由于涂装过程中造成环境污染,危害人体健康等诸多因素,我国于2003年1月1日开始贯彻实施《清洁生产促进法》。本文在“以清洁生产为中心,提高行业水平”的前提下,简述了涂装使用的材料。

    1 涂装前处理

    前处理是确保产品涂装质量的关键工序,但在日常生产中对前处理液中的有害组分急需改进。例如:涂装前脱脂采用粉状碱性和表面活性剂组成的含有磷的多组分脱脂剂;热轧板材涂装前采用酸洗液或再加入表面活性剂,达到去油除锈二合一的目的;中低温的磷化采用锌锰或镍锌二元盐和锌、锰、镍或钴三元锌盐磷化剂,其促进剂多为亚硝酸盐,磷化后的钝化采用铬钝化,在生产过程中会产生有害气体,污染环境。然而,国外汽车行业已采用生物降解型的表面活性剂以及不含磷、氮的脱脂剂。

    在磷化方面,同时以CN4（主要成分为硝酸胍）取代亚硝酸盐为促进剂。德国凯密特尔公司推出不含镍和钴的磷化剂,其代表产品为Bonder-R2226。磷化后采用以氟化锆为主要成分的无COD、BOD的无铬钝化剂进行钝化处理,其代表产品为Bonder-NachspulerD6800。日本帕卡濑精公司推出温度为35℃的低温低渣磷化剂（PB-WL35）。

    国外公司为适应汽车、电器行业中越来越多采用镀锌钢板和铝质零件的需要,推出了对钢板、镀锌板和铝材均适用的磷化剂。

    上海振华科工贸公司和上海应用技术学院共同完成了含有微量Ni和其他金属元素的不使用亚硝酸钠促进剂的磷化剂的科研开发课题,并且通过市级鉴定,日前正在做扩大生产应用准备。

    2 涂料产品方面

    2.1 水性涂料

    水性涂料以水作为溶剂或分散介质,减少大气污染。在欧洲,有的汽车公司在近年新建涂装生产线上全部采用水性涂料涂装。VOC排放量已低于法规要求的35g/m2（德国TA-Luft1995年）,底漆采用电泳涂料,中涂为水性涂料或粉末涂料,面漆采用水性底色漆加高固体分清漆,粉末清漆已经用于轿车车身涂装。

    有资料也提到,在工业发达的欧洲,汽车涂装100％的底漆、70％以上的中涂漆和60％以上的金属底色漆均采用水性涂料,水性罩光漆也在使用中。

    我国一汽试制成的水性底色漆不低于国外同类产品,其施工工艺为:晾干,4min→红外灯烘烤（80℃）,2min→晾干,1min→喷水性罩光漆。

    水性底色漆（丙烯酸/聚酯/氨基树脂）VOC排放量10～15g/m2:水性罩光漆（丙烯酸树脂）VOC排放量5～10g/m2。国外的铁道车辆涂料已采用无空气喷涂法施工,双组分环氧底漆2道,厚度60μm,以双组分水性聚氨酯涂料为面漆,厚度40μm。

第五代阴极电泳涂料已在世界各大汽车厂60多条生产线上得到广泛应用。VOC为0.048kg/L（第四代为0.72kg/L）,焦油含量3％（第四代为4％）,且改善了表面缩孔,浮漆带出少。第六代阴极电泳涂料也在应用。它可使涂料使用量减少12.8％。一种采用有机颜料的无铬、无铅、无亚硝酸盐和减少耗水量的第七代产品已开始商业化。PPG公司已在实验室开发成功第八代产品。

    在我国,早在20世纪70年代初,常州涂料研究院（当时在兰州）就研制成功了水性醇酸涂料;上海振华造漆厂开发了铁红水性乳胶防锈漆并在机床行业使用。20世纪80年代初,常州涂料院及上海造漆厂开发试制成功水性丙烯酸涂料并投入生产应用。水溶性环氧聚酯漆作为汽车底盘浸涂,水性环氧防锈底漆、水性富锌底漆的应用已有多年。常州涂料院及二汽开发的水性汽车底色漆通过国家鉴定。2004年宁波造漆厂研制的水性丙烯酸烤漆已通过市级鉴定,据介绍其在添加防锈颜料后可在一般情况下作底面合一使用。

    在我国,水性涂料的使用逐渐为人们所熟知,但由于水性面漆的施工条件在温度和湿度上均有要求,一般温度为（23±3）℃,相对湿度（65±5）％,这在一般的生产厂较难做到。据悉,除通用汽车公司和上海大众外,现有的生产厂很少考虑使用成套施工的水性涂料的设计方案和设施,为此大规模的配套使用水性涂料尚未具备相应条件。

