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水性涂料的研究和使用进展

来源:时间:2020-11-18 09:01:27

随着工业社会的快速发展,大规模的工业建设给人们带来了巨大的经济效益。但随着环境污染问题越来越严重,保护环境已成为各国最基本的任务。白色污染、水污染、大气污染、光污染以及树木的乱砍滥伐等诸多与人类生活密切相关的污染问题已经不容忽视,但面对市场经济的激烈竞争,利益与环境却变成了两个相对立的因素,更有部分企业面对巨大的利益诱惑,以污染环境为代价换取经济利益。


正因为如此,研发环保型材料并替代已有的使用高污染或生产高污染型材料,已成为当今社会的焦点问题。环保型材料的研制成功不仅给社会带来了更大的经济效益,而且解决了高污染企业经济效益与环境保护的矛盾关系,同时使环境污染问题得到了最好的解决方法。

 

  从1867年美国第一个涂料专利的出现标志着涂料科学与技术的开始。涂料中的挥发性有机物(VOC)以气态分子的形式在其生产、施工、干燥、固化成膜过程中散发至空气中,不仅造成了环境一定程度的污染,而且对人体健康也构成了威胁。世界各国为了保护环境,也为了保护地球上人类的生命安全,制定了有关环保的法律法规限制涂料中VOC的含量以及排放。VOC的重要来源之一就是涂料的主要组成物质—分散介质和成膜物,鉴于有机溶剂型涂料的这种缺点,水性树脂生产技术的进步和发展刻不容缓,同时水性涂料逐步替代有机溶剂型涂料的前景一片光明。

 

水性涂料的发展优势

 

1、对环境友好

 

  水性涂料从原料来源到生产及使用的全生命周期,均有利于环境的健康发展。它不仅在生产过程中将易挥发的有机溶剂替代,而且使用时涂装工具可用水清洗,也减少了清洗溶剂的消耗。有机溶剂的生产需要消耗化石原料,在资源紧缺的现阶段是对资源的一大挑战,水性涂料的出现,解决了这一问题。同时,溶剂的削减,大大减少了生产及使用过程中挥发性有机化合物的排放,为改善周边大气环境作出了积极的贡献。马春庆[2]等人对比了不同涂装体系的 VOC排放量,结果表明“溶剂型中涂 + 溶剂型色漆+ 单组份罩光清漆”工艺体系的 VOC排放量为120 g/m3,而“水性中涂 + 水性色漆 + 水性罩光清漆”工艺体系的排放量仅为 28 g/m3,排放量大幅度降低。另一方面,水性涂料仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂,有机溶剂挥发量减少,极大改善了工作场所的环境,有利于工作人员的身体健康。

 

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2、安全性提高

 

  以溶剂中最常见的甲苯和二甲苯为例:甲苯的闪点为 4℃,蒸气能与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限 1.2%7.0%(体积);二甲苯闪点 29℃,蒸气能与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限约为 1%7%(体积)。两者均为易燃物质。因此,溶剂型涂料的易燃易爆原料储存和使用的场所,具有发生火灾爆炸事故的风险。而水性涂料的生产和使用,减少了对易燃易爆原材料的需求,极大地降低了风险。

 

3、降低成本

 

  一是对原料成本的降低。随着人们对资源能源的需求日益增大,在世界范围内出现资源能源短缺的问题,导致石油乃至下游产品价格持续上涨,作为下游产品的有机溶剂也不例外。资源价格的压力下,以水作为稀释剂的价格优势正得以逐渐显现。

 

  二是对环境成本的降低。传统的溶剂型涂料生产过程中产生大量的有机废气,为了 达到排放要求,企业需要配置尾气处理设施及相关的配套设施,并负担日常运行及维护费用。水性涂料的有机废气排放很少,为企业减轻了负担。

 

  三是安全成本的降低。水性涂料以水作为稀释剂,使之成为更为安全的涂料,从生产到运输再到应用中的火灾隐患较传统溶剂性涂料大幅降低。对于管理者来说,安全方面的投入成本也将相应的降低。

 

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4、施工条件及外观性能

 

  水性涂料由于透气性比较好,基层内部的水蒸气可以向外扩散,不容易起泡,因此在对基层的要求上,水性涂料施工的基层含水率应小于 10%,溶剂型涂料施工的基层含水率应小于8%。水性涂料对材质表面适应性好,涂层附着力强,在潮湿环境中可直接涂覆施工。通常,溶剂型涂料的涂着固体份高达 60%~70%,而水性涂料的涂着固体份仅为 20%~30%,由此可见,水性涂料的平滑性相对较好。

 

水性涂料行业分析

 

  “十三五”期间,国家强力推进污染治理以及着力发展节能环保产业,因此随着环保政策趋严,涂装行业向绿色友好方向转型是行业必经之路,水性化的方向转型也是涂装行业的必然趋势。中国水性涂料的发展还处于初始阶段,较欧美发达国家的普及率低很多。在相关利好政策尤其是国家税务总局颁布的《关于对电池、涂料征收消费税的通知》的推动下,中国水性涂料有望较快发展,普及率得到提升。

 

 

水性涂料未来展望

 

  以水作为稀释剂的水性涂料较溶剂型涂料VOC 含量大幅降低,对环境友好,对施工者、使用者的健康无害,在国内已有不少水性涂料企业的成功案例。今后,大力开展基础性研究,降低水性涂料的施工难度、改善使用性能,是水性涂料拓展应用领域、大规模普及应用的当务之急。同时,加强对政策指引、推广技术、转变思想观念、消除公众对水性涂料的偏见及顾虑等相关工作的重视,也将对水性涂料的应用发展起到推动的作用。总之,在发展涂料工业三原则 ( 无污染,省资源,节能 ) 和“4E”原则(经济、效率、生态、能源)的指导下,水性涂料将有更大的发展。

 

  随着中国经济持续快速的增长,基础设施的大量建设,人们环保意识的逐渐增强,涂料必将走向健康环保、水性化的道路,而水性涂料业必将迎来更广阔的发展空间。




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