绿色涂料

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绿色涂料的应用

摘要：文章介绍了新型绿色环保涂料较之传统涂料所具有的一些新性能，以及新型绿色环保材料的优点，同时对绿色环保涂料中的水性涂料、粉末涂料等进行了比较详细的介绍。

关键词：绿色涂料；性能；水性涂料；粉末涂料 正文：

引言：20机世纪70年代以前，几乎所有的涂料都是溶剂型的。70年代以来，由于溶剂的昂贵价格和降低VOC排放量的要求日益严格，越来越多的低有机溶剂的涂料得到了大发展。随着国家环保体制的日益完善，随着人们的环保意识的不断深入，环保涂料必是大势所趋。在我们通用涂料中含有强烈的致癌物——苯、甲苯和二甲苯，装修可能带来污染成为广大使用者极为担心的问题。而且它还含有一些其它有害物质，这种状况会越来越阻碍非环保类涂料的市场进入。溶剂型或油性涂料则具有强烈的刺鼻气味，且易燃、易爆，施工及运输过程中一旦操作不慎，后果不堪设想。而且传统涂料比较单一，功能不健全。而绿色环保涂料无毒无害，不污染环境且不会危害人体健康。“绿色涂料”中的水性涂料、粉末涂料、高固分涂料等的研究、开发应用，促进了涂料工业的健康发展。内容：

绿色涂料具有相当好的性能：

（一）绿色涂料是一种无机涂料，而无机涂料的基料材料往往直接取于自然界，相对于一些有机涂料基料来说，无机涂料基料的生产及使用过程中对环境的污染小，产品多数是以水为分散介质，无环境和健康方面的不良影响，因此绿色涂料无毒无害而且不会危害人体健康。

（二）绿色环保一般为水性或水乳性物质，无异味，不燃烧，施工及运输不需要特别要求。

（三）绿色环保涂料大都是新型外保温建材。在墙体结构中，特种胶泥将墙体与基材紧紧地结合在一起，不会分离。绿色环保涂料的高弹性和防水作用，不仅能使其涂层很好地密闭保护墙体，墙体上会沾染灰尘和种种空气污染物，但一经雨水冲刷就会干干净净，并且色泽的持久性也较之同类产品提高1倍以上，其中性能最好的能保持10年，能使采用它的建筑物的外墙长久地保持其美丽容颜。它具有多功能性，如防霉、防辐射、防紫外线、阻燃等特点。

“绿色涂料”是指节能、低污染的水性涂料、粉末涂料、高固体含量涂料（或称无溶剂涂料）和辐射固化涂料等。以下主要对粉末涂料和水性涂料进行综述： 1水性涂料 1.1 分类

常见的水性涂料主要包括丙烯酸树脂型、水性聚氨酯型环氧树脂型、无机水性涂料、有机硅水性涂料等5类。1.1.1 丙烯酸类水性涂料

水性丙烯酸树脂涂料是指主要用水作分散剂的丙烯酸树脂涂料。它根据树脂在水中的状态分为水乳性、水溶胶和水溶性丙烯酸涂料。将水性丙烯酸树脂通过添加增稠剂、消泡剂、催干剂、防霉杀菌剂、缓蚀剂等助剂即制成该涂料。水溶性丙烯酸树脂可分非离子型和离子型两种，都是通过交联化方式成膜，主要通过加入交联树脂来实现外交联。目前此类涂料主要有水性纸品上光涂料、水性路标涂料、水性木器涂料、水性防锈涂料、水性防腐蚀涂料等品种，具有易合成、耐久、耐低温、环保以及制造和储运无火灾危险等优点，但也存在硬度大、耐溶剂性能差等问题，正向着高性能、低成本、低污染、应用领域拓宽等方向发展。1.1.2 聚氨酯水性涂料

水性聚氨酯涂料包括水溶型、水乳化型、水分散型，按分子结构可分为线型和交联型，都存在单组分与双组分两种体系，其中水性聚氨酯组分一般为胶态分散体（部分溶于水）水性单组分聚氨酯涂料是应用最早的，由于高分子量聚合物不易形成良好而稳定的水分散体，一般水性单组分聚氨酯涂料的分子量或交联度都较低，由此导致了涂料的耐化学性和耐溶剂性不良，硬度、表面光泽度和鲜艳性都较低。近年来水性双组分聚氨酯涂料得到了大量的研究，它由含有活泼异氰酸根的固化剂组分和含有可与异氰酸根反应的活泼氢的水性聚氨酯组分组成，通过分子中两个或两个以上异氰酸根基团与多元醇分子中所含的两个或两个以上羟基之间的加成反应生成氨基甲酸乙酯基团，这一反应导致膜的交联。水性聚氨酯涂料除具备溶剂型聚氨酯涂料的优良性能外，还具有难燃、无毒、无污染、易贮运、使用方便等优点，已广泛地应用于皮革、木材、塑料、纸张、常规金属的涂饰中。随着人们对水性聚氨酯涂料改性研究的深入，出现了水性聚氨酯改性丙烯酸酯树脂、环氧改型聚氨酯涂料、改性聚醚以及改性醇酸树脂等涂料种类，提高了材料性能，降低了成本。1．1．3水性环氧涂料

