涂料工業(yè)運行概況與對粉體的應用實踐
1、我國涂料行業(yè)基本狀況
我國涂料行業(yè)近幾年來發(fā)生了深刻的變化，經(jīng)濟運行速度迅速地加快，步入了發(fā)展快車軌道，產(chǎn)量年年不斷增加。2006年涂料總產(chǎn)量突破500萬噸大關達到了508萬噸，比上年同期404萬噸増長了25.6%,平均以年10%以上速度在增長。涂料產(chǎn)品銷售收入達963億元，比上年同期741億元増長了30.04%,利潤66億元，比上年同期44億元増長48.06%,自2003年涂料突破240萬噸大關以后，我國涂料產(chǎn)量僅次于美國，居世界第二位。
涂料工業(yè)凸現(xiàn)了幾個特點：產(chǎn)量增加勢頭加快、地域或企業(yè)的集中度在提高，80%涂料產(chǎn)量集中在珠江三角洲、長江三角洲、環(huán)渤海地區(qū)。工業(yè)涂料相對集中在長江三角洲，家裝裝飾涂料相對集中在珠江三角洲，它們?yōu)樾袠I(yè)集中度，品牌整合提供良好的經(jīng)濟基礎。
我國涂料按其用途可分為三大類，即工業(yè)涂料、建筑涂料和特種涂料按成膜物分類現(xiàn)實際為17大類按介質分散相分為溶劑型、水性、粉末、高固體分、無溶劑型涂料。
從國家統(tǒng)計局頒布的2006年涂料產(chǎn)量508萬噸，其中前五位省市分別為廣東139.84萬噸（27.54%）、江蘇76.63萬噸(15.09%)、上海73.39萬噸(14.45%)、山東46.18萬噸(9.09%)、浙江36.65萬噸(7.22%)共占涂料總產(chǎn)量73.39%，在可統(tǒng)計到涂料生產(chǎn)企業(yè)前20家的產(chǎn)量，它們分別是：立邦涂料（上海、廊坊、廣東）25.41萬噸、中涂化工（上海、廣東）12.53萬噸、卜內(nèi)門（上海、廣州）11.72萬噸、嘉寶莉化工
11.70萬噸、海虹老人牌涂料（昆山、深圳、煙臺）10.30萬噸、華潤涂料10.26萬噸、阿克蘇諾貝爾（東莞、嘉興、廣東）10.10萬噸、中遠關西(上海、天津)7.66萬噸、山東樂化7.05萬噸、上海國際涂料5.85萬噸、東莞大寶化工制品5.73萬噸、湖南湘江涂料4.51萬噸、山東昌裕4.51萬噸、常州光輝4.34萬噸、重慶宏漆4.33萬噸、河北晨虹4.23萬噸、廣州珠江化工3.74萬噸、深圳天健3.72萬噸、上海涂料公司3.51萬噸、PPG（天津）3.50萬噸。
2、有代表性用途的溶劑型涂料基本情況與發(fā)展趨勢
2006年涂料總產(chǎn)量508萬噸中，油漆部分（含溶劑型、粉未涂料、無溶劑型等）352.40萬噸，其中
溶劑型涂料約占五分之四達300萬噸
(1)汽車涂料：它是代表涂料工業(yè)最高技術水平和發(fā)展方向。目前國內(nèi)外仍以溶劑型涂料為主導產(chǎn)品，尤其汽車罩光漆全是溶劑型涂料。中國汽車產(chǎn)量以20%速度在增長，2006年600萬輛原裝車，另有保有量2200萬輛汽車，需汽車漆28~30萬噸，其中原裝車需21萬噸涂料改裝車、車輛維修修補漆需7萬噸，除其中6萬噸水性電泳底漆外，需溶劑型汽車漆21萬噸。由于目前汽車漆以溶劑型涂料為主（溶劑排放量大），它占涂層厚度70~80%，面對溶劑排放對全球環(huán)境質量的惡化，一方面各國都在制訂限制的VOC的排放量，另一方面加強水性化的中涂、底涂、面涂等品種的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化加大高固體分、粉末涂料在汽車上的應用，力圖改變?nèi)軇┬屯苛显谄嚺涮淄繉诱?0~80%的統(tǒng)治現(xiàn)狀。我國也不例外，迫在眉睫，必須改變這一現(xiàn)狀。
(2)防腐涂料：目前仍以溶劑型涂料品種為主。主要有三大類專用涂料，它們是船舶涂料、集裝箱涂料、工業(yè)防腐涂料（油罐、輸油、輸氣管道、化工、冶金等工程），2006年產(chǎn)量分別為15萬噸、12萬噸、25萬噸。國際跨國涂料公司在我國獨資、合資建廠占產(chǎn)量60~70%，如阿克蘇諾貝爾、式瑪卡龍、佐敦、關西、杜邦、海虹老人等公司。今后一段時期，上述三大類專用涂料仍保持溶劑型涂料品種。按環(huán)保要求總的方向，必須發(fā)展無公害或低公害水性、高固體分、無溶劑、粉末防腐涂料。
(3)卷材涂料：目前仍以溶劑型涂料為主，按現(xiàn)有30多條預涂卷材生產(chǎn)線需卷材涂料8萬噸左右。