    2.2 粉末涂料

    在世界范围内粉末涂料每年以7％～8％的速度增长,根据统计资料,2003年世界粉末涂料产量为90万t,占全球工业涂料的10％,而在欧洲占工业涂料的15％以上。我国粉末涂料发展迅速,其增长速度为世界**,2003年我国粉末涂料产量达34万t,跃居世界**。

    我国目前家电行业使用的粉末涂料占总量的60％,但粉末涂料品种单一,仍以环氧/聚酯、环氧、聚酯（TGIC）为主,丙烯酸和聚氨酯较少。而适用于室外的改进型环氧、聚酯及丙烯酸粉末涂料则更少,有不少高档产品使用的粉末涂料为合资单位生产或依赖进口。

    2.2.1 近年来开发的品种和应用领域

    耐候粉末涂料:1年保光率在90％的聚酯/TGIC型粉末涂料。

    耐高温粉末涂料:利用有机硅树脂对环氧树脂共混改性和选用耐热填料,使粉末的耐热性能够满足在350℃环境中长期使用。

    PPGIndustries开发了在高达315℃温度下耐久性良好的EnvirocronHT高温粉末涂料,适用于汽车、器具等耐高温场合,并在适当环境下可以让客户对产品在生产线上进行重涂和润色。

    日本东亚公司在20世纪90年代中期推出低温固化环氧粉末涂料（120～130℃,20min）。开发了能耐340～370℃高温的有机硅粉末涂料,以及聚酯/丙烯酸、丙烯酸/环氧等涂料。

    快速固化粉末涂料:高温（220～230℃）快速（2min）固化粉末涂料,静电涂覆,高频加热1.5～2min。缩短烘道长度70％,可应用于钢筋的粉末喷涂。钢筋采用粉末喷涂,可延长建筑寿命25年之久。广东海丰香港宏利钢材厂加工生产,其工艺为除锈打毛,高频加热至230℃进行热喷,厚度为0.15～0.3mm。

    丙烯酸透明粉末涂料:用于汽车钢卷涂饰及自行车的罩光。合肥荣事达电冰箱厂采用摩擦静电喷枪进行家电平板粉末喷涂,其膜厚为30～40μm,固化条件240℃、70s。国外已批量生产丙烯酸透明粉末涂料,应用于汽车罩光涂层,PPG/Herberts公司提供德国汽车用的高耐候性丙烯酸罩光粉末,其固化条件为140℃、30min。原美国Ferro公司提供国内市场的粉末涂料固化条件为180℃、17min;

    颜色混合技术粉末涂料:AkzoNobel粉末涂料公司营销经理Higgins介绍该公司已在英国、瑞典、美国、法国和中国商业化了粉末涂料InterponExpress颜色混合技术。

 2.2.2 粉末涂料复合化的新趋势

    ①在铁基材上涂装经180℃烘烤固化,当烘烤温度为100℃时,丙烯酸层与环氧层开始分离。铁红色的环氧粉末涂液流向基材表面,蓝色丙烯酸涂料流向空气界面。在155℃左右,分离终止,然后在20min后形成充分固化的复合涂层。

    ②具有优异耐腐蚀性的热喷涂铝/纯聚酯粉末涂料涂层系统（钢板经喷丸后热喷高纯铝层100μm,纯聚酯粉末涂层100μm）,经盐雾试验可达8760h。该涂层体系的耐腐蚀性得到美国海军司令部的认可,用于海上和船用设备的涂装。

    ③阴极电泳漆/丙烯酸粉末涂层体系在美国已得到工业应用。其优点为耐蚀性、保光性好,耐盐雾（ASTMB117）达1500h,经900h紫外光连续照射保为率为90％以上。用于室外照明设备、家用户外设施、汽车等的涂装。

    铝建材的粉末喷涂,在欧美的使用比例已占45％-50％,在亚洲各国也在逐年递增,其使用寿命可达到20年。

    早在2001年前日本和欧洲有5条卷材粉末涂装线在运转。在美国有1条试验性卷材涂装线,其涂膜厚度为25μm。

    1998年提出聚酯（TGIC）粉末涂料有毒性,欧洲基本上已停止使用,取而代之的羟烷基酸胺（HAA）型产品（PrimidXL-552）发展迅速。**近又开发了Prim-idQM-1260固化剂,流平性较前者好。

    美国IPC公司于1995年向美国通用电气公司家电部提供了固化条件为245℃、90s的粉末喷涂平板。1997年1月,法国SylvaniaLightingInternational公司开始在灯具生产中使用30μm厚的薄膜粉末涂料。

