环保型涂料种类及应用中存在问题浅析

吕柏廷　能子礼超　龙沁

摘要：传统涂料在大量使用的同时会带来较为严重的环境污染问题，这促使了环保型涂料的迅速发展。环保涂料具有低毒环保、功能多样以及制备简单等特点，越来越受到消费者的青睐。本文主要介绍了比较常用的环保型涂料以及部分新型环保涂料的种类，并对目前环保涂料应用过程中所存在的主要问题做出简要的分析，为环保型涂料产业的健康发展提供一些可供参考的依据。关键词：环保型涂料；新型；涂料种类；存在问题中图分类号：TQ630.7

文献标志码：A

文章编号：1674-9324（2018）20-0225-02 由于城市化进程的不断加快以及人们对生活品质要求的不断提升，涂料在人们的日常生活中的地位越来越重要，其应用范围和使用量也逐年的扩大和提高。然而，传统的涂料在给人们带来美观的装饰的同时，对于环境的影响也逐渐引起了人们的重视。涂料行业目前已经被确认是大气污染的主要来源之一[1]。通常情况下，传统涂料的制取采用有机物作为溶剂，在涂料的生产、加工以及使用过程中会释放出大量的挥发性有机物（VOC）以及各种重金属离子，这无疑会对人们的身体健康和环境带来很大的危害[2]。因此近年来，污染低或是无污染、施工条件简单和资源及能源消耗低的环保型涂料越来越受到人们的重视，环保型涂料是目前涂料工业发展的主要方向，下面就目前环保型涂料和新型环保涂料的种类以及当前环保型涂料应用中所存在的问题做以下简要的归纳和分析。一、环保型涂料1.水性涂料。水性环保涂料是指以水为溶解介质的涂料，其组成中70%—90%是水，不含有苯、醛类以及卤代烃等有毒有机溶剂和甲醛、铅、铬等重金属化合物，具有无毒环保、基本不含有可挥发性物质、无不友好气味以及性质稳定等特点，是一种安全无污染的环保型涂料。水性环保涂料从生产原料和工艺的不同可分为水可稀释型涂料、水乳胶型涂料以及乳液型涂料。水可稀释型涂料在制作过程中以树脂为主要材料，包括水性聚氨酯和水性醇酸树脂等材料[3]，通过特定工艺再加工，使得树脂分子的分子构成发生变化，从而形成可以快速融解到水中的稀释涂料。水乳胶型涂料也是以树脂为主要材料来制作，主要采用乳液聚合的方式来完成涂料的生产。乳液型涂料的制备则是通过机械的作用，使油溶性聚合物快速分散并添加乳化剂，使其溶解到水中。随着技术的革新与乳化剂性能的不断提高，使得乳液型树脂的防水性和防腐性有了大幅度提升，也拓宽了水性环保涂料的应用范围。2.高固含量环保涂料。针对传统的溶剂型涂料所存在的主要问题，高固含量环保涂料逐渐发展起来。高固含量环保涂料的特点是在保证原有涂料的生产工艺流程以及产品性能的前提下，通过提高涂料中固体组分的含量来尽量降低有机溶剂在涂料中的比例来实现减少环境污染的目的。目前市场上出现的高固涂料的固体含量比传统涂料高出很多。在传统的汽车喷漆挥发量中，中涂漆占22%，色漆占34%，罩光漆占13%，其中色漆所占比例最大。若采用高固色漆来施工，固体成分可以提高两倍以上，可以降低约70%的色漆VOC排量[4]。高固体含量涂料可以明显降低VOC的排放量，在一些环保要求高并且对于涂料的性能要求又不是很严格的情况下，高固含量涂料在各工业涂装的应用有很大的发展潜力，势必成为未来环保型涂料发展的一个重要方向。3.粉末型环保涂料。粉末涂料作为新型的固体涂料，是一种不含有溶剂的固体粉末状涂料，可以真正實现无VOC外排，对环境和人体健康基本不构成威胁，属于真正的环保型涂料。由于粉末涂料以细微粉末的状态存在，因此具有无危害、高效率、节省资源以及环境友好等特点。粉末涂料分为热固性粉末涂料和热塑性粉末涂料。热固性粉末涂料通常由热固性树脂、固化剂、颜料、填料以及辅助剂等成分组成；热塑性粉末涂料主要有聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氯乙烯、氯化聚醚、聚酰胺系、纤维素系、聚酯系等。