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加大技術革新力度助推裝飾涂料環保性
2011-8-9 來源:慧聰網
關鍵詞:裝飾涂料 水性涂料 氟樹脂 納米材料

    裝飾涂料主要是裝飾和保護建筑物外墻面,使建筑物外貌美觀整潔,從而達到美化城市環境和給人清爽空間的目的。同時也能夠起到保護建筑墻面的作用,延長其使用壽命。建筑裝飾涂料大致可分為外墻涂料和內墻涂料。外墻涂料的特點是用于涂刷建筑外立面,所以最重要的一項指標就是抗紫外線照射,要求達到長時間照射不變色。外墻涂料還要求有抗水性能,要求有自滌性。漆膜要硬而平整,臟污一沖就掉。內墻涂料的優點是施工簡單,有多種色調,宜在其上點綴各種裝飾品,裝飾效果簡潔大方,是應用最廣泛的內墻裝飾材料。
    裝飾涂料作為涂料工業中的一大類,近年來得到突飛猛進的發展。隨著環境的惡化,社會生活風尚的引導,人們在不斷追求“綠色、環保、低碳”的生活方式。這些人被稱為“樂活族”,“樂活”英文單詞的第一個字母組成了“LOHAS”這個新詞匯,直譯過來就是“健康永續的生活方式”。因此,作為與人們生活息息相關的涂料產品更是應該符合健康、綠色、環保、低碳的理念。近年來,通過媒體的大量宣傳,我們知道了涂料中可揮發的有機化合物對于環境及人體的危害是多么強大,也知道了水性涂料相對于傳統溶劑型涂料能極大地減少VOC的排放,可有效降低了對環境的影響。還有助于降低職業病發生的潛在機率,減少火災風險和儲存隱患,簡化及降低企業通風,水處理等方面的流程及成本等。但目前來看,中國水性涂料的發展似乎遇到了些許阻礙,主要表現在政策法規的完善、技術革新的加強以及大眾認知的普及這三方面。

    政策法規

    回顧歐美等國的水性涂料發展歷史,政策法規在其中扮演了至關重要的角色,相繼出臺的嚴厲政策法規迫使很多的涂料企業不得不進行產業升級,走上水性化的道路。相反,由于政策法規的不完善使得涂料企業沒有真正重視水性涂料的發展,而企業的短視會造成對水性涂料市場的投入不大,從而不能影響消費者實現最終的購買行為,而消費者的行為又會影響政策規范制定者及企業對水性涂料市場的判斷。
    在過去,我國實施的涂料行業法規對環保概念的體現就很有限,所實施的一些法規都已經過時。然而近兩年,我國政府也積極采取措施,對過時的標準進行了修改的完善,比如:2009年9月1日實施的GB18583-2008《室內裝飾裝修材料膠粘劑中有害物質限量》、2008年10月1日實施的GB18582-2008《室內裝飾裝修材料內墻涂料中有害物質限量》及正在報批過程中的GB18581-2008《室內裝飾裝修材料溶劑型木器涂料中有害物質限量》均是我國在標準工作中所做積極努力的表現。

