从1996-2012年的16年中,中国建筑涂料产量增加了16倍多,年均增长率约为18.2%。到2012年底,我国建筑涂料继续保持高速增长,产量达480万吨,占涂料总产量的37.8%,同比增幅达28.02%。建筑涂料在涂料市场份额的比例越来越大,正如广东神洲化学工业有限公司执行董事赖耀生所说,十个八个厂根本就吃不下建筑涂料这个大蛋糕。想要在建筑涂料市场里面抢占更多的市场份额,技术的创新与应用显得至关重要。那么让涂料企业起死回生,产生至关重要作用的建筑涂料技术有哪些呢?我们一起来细数。
1.醇酸树脂涂料
自从1927年发明醇酸树脂以来,涂料工业发生了一个新的突破,涂料工业开始摆脱了以干性油与天然树脂并合熬炼制漆的传统旧法而真正成为化学工业的一个部门。它所用的原料简单,生产工艺简便,性能优良,因此得到了飞快发展。
涂料用合成树脂中,醇酸树脂的产量最大、品种最多、用途最广,约占世界涂料用合成树脂总产量的15%左右。我国醇酸树脂涂料产量约占涂料总量的25%左右,已从国外引进了若干套年产4500吨的装置。
用醇酸树脂制成的涂料,有以下特点:漆膜干燥后形成高度网状结构,不易老化,耐候性好,光泽恃久不退;漆膜柔韧坚牢,耐磨擦;抗矿物油、抗醇类溶剂性良好,烘烤后的漆膜耐水性、绝缘性、耐油性都大大提高。
醇酸树脂涂料也有一些缺点,例如干结成膜快,但完成干燥的时间长;耐水性差,不耐碱;醇酸树脂涂料虽不是油漆,但基本上还未脱离脂肪酸衍生物的范围,对防湿热、防霉菌和盐雾等性能上还不能完全得到保证。因此,在品种选择时都应加以考虑。
通常根据油的干燥性质,分为干性油、半干性油和不干性油三类。干性油醇酸树脂由不饱和脂肪酸或干性油、半干性油为主改性制得的树脂能溶于脂肪烃、萜烯烃(松节油)或芳烃溶剂中,干燥快、硬度大而且光泽较强。但易变色。桐油反应太快,漆膜易起皱。可与其它油类混用以提高干燥速率和硬度。蓖麻油比较特殊,它本身是不干性油,含有约85%的蓖麻油酸,在高温及催化剂存在下,脱去一分子水而增加一个双键,其中约20%~30%为共轭双键。因此脱水蓖麻油就成了干性油。由它改性的醇酸树脂的共轭双键比例较大,耐水和耐候性都较好,烘烤和曝晒不变色,常与氨基树脂拼合制烘漆。
不干性油醇酸树脂由饱和脂肪酸或不干性油为主来改性制得的醇酸树脂,不能在室温下固化成膜,需与其它树脂经加热发生交联反应才能固化成膜。其主要用途是与氨基树脂拼用,制成各种氨基醇酸漆,具有良好的保光、保色性,用于电冰箱、汽车、自行车、机械电器设备,性能优异;其次可在硝基漆和过氯乙烯漆中作增韧剂以提高附着力与耐候性。醇酸树脂加于硝基漆中,还可起到增加光泽,使漆膜饱满,防止漆膜收缩等作用。
总之,对于不同油度的醇酸树脂,一般说来,油度越高,涂膜表现出的特性越多,比较柔韧耐久,漆膜富有弹性,适用于室外用涂料。油度越短,涂膜表现出的特性少,比较硬而脆,光泽、保色、抗磨性能好,易打磨,但不耐久,适用于室内涂料。
2.丙烯酸树脂涂料
丙烯酸酯涂料由于性能优良,已广泛用于汽车装饰和维修、家用电器、钢制家具、铝制品、卷材、机械、仪表电器、建筑、木材、造纸、粘合剂和皮革等生产领域。其应用面广,是一种比较新的优质涂料。
丙烯酸树脂涂料是由丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚合物制成的涂料,这类产品的原料是石油化工生产的,其价格低廉,资源丰富。为了改进性能和降低成本,往往还采用一定比例的烯烃单体与之共聚,如丙烯腈、丙烯酰胺、醋酸乙烯、苯乙烯等。不同共聚物具有各自的特点,所以,可以根据产品的要求,制造出各种型号的涂料品种。它们有很多共同的特点,例如具有优良的色泽,可制成透明度极好的水白色清漆和纯白的白磁漆;耐光耐候性好,耐紫外线照射不分解或变黄;保光、保色,能长期保持原有色泽;耐热性好;可耐一般酸、碱、醇和油脂等;可制成中性涂料,调入铜粉、铝粉,则具有金银一样光耀夺目的色泽,不会变暗;长期贮存不变质。
