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减排涂料和涂装技术的环保成果

时间:2023-05-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:水性涂料涂装工具可用水清洗,大大减少清洗溶剂的消耗。高固体分涂料主要应用于汽车工业,特别是作为轿车的面漆和中涂层使用占有较大的比例。

减排涂料和涂装技术的环保成果

3.1.1 水性涂料

凡是用水作为溶剂或者作为分散介质的涂料,都可称为水性涂料。水性涂料在建筑行业的应用量很大,作为金属防腐涂料在近些年得到了快速发展。传统的防腐蚀涂料多为溶剂型涂料,但由于溶剂型涂料对环境污染严重,水性涂料已成为金属防腐涂料的研究热点和重要发展方向。

1.主要特点

(1)优点。

1)水性涂料主要以水作溶剂,节省了大量资源,改善了作业环境条件,消除了施工时火灾危险性,降低了对大气环境的污染。一般水性涂料中有机溶剂(主要为低毒性的醇醚类助溶剂)的含量在10%~15%之间,而新一代阴极电泳涂料中有机溶剂的含量已降至1.2%以下。

2)水性涂料在湿表面和潮湿环境中可以直接涂覆施工,对材质表面的适应性好,涂层附着力强。

3)水性涂料涂装工具可用水清洗,大大减少清洗溶剂的消耗。

4)以水为分散介质的电泳涂料涂膜均匀、平整,展平性好,在内腔、焊缝、棱角、棱边等部位均能涂上一定厚度的涂膜;电泳涂膜的耐蚀性能优异,厚膜阴极电泳涂层的耐盐雾性最高可达1200h。

(2)存在的问题。目前,大部分水性金属防腐涂料的综合性能与溶剂型涂料相比还存在着一定的差距,主要表现为施工时钢铁表面易出现闪锈,涂膜的硬度、耐水性和抗溶剂性较差等方面。

随着涂料配方技术及涂装工艺与设备的快速进步,有些问题已经得到逐步解决。目前围绕水性金属涂料开展的研究工作主要有:新型成膜聚合物的制备、颜填料的优化、涂层自分层技术的应用等。

2.分类 水性涂料按照高分子物质在介质中的分散状态可分为水溶性涂料、水稀释性涂料和水分散涂料。水溶性涂料又可分为自干或低温烘干涂料、电泳涂料和无机高分子涂料;水稀释性涂料又可分为水稀释醇酸涂料、水稀释环氧涂料和水稀释聚氨酯涂料等;水分散涂料又可分为乳胶漆、强制乳化型涂料、水溶胶涂料、水性粉末悬胶涂料、水厚浆涂料、有机无机复合涂料和多彩花纹饰面涂料等。

3.涂装工艺 水性涂料的施工方法与常规施工方法并无太大差异,但要得到满意的涂装效果,必须有完善的施工方法。应结合工件形状、防腐要求、外观装饰等具体情况,选用刷涂、浸涂、辊涂、淋涂、喷涂或电泳涂装等。

3.1.2 高固体分涂料

一般的溶剂型涂料固体分较低,随着人们环保意思的增强和涂料制造技术的提高,高固体分涂料应运而生。一般固体分为65%~80%的涂料均可称为高固体分(High Solid Coating,HSC)涂料。高固体分涂料的核心问题是设法降低传统成膜物质的相对分子质量,降低黏度,提高溶解性,在成膜过程中靠有效的交联反应,保证完美的涂层质量达到热固性溶剂型涂料的水平或更高。高固体分涂料发展到极点就是无溶剂涂料(无溶剂涂料又称为活性溶剂涂料),如近几年迅速崛起的聚脲弹性体涂料就是此类涂料的代表。高固体分涂料主要应用于汽车工业,特别是作为轿车的面漆和中涂层使用占有较大的比例。另外,石油化工贮罐及海洋和海岸设施等重防腐工程等也在采用。

