66万吨、山东乐化7.05万吨、上海国际涂料5.85万吨、东莞大宝化工制品5.73万吨、湖南湘江涂料4.51万吨、山东昌裕4.51万吨、常州光辉4.34万吨、重庆宏漆4.33万吨、河北晨虹4.23万吨、广州珠江化工3.74万吨、深圳天健3.72万吨、上海涂料公司3.51万吨、PPG(天津)3.50万吨。??
  2 有代表性用途的溶剂型涂料基本情况与发展趋势??
  2006年涂料总产量508万吨中,油漆部分(含溶剂型、粉未涂料、无溶剂型等)352.40万吨,其中溶剂型涂料约占五分之四达300万吨??
  (1)汽车涂料:它是代表涂料工业最高技术水平和发展方向。目前国内外仍以溶剂型涂料为主导产品,尤其汽车罩光漆全是溶剂型涂料。中国汽车产量以20%速度在增长,2006年600万辆原装车,另有保有量2200万辆汽车,需汽车漆28~30万吨,其中原装车需21万吨涂料改装车、车辆维修修补漆需7万吨,除其中6万吨水性电泳底漆外,需溶剂型汽车漆21万吨。由于目前汽车漆以溶剂型涂料为主(溶剂排放量大),它占涂层厚度70~80%,面对溶剂排放对全球环境质量的恶化,一方面各国都在制订限制的VOC的排放量,另一方面加强水性化的中涂、底涂、面涂等品种的开发和产业化加大高固体分、粉末涂料在汽车上的应用,力图改变溶剂型涂料在汽车配套涂层占70~80%的统治现状。我国也不例外,迫在眉睫,必须改变这一现状。???
  (2)防腐涂料:目前仍以溶剂型涂料品种为主。主要有三大类专用涂料,它们是船舶涂料、集装箱涂料、工业防腐涂料(油罐、输油、输气管道、化工、冶金等工程),2006年产量分别为15万吨、12万吨、25万吨。国际跨国涂料公司在我国独资、合资建厂占产量60~70%,如阿克苏诺贝尔、式玛卡龙、佐敦、关西、杜邦、海虹老人等公司。今后一段时期,上述三大类专用涂料仍保持溶剂型涂料品种。按环保要求总的方向,必须发展无公害或低公害水性、高固体分、无溶剂、粉末防腐涂料。??
  (3)卷材涂料:目前仍以溶剂型涂料为主,按现有30多条预涂卷材生产线需卷材涂料8万吨左右。??
  (4)木器涂料:由于目前水性木器涂料的质量和价格等原因,无法与溶剂型木器涂料相比拟,一时尚未形成产业化,其市场化还很“冷”,仍以溶剂型涂料为主。2006年产量60~70万吨,其中聚氨酯、聚酯木器涂料42万吨左右,硝基木器涂料8万吨。按我国房地产业以20%速度在增长,家装装饰普及化,2006年建筑物竣工面积25亿平方米,推算内墙面积60亿平方米,可知就需内墙乳胶涂料需120万吨,而内部木质装饰装修所需木器涂料将不低于内墙建筑涂料需求量1/3,即40万吨左右,由此可见加上家具装饰涂料,每年木器涂料需求将保持70万吨左右。??
  通用溶剂型涂料,2006年产量140万吨左右。综合上述2006年油漆类的产量,仅溶剂型涂料300万吨,其余为粉末涂料、水性涂料、高固体分涂料。除粉末涂料有近30万吨产量外,工业水性涂料、高固体分涂料产量份额比较低。??