目前，市场上广泛应用的水性环氧树脂涂料是由双组分组成。其中一组分为疏水性环氧树脂分散体(乳液)，是将水性环氧树脂以微粒或液滴的形式分散到以水为连续相的分散介质中而制得的稳定的环氧树脂分散体系，另一组分为亲水性的胺类固化剂。通过两组分之间的化学交联反应，固化后成网状结构膜。环氧树脂具有优异的金属附着性和防腐蚀性，是目前用于金属防腐蚀最广泛、最重要的树脂之一。它可广泛用作高性能涂料、设备底漆、工业厂房地板漆、运输工具底漆、汽车维修底漆、工业维修面漆等。现已商品化的有水性环氧铁红防锈漆、水性环氧磷酸锌防锈漆、水性环氧富锌底漆和水性环氧云母防锈漆。水性环氧防锈漆性能较市场上常见的苯丙、乙丙水乳型防漆和水性环氧酯防锈漆性能有很大提高，是国外发展最快的水性涂料。经过较长时问的发展，水性环氧防腐蚀涂料已经应用到溶剂型环氧防腐蚀涂料所涉及的领域，国外甚至已将它列入重防腐蚀涂料的范畴。目前水性环氧树脂体系的研究方向主要是寻找更好的固化剂，改善交联度、硬度和柔韧性，缩短固化时间，提高力学性能，扩大使用范围等。1．1。4无机硅酸盐富锌水性涂料

水性无机富锌底漆以硅酸盐等无机物为粘接剂，加入大量锌粉(锌粉质量分数为85％～95％)，制成的底漆是钢铁防护最常用的底漆。据美国航空航天局(NASA)报告，各类富锌涂料中抗蚀性最佳的为水性无机富锌涂料，它在海洋大气条件下的使用寿命至少为25 a J。无机硅酸盐中的硅酸钠、硅酸钾价格低，成膜性好，故用于涂料的多为碱金属的钾盐、钠盐及其混合物。钾离子比钠离子体积大，并带有较弱的电荷，运动稳定且可溶，是锌粉的极好基料，故新一代的水性无机富锌底漆多以硅酸钾为原料并通过提高硅酸钾中二氧化硅与氧化钾的摩尔比(模数)来增强硅酸钾的附着性，提高与锌粉之间的反应速度，缩短固化时间，减少单层涂装及面涂的时间，提高涂层的防锈性。1．1．5水性有机硅涂料

水性有机硅聚合物涂料是新兴的、颇具发展前景的涂料品种之一。目前，有机硅聚合物的种类主要有有机硅单体与乙烯基单体的共聚物、乙烯基硅烷偶联剂单体之间的聚合物及其与其他多种可共聚单体或聚合物的聚合产物等。此外，有机硅具有独特的化学结构和极低的表面能，能够有效地提高水性聚氨酯、环氧树脂的耐水眭、耐倏I生及附着力。国内外水性有机硅聚合物及其改性涂料研究非常活跃。目前，国际上几大主要有机硅材料生产商均已开发出多种水I生含硅聚合物用单体或中间体，对水性有机硅聚合物及其在涂料中的应用进行了深入研究Ll “J。美国道康宁公司早在20世纪80年代就开始了水性有机硅改性醇酸树脂漆的研究，其产品具有优良的户外耐久性，保光性和抗粉化性能可与溶剂型有机硅改性醇酸树脂漆相媲美。2 粉末涂料

粉末涂料由环氧树,t1~／聚酯树Jll~／聚氨酯等和助剂、颜料、填料等经混合、熔炼、磨粉等工艺制成，再高压静电喷涂在工件上，经高温固化而形成涂层。粉末涂料广泛用于各种交通设备、集装箱、家用电器、机电设备、医疗仪器、健身器、农用机械、建筑门窗、园林设施等的装饰性涂装，也可用于化工设备及化工管道、管件等的防腐蚀涂装。2．1分类