1.主要特点 高固体分涂料要尽量减少溶剂的用量,因而对溶剂的性能提出了更高的要求,如溶解性能、分散性能、环保性能等;高固体分涂料的黏度往往比较高,对功能助剂也提出了更高的要求,需要采用分散剂、流平剂、消泡剂等提高颜填料的分散性、抗流挂性和消除气泡等。

高固体分涂料具有较高的涂覆率,一次涂装即可获得较厚的漆膜,可以有效减少施工时间,降低劳动力成本。由于降低了涂料体系中溶剂的含量,可以减少VOC的排放。

2.分类 高固体分涂料可分为醇酸树脂高固体分涂料、丙烯酸树脂高固体分涂料、聚氨酯高固体分涂料和环氧树脂高固体分涂料等。

(1)醇酸树脂高固体分涂料。醇酸树脂涂料实现高固体分的基本途径是使用活性稀释剂、提高油度等。

1)选择活性稀释剂,如烯丙基醚、环乙缩醛、合成干性油等,采用脂肪酸长油度醇酸树脂配合,优化催化体系,在喷涂黏度下固体分可达到70%以上。

2)在喷涂黏度下,通过提高油度、降低相对分子质量、优化催化体系、改变树脂结构,固体分可达到84%以上。

(2)丙烯酸树脂高固体分涂料。丙烯酸树脂涂料是一种耐候性好的涂料,高固体分的丙烯酸树脂涂料已解决了金属漆的应用问题,广泛地用于汽车等工业产品的涂装。

丙烯酸高固体分涂料和其他高固体分涂料一样,关键问题是制造低相对分子质量、低黏度、官能团分布均匀的树脂,其具体实施途径包括降低相对分子质量、丙烯酸改性、选择合适的溶剂、控制丙烯酸聚合物的玻璃化温度(Tg)、增加涂料单体相对分子质量的均匀性及增加聚合单体中活性基团的数量等。 (www.xing528.com)

(3)聚氨酯高固体分涂料。聚氨酯涂料有优良的耐磨擦性、柔韧性、弹性、抗化学药品性与耐溶剂性,可以在常温和低温下固化。聚氨酯涂料可以与聚酯、聚醚、环氧、醇酸、聚丙烯酸酯、醋酸丁酯纤维素、氯乙烯与醋酸乙烯共聚树脂、沥青、干性油等配合,制备出满足不同使用要求的涂料品种。提高其固体含量的途径有采用高反应活性的多异氰酸酯交联剂、活性稀释剂和强溶剂等。

(4)环氧树脂高固体分涂料。无溶剂环氧树脂涂料通常由低相对分子质量环氧树脂制备,高固体分的环氧树脂涂料通常由中低相对分子质量环氧树脂制成,是一类技术成熟、性能优异的涂料品种,主要用作底漆。

3.涂装工艺 应根据不同的涂料品种及其施工要求,可选择静电喷涂、高压无气喷涂、空气喷涂、刷涂和辊涂等施工方式。

3.1.3 粉末涂料

粉末涂料是一种含有100%固体分、以粉末形态和以空气为载体进行喷涂涂敷施工的涂料。粉末涂料具有节省能源和资源、减少环境污染、工艺简便、易实现自动化、涂层坚固耐用、粉末可回收利用等特点,在一些领域正取代普通溶剂型涂料,成为世界范围内最具发展前途的涂料品种之一。

目前粉末涂料已经广泛用于家用电器、汽车、机械建筑材料、电力设施、输油输气输水管道防腐等领域。我国近十几年来粉末涂料发展很快,基本上升到世界平均水平,没有形成像其他行业乃至其他涂料品种国外产品长驱直入的现象,随着我国经济建设的发展,粉末涂料的应用将日趋扩大。