    在欧洲,**先在车身上采用粉末清漆涂装的是法国宝马（BMW）公司。1992年已获得满意的结果。据**近报道,已在BMW的3.5.7系列的车身上采用粉末喷涂。

    在美国,1993年Chrysler、GM、Ford汽车公司经美国汽车研究会（USCAR）（USCouncilforAutomotiveRe-search）组成合作联合体,主要对粉末清漆在车身上涂装的经济性作评估。

    2.3 高固体分涂料

    该涂料以提高其固体含量,减少溶剂用量为目的。由于涂料黏度随固含量提高而增加,对高固体含量的涂料施工应配合使用相应的装备或喷具。

    我国当前常用的高固体分涂料以环氧、丙烯酸、聚酯及氨基/丙烯酸类较为普遍。其固含量均在60％～70％。

    双组分聚脲弹性体技术,是一种固体含量为100％的无溶剂环保涂料的施工技术。德国和美国**早研究该项技术,北美地区于1991年投入商业应用。该涂料具有诸多优异性能,如施工时不受环境温湿度的影响,快速固化,涂膜厚薄可控制（需要时一次施工可达1mm以上的厚度要求）,涂膜有优良的耐碱、耐弱酸、耐海水、耐盐雾、耐磨、防水、防渗、高抗张强度、柔韧性和延伸率等各项性能,可在-40～150℃下长期使用,其应用领域极广,如原油贮罐、耐磨衬里、水处理设备、海岸设施、工业防腐等,当前该项技术得到迅速发展。聚脲的施工需配置**喷涂设备,在高压、高温状态下进行。

我国海洋化工研究院于1998年完成该涂料的配方体系,并于1999年进入商业应用,如大庆油田原油储罐防腐保温,发电厂的盐水储罐防腐等10多项工程项目,受到用户的高度评价。

    美国SpecialtyProductsIncorporation公司曾于2001年在上海举办聚脲弹性涂料推广会,进行应用试验,并将一块一分为二的大型空心砌砖,经喷涂厚涂层后,达到补缝复合。也可在有水的平板上喷涂连续成膜,其产品的长期使用温度为-50～120℃,使与会者对该项新技术有了新的认识。

    2.4 紫外光固化涂料

    紫外光固化涂料是德国拜耳公司于1968年**先开发成功并商品化的一种节能型的环保涂料。紫外光固化涂料由不饱和聚酯树脂或乙烯酯与光引发剂等组成,在紫外光辐射引发下进行聚合交联反应,由液态涂层瞬间成为固体。

    由于其低温高速固化,省空间、省能源等特点且涂膜具有一定硬度,在木材和塑料涂装上应用广泛。

    任何UV固化体系,颜料均会干扰固化,这是因为颜料可吸收UV,同时限制固化的涂膜厚度。为此对颜料应有所选择。同时对形状复杂的工件也较难达到理想效果。由于存在着成本和技术上的问题,整体车身集成很少使用。

    在紫外光固化粉末涂料方面,1990年欧洲开始申请专利。该涂料的固化方式与普通粉末不同,喷粉后的工件先送入红外熔融段,使粉末快速升温至90～150℃,并迅速熔融成膜,然后进入强制对流段,保证漆膜的流平,**后进入紫外固化段。采用的灯管为美国辐深公司的F600（也适合用于厚膜和深色粉末涂料的光固化）,固化粉末的设备长度约在6m左右。1997年,英国StilexoIndustrial公司采用TRIAB公司制造的UV/IR固化装置与涂装线、DuPont公司的粉末涂料,已在中密度胶合板上使用UV光固化粉末涂料。目前,在西欧、日本已有多条紫外光固化粉末涂料喷涂及固化线用于中密度胶合板家具涂装。品种有花纹、平光、高光等系列。上海UCB特种化工公司已生产用于木材和金属底材的紫外光固化粉末涂料树脂。上海新星静电喷涂设备公司也设计制成了UV粉末涂料的固化设备。

    近年来,我国涂装行业通过引进、消化,在涂料的品质选用、设备更新、新技术的应用等方面都有不同发展,改善了对环境污染的影响,产品涂装质量有明显改观,而与国际先进水平相比较,在涂装材料或涂料中所含的颜料方面还存在不少差距。

    为此,我们必须不断努力,要紧紧把握住“改革、创新、发展”的六字方针,走新型工业化道路,从涂装材料清洁生产开始,提高行业水平,缩小差距,参与和提高国际竞争力。