一般地说,相对分子量大的树脂物理机械及化学性能好,但大的树脂在溶剂中溶解性能差、黏度高,喷涂时易出现“拉丝”现象。所以,一般漆用丙烯酸树脂的相对分子量都不是太高。这类树脂的主要优点是:水白色透明、有极好的耐水和耐紫外线等性能。因此早先用它作为轿车的面漆和修补漆,近来也用作外墙涂料的耐光装饰漆。另一主要用途是作为水泥混凝土屋顶和地面的密封材料和用作塑料、塑料膜及金属箔的涂装。
环氧树脂本身是热塑性的,要使环氧树脂制成有用的涂料,就必须使环氧树脂与固化剂或植物油脂肪酸进行反应、交联而成为网状的大分子,才能显示出各种优良的性能。其优点有:环氧树脂分子中苯环上的羟基能形成醚键,漆膜保色性、耐化学品及溶剂性能都好;另外,分子结构中还有脂肪族的羟基,与碱不起作用,因而耐碱性也好。漆膜具有优良的附着力,特别是对金属表面的附着力更强。漆膜耐化学腐蚀性也好。环氧树脂涂料有较好的热稳定性和电绝缘性能。
3.聚氨酯涂料
30年代后期,德国继美国之后制成了尼龙纤维。经过大量糸统的研究,1941年制成了聚氨酯纤维,但其性能赶不上尼龙,然而却发现聚氨酯使用于粘合剂、涂料等,尤其作为泡沫塑料使用。并在五十年代逐渐获得推广应用。
聚氨酯涂料即聚氨基甲酸酯涂料,是指在分子主链上含有相当数量的重复氨基甲酸酯键的统称。聚氨酯中除了氨基甲酸酯外,还有许多酯、醚、脲、脲基甲酸酯、三聚异氰酸酯或油脂的不饱和双键等。然而在习惯上仍统称为聚氨酯涂料。
聚氨酯涂料有一系列的优点:漆膜耐磨性特强,是各种涂料品种中最突出的,因而广泛用作地板漆、甲板漆、纱管漆等;涂料中有些品种(如环氧、氯化橡胶等)保护功能好而装饰性差;有些品种(如硝基漆等)则装饰性好而保护性差。聚氨酯涂料不仅具有优异的保护性,而且兼具美观的装饰性。所以高级木器、钢琴、大型客机等多采用聚氨酯涂料;涂膜附着力强,可象环氧一样,配成优良的粘合剂,因而涂膜对多种物面(木材、金属、玻璃、水泥、橡胶、某些塑料等)均有优异的附着力;涂膜的弹性可根据需要而调节其成分配比,可以从极坚硬的调节到极柔软的弹性涂层。而一般涂料只能制成刚性涂层,而不能具有高弹性;涂膜具有较全面的耐化学品性能,耐酸、碱、盐液、石油产品,因而可作为化工厂的维护涂料、石油贮罐的内衬涂料等;涂料能在高温下烘干,也能在低温下固化。在典型的常温固化涂料中,比如环氧、聚氨酯、聚酯等,环氧和聚酯低于10℃难以固化,而聚氨酯涂料即使在0℃以下也能正常固化,因此施工适应季节长;聚氨酯涂料可制成耐-40℃低温的品种,也能制成耐高温绝缘涂料。涂料的耐高、低温性能可根据需要而调节;聚氨酯涂料涂覆的电磁线,可以不刮漆在熔融的焊锡中自动上锡,特别适用于电讯器材和仪表的装配。这类电磁线浸水后绝缘性能下降很少;可与其它许多树脂复配制漆。根据不同的需要制成许多新的品种。
由于具有上述优良性能,聚氨酯涂料在国防、基建、化工防腐、电气绝缘、木器涂料等各方面都得到广泛应用,产量日增,新品种相继出现,是极有发展前途的品种。
但它也有一些缺点,例如保光保色性差,由甲基二异氰酸酯为原料制成的聚氨酯涂料不耐日光,也不宜制浅色漆。有毒性,异氰酸酯类对人体有害。芳香族异氰酸酯的毒性更大。稳定性差,异氰酸酯十分活泼,对水分和潮气敏感,易吸潮,贮存过程中遇水则不稳定。施工要求高,操作不慎易引起层间剥离、起小泡。有些品种是多包装的,施工麻烦。
乙烯类树脂的原料来自石油化工,资源丰富而价格低廉,同时它有一系列优点:如耐候、耐腐蚀、耐水、电绝缘、防霉、不燃等。大部分乙烯类树脂涂料属挥发性涂料,具有自干的特点。因此其产量比例在涂料总产量中逐渐增加。
4.氯醋共聚树脂涂料