  3 我国建筑涂料发展状况?建筑内外墙涂料主要是水性乳胶涂料。建筑涂料(内外墙)产量尽管快速增长,但区域发展不平衡。2006年建筑涂料155.40万吨,前四位为广东38.58万吨、上海29.32万吨、江苏20.94万吨、河北13.15万吨。分别占建筑涂料的24.82%、18.86%、13.47%、8.45%,前四位省市之和占建筑涂料总产量的65.60%,前50位的企业的产量为82.72万吨占建筑涂料总产量的53.22%。万吨级企业有37家,产量72.32万吨,占建筑涂料总产量46.52%,其中7家外企独资企业产量34.46万吨,占建筑涂料总产量22.17%(上海立邦8.35万吨、廊坊立邦10.06万吨、广东立邦0.49万吨、上海ICI6.83万吨、广东ICI4.89万吨、广东AKZO2.05万吨、上海STO1.79万吨)华润、中华制漆、嘉宝莉等10家万吨级企业的产量25.71万吨,占建筑涂料总产量16.54%。建筑涂料产业的企业集中度不断提高,大企业占主导了市场并具有自主创新核心技术。涌现一批具有实力的品牌和企业,如获2005年八个中国名牌的品牌与企业有:广东华润涂料公司“华润牌”、江苏大象东亚制漆公司“大象牌”、莆田三江化学公司“三颗树牌”、广东嘉宝莉化工公司“嘉宝莉牌”、中华制漆(深圳)公司“菊花牌”、深圳大中化工有限公司“紫荆花牌”、海虹老人涂料(深圳)公司“海虹牌”、南宝树脂(昆山)公司“南宝牌”。从以上可以看出建筑涂料产业在规模、品种、技术等方面已步入成熟期并向前发展。??
  二 粉体材料在涂料中的作用?涂料用粉体材料包括体质颜料、防锈颜料、着色颜料、特殊颜料、功能颜料。其中体质颜料是粉体颗粒体系一大分支。由于体质颜料的粒径、粒子形状、吸油量、密度自身的特性或经过改性后发生特有特性都对涂料产生了一定的作用与影响。尤其超细粉体材料直到纳米级材料对涂料产生了更明显的作用,大致有以下作用:?
  1 可以高效利用颜料的遮盖力作用?
  2 可以增加涂料的固体含量,控制涂料中有害挥发性有机化合物(VOC)的限量?
  3 可以提高涂料的耐擦洗性?
  4 可以控制涂料光泽大小?
  5 可以控制涂料体系的沉降性可以提高涂膜的拉伸强度?
  6 可以调节涂料体系粘度?
  7 可以提高涂料的耐磨性和防滑性?
  8 当涂料配方中颜料体质浓度小于临界颜料体质浓度时,可以提高涂膜的干遮盖力?
  9 可以作为涂料的补强和增量剂?
  10 可以提高涂料的附着力?
  11 可以提高涂料的耐沾污性和耐腐蚀性?
  12 可以控制水性乳胶涂料的PH值的缓冲剂?
  13 可以提高涂料的手感?
  14 可以提高涂料的湿感和干感时的硬度。??
  三 粉体材料在涂料中的应用实例?
  1 体质颜料(重钙、轻钙、高岭土等)可以提高乳胶涂料的“干遮盖力”效应,替代部分钛白粉使用量(即称为对比率或遮盖率)从而降低制造成本。??
  乳胶涂料中主要原材料成本份额?原料原料价格差价倍数/kg密度(g/cm3)成膜涂料中原料价格差价倍数/kg?体质颜料12.61?乳液5~101.1~1.28?钛白粉20423?由于乳胶涂料主要用于建筑物内外墙水泥基混凝土墙面上,涂膜呈现是无光和低光(丝光),所以乳胶涂料配方设计原则,一般颜料体积浓度(PVC)比临界颜料体质浓度(CPVC)大得多,故以最少用量的白色颜料钛白粉获得满意的干遮盖率是涂料设计者追求经济成本的目标,也是充分发挥体质颜料“干遮盖力”的能力效应有的用武之地。??
  在乳胶涂料中,钛白粉颜料所占成本最大、其次乳液、最小是体质颜料,但钛白粉折射率2.71,而体质颜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,随着涂料干燥过程中,孔隙间空气折射率为1,由于含有孔隙产生了新的界面——空气乳液、空气颜料体、质料,一些颜料、体质颜料粒子被空气包围,而不被乳液润湿,此时就可以利用调整配方中的颜料与体质颜料的比例,利用体质颜料载体均匀分散钛白粉颜料颗粒于涂膜体系中,有效体现并提高整体遮盖力效应,从而降低按原设计要求所需钛白粉使用量,在不降低涂膜性能前提下,达到降低涂料制造成本的目的,有的放矢利用了体质颜料在涂料体系中的作用。??
  2 纳米二氧化硅在涂料中的应用?改性纳米二氧化硅为絮状网状准颗粒,有高活性含不饱和残键羟基,比表面积大。目前选用多孔二氧化硅的技术规格:?SiO2(干基)%≥99.5?比表面积㎡/g350~400?PH(5%水悬浮液)6~7?吸油值g/500g320?粒径㎜10~40?灼烧减量≦4?(1)改性纳米二氧化硅在苯丙乳胶内外墙涂料中的应用?由于改性纳米多孔二氧化硅纯度具有三维结构,比表面积大,表面严重的配位不足,表现出极强的活性,且粒度分散窄,纳米粒子在充于颜填料粒子之间,造成具有大的吸附性,使它与乳液界面形成一层进行应力转移构成强大相互作用。??