近年来，粉末涂料的研究较为活跃，已开发出很多新品种【I-3]o按其成膜物质粉末涂料可分为：环氧树脂型、环氧聚酯混合型、聚酯／TGIC型、聚氨酯型、丙烯酸型等。按功能可分为：室内装饰型、户外耐候型、防腐蚀型、电器绝缘型、防火型、防燃型、导电型等。按涂膜固化方式可分为：常规固化型、低温固化型、高温固化型、紫外线固化型等。按涂膜外观可分为：高光泽型、亚光型、无光型、美术(花纹)型、皱纹型、锤纹型、金属型、金属闪光型等。此外，还开发出小粒径、高耐候性、抗菌性、氟树脂粉末涂料等新品种。2．2优点和局限性

粉末涂料具有传统涂料所不具备的优点，已得到广泛应用_4。J：(1)不含有机溶剂，环保；(2)完全由固体材料组成，原材料利用率可高达98％以上；(3)粉末涂装一次即可得到100～300 p．m 的厚涂层；(4)施工工艺简单，能一次成膜，实现自动流水线涂装，减轻劳动强度，提高工作效率；(5)涂膜力学性能好，耐化学品性、防腐蚀性及电绝缘性等均优于传统溶剂型涂料；(6)生产、施工和贮存运输都比传统溶剂型涂料方便、经济和安全。目前还存在一些局限性，如涂层外观及流平性不如喷涂法的好，工件只限于精度不高的金属制品，同时还需要许多辅助设备、较高温度的加热设备，一次投资较大。粉末施工必须静电喷涂，粉末只能用于金属工件；须高温烘烤成膜，不耐温的木材或塑料以及体积较大而不能进烘炉的工件都不能应用。粉的流平性和光泽度还达不到某些溶剂型涂料的水平，如汽车面漆，在国内还没有可应用的粉末品种。2．3发展趋势 2．3．1微细化

粉末涂料微细化后有以下优点：(1)涂装时可以得到薄的漆膜，且涂膜无针孔、桔皮等弊病，为粉末涂料涂装薄膜化奠定了基础；(2)可以和成蜡技术结合，做成微粒蜡添加剂，用于水性涂料、溶剂型涂料、紫外线固化型涂料及一些活性系统，在油墨行业更有广泛应用；(3)微细粒粉末涂料具有优良的流动性，被称之为“第三流体”，因此可以像水一样喷涂，给涂装技术创造了良好施工条件。2．3．2节能化

粉末涂料不管是热塑型或是热固型，成膜温度均在180～200℃左右，个别在300~350℃，耗能较大，因每降10℃，大约节能l0％。因此，各国都在致力于发展低温或常温固化型粉末涂料。例如，日本东亚公司开发的实用性很强的低温固化粉末涂料，称之阿龙粉末涂料的E203在120℃、20 min条件下固化。又如，美国Ruco公司研制的紫外线固化的粉末涂料，用普通方法施工，在熔融范围内加热液化成膜，紫外线照射下，几秒钟便可固化。2．3．3新品种开发功能化

在以环氧或改性环氧树脂、聚酯、聚氨酯、丙烯酸树脂等，往往引入氟、硅等原子或聚合物，制备出高耐候性或耐高温、防火粉末涂料；加入CrO2或7Fe 2O3、含钻yFe 2O3磁粉，做成磁性粉末涂料，以及加入相应物质制成抗菌、除臭等功能性粉末涂料。

2．3．4新工艺新设备开发连续化

各国对粉末涂料的制备和涂装的工艺及设备的开发都十分关注。美国Ferro公司开发的VAMP法，是粉末涂料制造方法的革命，涂料喷涂使用机器人已成现实，粉末涂料的输送采用密相输送。这些具有高度自动化和连续化的生产工艺、设备，有待更广泛应用。绿色涂料的主要研究方向

当前，绿色涂料主要研究的问题有以下几个方面：

(1)从涂料工业的源头上消除枵染，而不是在末端处理。对溶剂型涂料来说，应当严格禁止使用已在国外有明确规定的有害、有毒溶剂和物质，应大力发展无毒、无害溶剂的新型涂料。

(2)合成方法应具有“原子经济性”，尽量使参加反应过程的原子都进入最终产物。

(3)在合成方法中尽量不使用和不产生对人类健康和环境有害的物质。(4)设计具有高利用率、高效率、高性能、低污染的新型涂料(5)尽量不用有害、有毒的添加剂。

4、展望

研究涂膜质量高、操作简便、节省资源、能源和环境友好的涂料技术，开发水性化、高耐蚀、高固体分化、高性能化和功能化的绿色环保涂料是涂料防护技术今后的发展方向。参考文献：

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