1.主要特点

(1)粉末涂料不含有机溶剂,可以避免有机溶剂带来的环境污染、火灾危险、材料浪费和危害人体健康等问题。

(2)喷涂后的涂料可以回收再用,涂料有效利用率高。

(3)粉末涂料的涂装生产效率高,一道涂装可以达到溶剂型或水性涂料的几道至十几道涂装的厚度。

(4)粉末涂料具有极高的生产效率(Efficiency)、优异的涂膜性能(Excellency)、良好的生态环保性(Ecology)和突出的经济性(Economy),因而享有“4E涂料”的美誉。与液体涂料相比,粉末涂层具有优异的耐久性、耐磨性、耐蚀性、抗刮性和耐化学品性。

(5)粉末涂料的主要缺点在于制造工艺比液体涂料复杂,涂料制造成本较高,施工时必须安装粉末涂料专用回收装置,干燥过程需要较高的烘烤温度,厚涂比较容易,但薄涂相当困难,配色比起液体涂料略微困难。

2.分类 粉末涂料的品种很多,性能和用途各不相同,就其成膜机理和成膜物质的性能而言,可分为热塑性粉末涂料和热固性粉末涂料两大类。热塑性粉末涂料包括聚乙烯粉末涂料、聚丙烯粉末涂料、氯乙烯粉末涂料、聚酰胺粉末涂料、乙烯-醋酸乙烯(EVA)粉末涂料、聚苯硫醚粉末涂料、氯化聚醚粉末涂料、氟树脂粉末涂料等;热固性粉末涂料包括环氧粉末涂料、聚酯-环氧粉末涂料、聚酯粉末涂料、聚氨酯粉末涂料、丙烯酸粉末涂料、丙烯酸-聚氨酯粉末涂料、丙烯酸-环氧粉末涂料和氟树脂粉末涂料等。

(1)热塑性粉末涂料。热塑性粉末涂料具有遇热变软、冷却后又能硬化成膜的特性,其成膜过程是一个物理性熔融塑化的过程,加工和生产比较简单,涂膜具有良好的化学性能和三防性能,并具有一定的机械强度和挠曲性,价格相对较低,适宜于厚膜涂装。但这类涂料与金属附着力较差,需通过预涂底漆或/和改性树脂的方法来提高其附着力。

(2)热固性粉末涂料。热固性粉末涂料在热的作用下,其树脂与交联剂发生化学交联形成不溶的三维网状结构而成膜,具有十分优异的性能,是粉末涂料中的主要品种。

热固性粉末涂料的应用领域十分广泛,主要有家用电器、办公家具、汽车部件、交通设施、电气设备、各种管材、建筑材料及农业机械等。

(3)特种粉末涂料。特种粉末涂料是指具有某种特殊外观或特种功能的涂料品种,其成膜物质并不限于某一树脂品种,制造方法和涂装工艺也与常规的技术工艺有所不同。这类涂料包括美术型粉末涂料和功能性粉末涂料等。

3.涂装工艺 粉末涂装不需要很熟练的操作技术,容易掌握,涂膜厚涂时也不容易产生流挂等弊病,容易实施自动化流水线涂装。

粉末涂料的涂装方法很多,包括空气喷涂法、流化床浸涂法、静电流化床浸涂法、静电粉末喷涂法、真空吸引法、火焰喷涂法等。在这些涂装方法中,目前最普遍采用的是静电粉末喷涂法,其次是流化床浸涂法。

3.1.4 其他环保涂料

除上述水性涂料、高固体分涂料、粉末涂料外,环保涂料还包括辐射固化涂料。此外,随着省能源、少污染的呼声日益强烈,人们以保护环境节约能源,提供产品的附加值为宗旨,开发了其他一些环保型或功能型涂料,如隔热涂料、保温涂料、散热涂料、低温固化涂料、无铅环保电泳涂料以及采用有机-无机复合乳液技术发展的性能优异的乳胶涂料新品种,如超耐久性涂料、高性能防污涂料、防露涂料等。

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