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有稱涂料工業(yè)是夕陽工業(yè),實際是極不恰當?shù)?。涂料工業(yè)是世界工業(yè)化的重要組成部分,并在當今世界化學工業(yè)及新材料領域中的地位日趨重要。
據(jù)統(tǒng)計,發(fā)達國家的涂料產(chǎn)值約占化學工業(yè)年產(chǎn)值的10%。涂料在發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)方面起著非常重要的助推作用,從日常生活品到國防尖端產(chǎn)品,從傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)到高新技術領域,均需要涂料產(chǎn)品起保護、裝飾作用或賦予特殊功能。
目前市場中最常見的涂料品種主要有五種:
溶劑型涂料
光固化涂料
粉末涂料
水性涂料
高固體分涂料
在中國市場中占主要份額的仍是溶劑型涂料和水性涂料。隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展,全世界每年向大氣排放的揮發(fā)性有機化合物(VOCs)也日益增加,目前已達到1.42億噸/年的規(guī)模。中國研究顯示,國內(nèi)年均VOCs自然源排放量達到1090萬噸,人為源排放量達到1510萬噸,人為源排放較自然源約高39%。這些排放物不僅污染環(huán)境,影響人體健康,而且破壞生態(tài)平衡,導致溫室效應,危害人類的生存。因此,控制VOC的排放,已成為世界性的環(huán)保課題。尤其是近十年,隨著環(huán)保呼聲越來越高,對VOC向大氣的排放量限制越來越嚴格,國外及國內(nèi)近幾年更有相應環(huán)保法規(guī)出臺,促使人們不斷控廢減排。
隨著全球范圍內(nèi)對環(huán)境問題的日益重視,涂料工業(yè)正面臨巨大的挑戰(zhàn)。人們對環(huán)境問題的關心,涂料的污染和毒性問題也越來越被人們重視。目前,世界各國都在不斷修訂涂料方面的相應法規(guī),以限制涂料的VOC排放,因此,傳統(tǒng)的溶劑型涂料因其有機揮發(fā)成分高,對環(huán)境污染嚴重,其市場份額正迅速縮小,而具有環(huán)保特性的UV光固化涂料、粉末涂料、水性涂料、高固體分涂料則迅速增長。
1995-2010年世界工業(yè)涂料占比(單位:%)
涂料品種 | 1995 | 2000 | 2005 | 2010 | 2020 | 增幅,% |
低固體分涂料 | 39.5 | 30.5 | 15 | 7 | 4.5 | -88 |
高固體分涂料 | 12.5 | 12 | 10 | 8.5 | 14 | 12 |
電泳涂料 | 8.5 | 10 | 15.5 | 17 | 17.2 | 102 |
水性涂料 | 14 | 16 | 19.9 | 22.5 | 28.7 | 105 |
粉末涂料 | 8 | 12 | 17.5 | 20 | 18.6 | 132 |
光固化涂料 | 3.5 | 4.5 | 6.5 | 7.5 | 10 | 185 |
從上表可知,2020年世界工業(yè)涂料的構(gòu)成中,低固體分涂料即傳統(tǒng)高VOCs溶劑型涂料由1995年的39.5%迅速降至2020年的4.5%,降幅達88%;水性涂料、粉末涂料和光固化涂料等均有較大程度的增長,以光固化涂料和粉末涂料兩者的增幅最大,分別達185%和132%。因此,未來涂料領域應以發(fā)展無毒、低污染的涂料作為涂料研究的首要任務,“油改水”、“漆改粉”、“UV/LED固化”正深刻改變著當今的涂料工業(yè)。
紫外光固化涂料是20世紀60年代開發(fā)的一種環(huán)保節(jié)能型涂料。它具有零或低VOCs排放、節(jié)省能源(耗能僅為熱固化粉末涂料的1/10?1/5)、固化速率快、生產(chǎn)效率高、適合流水線生產(chǎn)、固化溫度低、適合涂覆熱敏基材等優(yōu)點,其以高能量的紫外光作為固化能源,由涂料中的光引發(fā)劑吸收紫外光產(chǎn)生自由基,引發(fā)光敏樹脂(低聚物)和活性稀釋劑分子發(fā)生連鎖聚合反應,使涂膜交聯(lián)固化。隨著光固化技術的迅速發(fā)展,光固化涂料已廣泛應用于化工、機械、電子、輕工、通信等領域,不僅在木材、金屬、塑料、紙張、皮革上得到大量使用,而且在光纖、印刷線路板、電子元器件封裝等材料與器件上成功應用。光固化涂料的產(chǎn)量及增長速度相對于其它涂料來說絕不僅僅是單純的數(shù)量增長,而是質(zhì)量、品種、工藝、技術的全面提高。
我國從20世紀80年代開始進入光固化涂料領域,由于改革開放,家電、建材和印刷包裝工業(yè)發(fā)展迅速,引進了多條印刷電路、木器加工和紙張上光生產(chǎn)線。到1993年光固化涂料產(chǎn)業(yè)化初見端倪,國內(nèi)開始生產(chǎn)光固化紙張涂料、木器涂料、印刷電路版用光固化產(chǎn)品。1997年后各類光固化涂料的產(chǎn)量逐漸增長,2007年以后我國光固化涂料產(chǎn)量迅速增長,應用領域和產(chǎn)品種類也不斷擴大。
到2020年我國光固化涂料產(chǎn)量已達150000噸,較2000年的11271噸增長了13.3倍。其中早在2011年我國光固化涂料產(chǎn)量達75177噸,就已超過美國,目前已成為世界上光固化涂料產(chǎn)銷量第一的國家。國內(nèi)光固化涂料的應用從竹木地板、紙張印刷、塑料擴展到家具、汽摩托車、家電、金屬、手機、計算機零部件、光纖、芯片等諸多產(chǎn)品。