    技術革新

    有了政策標準的助推外,我國涂料生產企業的水性化技術水平也是所有業內人士和消費者關注的課題。相對于國外涂料企業來說,我國涂料企業相對規模較小,對水性化技術的掌握與大型企業或國外涂料企業還有很大差距,隨著消費者對涂料環保性要求越來越高,國內大中型企業現在正投入力量,提高研發能力,積極與高科技接軌。我國對于水性涂料高性能的主要技術開拓體現在以下幾方面:
    1、乳液合成技術的新進展
    涂料性能的最基本決定因素是成膜物質。水性涂料高性能化的最基本決定因素自然是成膜物的乳液粘結劑。為實現水性涂料高性能化,近二三年中,國內外的水性涂料用乳液合成技術上的主要技術進展在以下方面:
    無皂乳液聚合技術——為乳膠涂料從根本上改進其耐水性提供了技術與基本物質基礎。
    自交聯技術——為改進涂料涂膜硬度以增加其耐沾污性和抗老化性提供了可靠的技術途徑。
    核殼結構與互穿網絡技術——為調和乳膠涂料低溫成膜性和高溫抗沾污性矛盾及大幅度降低乳膠涂料的有機揮發物配入提供了有力的保障。
    多種功能團改性技術——如有機硅聚氨酯等不同單體改性丙烯酸聚合乳液及氟硅乳液一大批高性能乳液的出現,為不同性能要求的涂料配制提供了膠結材料,為開發相應的高性能涂料提供了物質基礎保障。這些技術與產品在這二、三年中迅速地經國外公司、國內的合資公司到國內的銷售公司、生產公司、形成技術擴散,逐步擴大應用。
    2、高性能助劑、高分散技術與設備的開發應用
    成膜粘結劑是涂料的基本物質基礎;恰當的助劑應用是制備性能優良的涂料的關鍵技術點,高分散技術與設備是高性能涂料制備的工藝保障。這是涂料產品制造的三個主要技術環節。
    涂料助劑品種繁多,是高技術機密性的精細化工產品,其生產應用涉及的技術面廣。過去由于國內涂料廠家生產技術條件有限,對此不夠重視或難以重視,近年已有較大改觀;眾多的國內外專業助劑生產公司大量推出助劑新產品,并為銷售其產品而對涂料生產廠家大大加強了技術服務力度。我們從涂料技術開發與服務角度也在不遺余力地宣傳:涂料助劑要用得恰當,用得精。不能以簡單的價錢、用量分好壞,要以恰到好處為原則。這些需要精細的研究試驗。助劑生產廠家的產品服務和銷售服務是代替不了涂料生產廠家的產品開發試驗的。由于不同成膜物質和大量助劑品種上的不斷推陳出新,憑一個配方開涂料廠的年代確實已經成為過去。
    涂料還有一個重要組分就是顏填料。隨著超細填料的普遍使用,一些新的分散技術與設備在涂料生產中得到應用。最典型的是高剪切乳化系統取代過去涂料生產常用的高速攪拌分散—研磨—調整的工藝流程,連續流態工藝取代間歇工藝。新工藝與新設備的采用,大大提高了對于涂料配制至關重要的物料分散性,在提高產品性能和質量保障的同時,大大減少了先前工藝的多次清洗造成的物料損失和廢水污染處理負擔。
    3、氟樹脂及其涂料技術
    氟樹脂因其分子結構中的氟碳原子間的強力結合形成的氟碳鍵的極高鍵能和氟碳鍵的空間效應對氟碳聚合物中的碳碳鏈形成特殊保護,而具備極為獨特的優良機械性能和極強的抗老化性能,因而氟樹脂做成的塑料被稱為塑料王。利用氟樹脂的這一獨一無二的特性制作的涂料,眾所周知的便是不粘鍋及不沾油排油煙機的表層不粘涂料。最主要的是用其不沾油不沾水的表面能特性。因其不沾而帶來的弊處是難粘結、難涂覆,要使用高溫烘烤的辦法涂覆。將氟樹脂做成涂料用于建筑涂料涂裝,始于美國,是用高溫烘烤的辦法涂覆的。在鋁合金板上做成幕墻,耐沾污、抗老化性極好,但極貴,又不能用于現場施工。日本人后來將其改造成常溫可涂的雙組份反應固化型涂料,可用于現場施工。國內前幾年開始開發此涂料,并被稱為氟碳漆投入市場。但因其用油性有毒溶劑配制,污染環境,且涂層不透氣,而且是雙組份產品,現場攪拌,施工不便,因此近年來重點進入單組份和水性化的開發。筆者及研究組已在水性化開發方面取得了重要研發成果,申報了中國專利,并獲有自主知識產權。本項技術成果推介后,反響較大,近一年來開發水性氟樹脂,氟樹脂涂料的進程明顯加快。
    4、納米材料與納米技術應用
    納米材料與納米技術是近年利弊參半的炒作進入平常百姓話題的一個高新技術概念。納米材料和納米技術確有其神奇之處,納米粒子具有小尺寸效應、大比表面積與界面效應、量子效應、宏觀量子隧道效應等,只有將這些效應真正發揮出來,真正達到較之為的“納米效應”,其神奇之處乃現。能為涂料有可能利用的納米效應主要有:小尺寸效應、大比表面積、界面效應與量子效應。
    小尺寸效應——如涂料常用的顏料鈦白粉Ti02和氧化鐵Fe0X,通常已視為微細、超微細的粉體,其粒徑在微米(μm)級范圍內越細、遮蓋力越高。有資料介紹,TiO2粒徑達到最短波長可見光的半波長,即0.2μm左右的水平,其遮蓋力最高。而當其粒徑再細至納米(nm)級(1~100nm,1000nm=1μm),其對可見光完全透明,變成全無遮蓋力。Fe0X亦如此。還有SiOX,在微米級,對紫外光無明顯吸收與反射,而達到納米級,則有明顯的吸收與反射屏弊作用。這些特性就可以用來做無機透明顏料用于涂料,大大提高有色涂料的抗老化性。
    大比表面積界面效應——粉體材料粒徑尺寸從數微米細至數納米,比表面積從約1m2/g降至450m2/g。每個粉體表面積原子數占粉體原子數的比例從1%增至>80%。這個變化將導致粉粒表面活性大大提高,在涂料中與成膜膠結物的結合力大為改觀,便出現了小分子無機填料對高分子有機物同時增硬又增韌的奇特現象(一般微米級填充增硬時會隨之降韌)。由此,便可大大改進涂料的涂膜性能。
    量子效應——當粉體進入納米級,粒子尺寸小至某一值時,原子鍵價狀況改變,電子能級由連續變為離散,分子軌道能級能隙變寬而呈量子化,將導致一些粉體的光量子吸收催化特性。所謂納米材料在光的作用下催化,殺菌正是這一特性的體現,由此可以制作殺菌和降解有機物的清潔型涂料。
    5、建筑涂料與防水功能融合
    由于建筑涂料耐水耐污耐久功能要求的提高和建筑立面防水問題日益被重視,建筑涂裝與防水功能的融合日益明顯,尤其是建筑物隔熱保溫要求的提高,內外保溫層的廣泛使用,保溫層的防水與裝飾保護對涂料的依賴日益增加。由于近年涂料耐久性的顯著提高,建筑方面對防水涂料的使用信心大為增加;另外,由涂料技術發展促進開發出了一批對水泥混凝土容忍性好的彈性樹脂乳液,使得聚合物水泥混凝土類涂抹型防水材料有了長足的進步,加之對防水材料的無毒化、水性化、淺色化要求提高,使得建筑防水出現了剛性防水柔性化、柔性材料高彈化,尤其是立面防水與建筑裝飾涂裝近乎融于一體。這種趨勢正向室內、屋面和地下擴展。