  当纳米二氧化硅添加1.5~2%于白色基础漆中,其复合纳米涂料有良好的触变性和分散稳定性,并大大提高了涂膜的致密性、韧性、硬度、耐擦洗性、耐粘性和耐候性。经试验比较,该乳胶涂料的主要性能指标,附着力由原3级提高为1级,硬度由HB提高到2H,耐水性由96小时提高到120小时,耐碱性由84小时提高达96小时,耐擦洗性由1000次提高达5000次。在200W紫外灯连续照射60天,粉化程度可从90%降低至20%。??
  (2)改性纳米二氧化硅在水性塑料涂料中的应用?目前一般水性乳胶塑料涂料,由于乳液交联度不足,使涂膜硬度低,耐酒精擦洗次数低,当加入1%的改性纳米二氧化硅于核壳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,耐温性由70℃增至大于100℃,其原因是改性纳米二氧化硅的表面活性羟基与核壳乳液的端基反应形成网络结构,增加乳液的交联密度,从而提高水性塑料涂料的综合性能。??
  3 硅灰石粉料在膨胀型乳胶防火涂料中的应用?防火乳胶涂料中除阻燃剂及乳液对防火性能重要外,使用填料虽比例不大,但在防火乳胶涂料中选用硅灰石、氢氧化铝、空心微珠在配方中分别占5%、2%、4%作为填料,其中硅灰石起涂膜的骨架作用,氢氧化铝起阻燃抑烟降温,空气微珠起炭层强度作用。经过对填料品种进行筛选实验比较:??
  不同填料对耐火实验结果?填料名称发烟量膨胀高度/cm炭层质量耐火时间/分?碳酸钙多8.2中间为大泡状8?高岭土少量6.3中间为密实蜂窝状20?滑石粉多3.5中间为密实蜂窝状13?硅灰石少量7.3中间为密实蜂窝状21?氢氧化铝少量5.1中间为密实蜂窝状28?从上表中加入CaCO3虽然膨胀高度较高,增加火焰与钢板的距离,但由于中间大泡状,而不是均匀致密的蜂窝状炭层,隔热效果不好,耐火时间短,故不宜采用滑石粉膨胀高度虽比CaCO3高,但炭层蜂窝状,防火效果优于CaCO3。??
  炭层防火效果相同的高岭土、硅灰石,膨胀高,最高为硅灰石,其次是高岭土,滑石粉最低耐火时间次序是硅灰石高岭土滑石粉,这说明炭层达到蜂窝状时,膨胀高度越高,隔热防火效果越好,当然炭层也不能过高,否则会导致炭层与钢板间的脱离,起不到防火的作用。??
  上表中含有Al(OH)3涂层发烟量最少,尤其耐火时间最长,是非常好的阻燃添加剂。比较五种无机填料顺序是:Al(OH)3硅灰石高岭土滑石粉CaCO3,因此把Al(OH)3作为阻燃剂配合硅灰石是最理想的,以配方中硅灰石5%,Al(OH)32%是最理想的填料层,耐火时间最长,发烟量最少。??
  4 绢云母(白云母)在建筑外墙乳胶颜料中的应用?绢云母属硅酸盐薄片状具有极强的消光屏蔽功能,可以吸收80%以上的紫外线接近于钛白粉对紫外线吸收率,耐磨性、绝缘性好,化学稳定性好、耐酸碱、抗透水性。当在外墙用乳胶涂料中加5%,可以提高涂层耐候性,延迟涂层的粉化、变色、龟裂,增加涂膜的硬度和韧性。不含和对含有GA4型号湿法绢云母的乳胶涂料进行600小时人工老化对比实验,其老化性能,外观由起泡剥落提高为不起泡剥落、无裂纹,变色由2级变为1级,粉化由3级变为0级(无粉化),但绢云母不适用高光外墙乳胶涂料对涂料明显的消光作用。???
  以上仅举几个例子,说明体质颜料不仅仅是当作填充料作用,降低涂料制造成本外,而且特殊加工的体质颜料在涂料中起改进提高涂料性能和功能作用。
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