粉末型涂料使用时无需底涂即可获得足够厚度的涂膜，可实现自动化操作，并且涂料涂层致密，具有较好的抗冲击性、韧性以及优良的耐腐蚀性和电绝缘性。此外，粉末涂料存贮和运输安全方便，目前市场上所使用的粉末涂料中，热固性粉末涂料占90%以上[5]。4.UV涂料。UV涂料是一种高效、节能、环保的新型涂料，制备采用紫外线作为能源来引发反应性液体物料快速完全地转变成固体的工艺，具有固化时间短、固化速度快，使用过程中无需外加热设备、适用基材广泛，无污染，自动化操作程度高等优良特点[6]。UV涂料分为溶剂型和水性两种。溶剂型UV涂料具有高固含，而水性UV固化涂料以水为基质，其主要成分包括低聚物以及低聚物的水分散体、引发剂、助剂和填料等。低聚物是水性UV涂料的主要成膜物质，按结构与成分可分为聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、丙烯酸酯化聚丙烯酸酯等。水性UV涂料主要分为乳液型、水分散型和水溶型三种类型。乳液型是首先研究和发展的水性UV涂料，其合成利用乳化作用将低聚物分散在水中，得到低聚物乳液。在低聚物上进一步引入亲水基团，使聚合物发生自乳化，可以使涂料的耐水性和光泽度均得到提高。水分散型UV涂料利用低聚物中亲水基团和疏水基团平衡，在水中分散后形成稳定的水分散体。水溶型涂料是以水溶性合成树脂为主要成膜物质，水为稀释剂，加入适量的颜料、填料及辅助材料等，经研磨而成的一种涂料。二、环保型涂料应用中存在的问题水性环保涂料目前受限于较高的生产成本以及在污泥性能上的局限性，使得其推广有一定的难度。另外，水性涂料在实际应用中还存在以下的问题有待解决：由于水的表面张力较大，污物容易使涂抹产生缺陷，因此对于基材表面要求较高；水性涂料中水的添加量达到一个临界点时将不会继续降低，所以在涂料的配制过程中对施工人员的要求较高；水性涂料对温度要求严格，因此运输和贮存条件十分苛刻；水性涂料在一定程度上会对涂装设备产生腐蚀作用，需要对设备另作防腐处理。高固体涂料在配制过程中利用如丙酮等一些不在VOC之列的溶剂作为稀释剂，但由于丙酮挥发太快，会造成潜在的火灾和爆炸的危险，需要加以严格控制。粉末涂料存在的主要问题为：依靠静电对基材进行上粉，因此对一些形状不规则的基材不能形成均匀的涂层，涂抹性能较差；由于粉末涂料的特殊性，需要新安装单独的设备；烘烤温度比一般涂料高得多，也不能涂装大型设备和热敏基材。三、结语绿色环保涂料正朝着水性化、粉末化、高固体化和新型化等低污染、无公害的方向发展。由于目前研究的不充分和应用的不广泛，绿色环保涂料以及其所派生的新型环保材料仍存在一些问题，但随着技术和材料的不断进步，这些问题将会被逐个解决。环保型涂料必将替代传统涂料，成为涂料领域发展的首要方向。参考文献：[1]阿地里江.绿色涂料的现状与发展趋势[J].企业导报，2011，（14）：100-101.[2]魏巍，王书肖，郝吉明.中国涂料应用过程挥发性有机物的排放计算及未来发展趋势预测[J].环境科学，2009，30（10）：2809-2815.[3]王炯，李国平.水性聚氨酯的改性研究进展[J].高分子材料科学与工程，2009，25（12）：166-168.[4]柯思洁，胡根喜，孙承羲，等.涂装环保新技术现状及应用——高固涂装工艺[C].中国汽车工程学会年会论文集，2016：1923-1925.[5]王锡春.粉末涂料涂装的国外现状及最新动向[J].现代涂料与涂装，2000，（1）：22-24.[6]尹宪力.UV光固化涂料及其研究进展[J].涂料技术与文摘，2013，（8）：3-6.