    提升消費者認知度

    從上述可見,我國在政策和技術革新方面都有著積極的舉動。除此兩項之外,提升消費者的認知度也是一個相當重要的環節。我國油性木器漆的施工工藝已經非常成熟,由于油性木器漆的各種性能已經在人們心中根深蒂固,與水性漆某些不夠完美的性能對比,人們仍舊選擇油性木器漆作為施工首選但無可否認的是,水性涂料取代溶劑型涂料是工業和社會發展的必然趨勢。當然這種取代不是一朝一夕的事,需要全世界的涂料工作者不懈的努力和推廣。在漫長的過程中,各個環節都要面臨很大的挑戰,產品研發、產品推廣、產品施工,需要各階段人群態度的轉變,配方的轉變,設備的轉變,施工工藝的轉變等等,即是整個水性漆產業鏈與油性漆的不同,均要涂料企業進行綜合考量。涂料水性化不是一蹴而就的事情,是需要經過長期發展的過程,被消費者熟悉并最終接受。
    雖然我國已經躋身涂料第一生產大國,但人均使用量依舊很低,消費者對水性漆的產品性能并不了解,裝修過程中,更多的是聽從油漆工建議,選擇涂料產品進行涂刷。同時由于我國涂料企業規模較小,不具備普及推廣產品的投資能力,也導致水性漆在推廣中乏力,不能直面消費者。因此,涂料需要潛移默化向消費者滲透水性漆對于健康和環保的重要意義,拉動整個產業鏈的運轉。利用不同的推廣方式,讓消費者真正了解水性漆的涵義,以縮短中國涂料工業與世界先進國家之間的差距,讓消費者感受到真正的“健康、環保、安全”。

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(藍劍)
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