聚氯乙烯的分子结构规整,链间缔合力极强,玻璃化温度高,溶解性差。用醋酸乙烯单体与之共聚,使聚合物的柔韧性增加,溶解度改善,同时保留聚氯乙烯的优点如不燃性、耐腐蚀性、坚韧耐磨等。主要用于化工厂防腐蚀涂料、食品包装涂料、纸张涂料、织物涂料、塑料制品表面涂料、木器清漆、船舶及海洋设备涂料等。
5.偏氯乙烯共聚树脂涂料
聚偏氯乙烯分子结构对称,其耐化学腐蚀性能非常好,但在有机溶剂中很难溶解。常用氯乙烯或丙烯腈与之共聚,制成防腐漆。氯偏共聚树脂可广泛用于与饮食有关(如饮水柜、食品包装容器、啤酒桶等)的涂料中。偏氯乙烯丙烯腈共聚物的气体液体渗透性极低,适合于配制气密性要求高的纸制品和玻璃纸用的涂料。该树脂涂料最重要的用途是作海上运输石油的大型油船的内部油舱涂料。
6.聚乙烯醇缩醛树脂涂料
聚乙烯醇缩醛是聚乙醇衍生物中最重要的工业产品,在适当介质中(如水、醇、有机或无机酸等),聚乙烯醇与醛类缩合可制得聚乙烯醇缩醛树脂。由于它具有多种优良的性能,如硬度高、电绝缘性优良、耐寒性好、粘结性强、透明度佳等,而且主要原料可从石油化工大量生产,因此广泛地应用于涂料、合成纤维、粘合剂、安全玻璃夹层和绝缘材料等的生产中。
7.氯化聚烯烃涂料
氯化聚烯烃树脂,包括氯化聚乙烯、氯化聚丙烯等,是利用石油化工副产的低相对分子量聚合物制成。由于它们具有各种优良的性能(化学防腐性、耐候性、电绝缘性和极高的起始光泽),可以作为涂料的成膜物质。以氯化聚烯烃为基础可以生产出一系列不同用途的涂料,如外用漆、化学防腐漆、船舶漆和热带用三防漆等。
8.过氯乙烯涂料
聚氯乙烯进一步氯化得到过氯乙烯,它保留了聚氯乙烯树脂的耐腐蚀、不延燃、电绝缘、防霉等优良性能,在很多溶剂中可以溶解成黏度低、浓度高的溶液,有利于生产涂料。这类涂料有很多优良性能,但不耐热,附着力差。
9.氨基树脂漆
氨基树脂漆是以氨基树脂和醇酸树脂为主要成膜物质的一类涂料。氨基树脂是热固性合成树脂中主要品种之一。以脲素和三聚氰胺分别与甲醛作用,生成脲—甲醛树脂、三聚氰胺—甲醛树脂。上述两种树脂统称氨基树脂。氨基树脂因性脆、附着力差,不能单独制漆。但它与醇酸树脂拼用,经过一定温度烘烤后,两种树脂即可交联固化成膜,牢固地附着于物体表面,所以又称氨基树脂漆为氨基醇酸烘漆或氨基烘漆。两种树脂配合使用可以理解为醇酸树脂改善氨基树脂的脆性和附着力;而氨基树脂改善醇酸树脂的硬度、光泽、耐酸、耐碱、耐水、耐油等性能。两者互相取长补短。
10.聚酯树脂涂料
聚酯树脂涂料的分类代号是“Z”,它和聚氨酯涂料的主要区别是它的分子中不含“-NH-”基。通常它是由多元醇和多元酸成酯聚合而成。其中用三元醇甘油和四元醇(季戊四醇)制得的改性聚酯树脂属醇酸树脂涂料。这里主要指二元醇制得的聚酯树脂。
把涤纶下脚料溶于苯、酮溶剂中,即可制得强度很高、韧性好、绝缘性好的涂料。
不饱和聚酯涂料,通常是把各个组份分开包装。使用时按比例混合,在引发剂作用下,混合液(醇、酸、引发剂、促进剂)涂层在常温下就能固化成膜。常用封闭层石蜡上浮而导致无光,只要把石蜡打磨掉,再经过抛光,就得到具有美丽光滑的涂层。如Z22-1本器漆属此类。 Z30-1聚酯绝缘烘漆,也是一种不饱和聚酯漆。它是用不饱和丙烯酸聚酯和蓖麻油改性聚酯混合后,再加催干剂、引发剂制成的。
不饱和聚酯树脂涂料的优点是:涂膜 硬度高,耐磨,耐冲击,固体份高;结膜厚,绝缘性好;涂膜清澈透明,保光保色好;无溶剂挥发,避免环境污染;制成的腻子易干燥,且平滑。
有实力的企业每年或者每两年都会运用新技术发布新产品,在涂料的性能上都会有新的进步。在目前的市场竞争中,节能低污染、高性能、环境友好型的环保涂料(水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料、辐射固化涂料)占有越来越大的比例,同样最受消费者欢迎。
另外,仿大理石、仿铝幕墙等质感装饰涂料,也正在带动建筑涂料产业升级和发展,使之朝着技术含量、附加值较高的方向迈进。