(4)木器涂料：由于目前水性木器涂料的質量和價格等原因，無法與溶劑型木器涂料相比擬，一時尚未形成產(chǎn)業(yè)化，其市場化還很“冷”，仍以溶劑型涂料為主。2006年產(chǎn)量60～70萬噸，其中聚氨酯、聚酯木器涂料42萬噸左右，硝基木器涂料8萬噸。按我國房地產(chǎn)業(yè)以20%速度在增長，家裝裝飾普及化，2006年建筑物竣工面積25億平方米，推算內(nèi)墻面積60億平方米，可知就需內(nèi)墻乳膠涂料需120萬噸，而內(nèi)部木質裝飾裝修所需木器涂料將不低于內(nèi)墻建筑涂料需求量1/3,即40萬噸左右，由此可見加上家具裝飾涂料，每年木器涂料需求將保持70萬噸左右。
通用溶劑型涂料，2006年產(chǎn)量140萬噸左右。綜合上述2006年油漆類的產(chǎn)量，僅溶劑型涂料300萬噸，其余為粉末涂料、水性涂料、高固體分涂料。除粉末涂料有近30萬噸產(chǎn)量外，工業(yè)水性涂料、高固體分涂料產(chǎn)量份額比較低。
3、我國建筑涂料發(fā)展狀況
建筑內(nèi)外墻涂料主要是水性乳膠涂料。建筑涂料（內(nèi)外墻）產(chǎn)量盡管快速增長，但區(qū)域發(fā)展不平衡。2006年建筑涂料155.40萬噸，前四位為廣東38.58萬噸、上海29.32萬噸、江蘇20.94萬噸、河北13.15萬噸。分別占建筑涂料的24.82%、18.86%、13.47%、8.45%，前四位省市之和占建筑涂料總產(chǎn)量的65.60%，前50位的企業(yè)的產(chǎn)量為82.72萬噸占建筑涂料總產(chǎn)量的53.22%。萬噸級企業(yè)有37家，產(chǎn)量72.32萬噸，占建筑涂料總產(chǎn)量46.52%，其中7家外企獨資企業(yè)產(chǎn)量34.46萬噸，占建筑涂料總產(chǎn)量22.17%(上海立邦8.35萬噸、廊坊立邦10.06萬噸、廣東立邦0.4 9萬噸、上海ICI6.83萬噸、廣東ICI4.89萬噸、廣東AKZO2.05萬噸、上海STO1.79萬噸)華潤、中華制漆、嘉寶莉等10家萬噸級企業(yè)的產(chǎn)量25.71萬噸，占
建筑涂料總產(chǎn)量16.54%。建筑涂料產(chǎn)業(yè)的企業(yè)集中度不斷提高，大企業(yè)占主導了市場并具有自主創(chuàng)新核心技術。涌現(xiàn)一批具有實力的品牌和企業(yè)，如獲2005年八個中國名牌的品牌與企業(yè)有：廣東華潤涂料公司“華潤牌”、江蘇大象東亞制漆公司“大象牌”、莆田三江化學公司“三顆樹牌”、廣東嘉寶莉化工公司
“嘉寶莉牌”、中華制漆（深圳）公司“菊花牌”、深圳大中化工有限公司“紫荊花牌”、海虹老人涂料（深圳）公司“海虹牌”、南寶樹脂（昆山）公司“南寶牌”。從以上可以看出建筑涂料產(chǎn)業(yè)在規(guī)模、品種、技術等方面已步入成熟期并向前發(fā)展。
二、粉體材料在涂料中的作用
涂料用粉體材料包括體質顏料、防銹顏料、著色顏料、特殊顏料、功能顏料。其中體質顏料是粉體顆粒體系一大分支。由于體質顏料的粒徑、粒子形狀、吸油量、密度自身的特性或經(jīng)過改性后發(fā)生特有特性都對涂料產(chǎn)生了一定的作用與影響。尤其超細粉體材料直到納米級材料對涂料產(chǎn)生了更明顯的作用，大致有以下作用：
1、可以高效利用顏料的遮蓋力作用
2、可以增加涂料的固體含量，控制涂料中有害揮發(fā)性有機化合物（VOC）的限量
3、可以提高涂料的耐擦洗性
4、可以控制涂料光澤大小
5、可以控制涂料體系的沉降性可以提高涂膜的拉伸強度
6、可以調(diào)節(jié)涂料體系粘度
7、可以提高涂料的耐磨性和防滑性
8、當涂料配方中顏料體質濃度小于臨界顏料體質濃度時，可以提高涂膜的干遮蓋力
9、可以作為涂料的補強和增量劑
10、可以提高涂料的附著力
11、可以提高涂料的耐沾污性和耐腐蝕性
12、可以控制水性乳膠涂料的PH值的緩沖劑
13、可以提高涂料的手感
14、可以提高涂料的濕感和干感時的硬度。
三、粉體材料在涂料中的應用實例
1、體質顏料（重鈣、輕鈣、高嶺土等）可以提高乳膠涂料的“干遮蓋力”效應，替代部分鈦白粉使用量（即稱為對比率或遮蓋率）從而降低制造成本。
乳膠涂料中主要原材料成本份額
原料 原料價格差價倍數(shù)/kg 密度(g/㎝3) 成膜涂料中原料價格差價倍數(shù)/kg
體質顏料 1 2.6 1
乳液 5～10 1.1～1.2 8
鈦白粉 20 4 23
由于乳膠涂料主要用于建筑物內(nèi)外墻水泥基混凝土墻面上，涂膜呈現(xiàn)是無光和低光（絲光），所以乳
膠涂料配方設計原則，一般顏料體積濃度（PVC）比臨界顏料體質濃度（CPVC）大得多，故以最少用量的白色顏料鈦白粉獲得滿意的干遮蓋率是涂料設計者追求經(jīng)濟成本的目標，也是充分發(fā)揮體質顏料“干
遮蓋力”的能力效應有的用武之地。
在乳膠涂料中，鈦白粉顏料所占成本最大、其次乳液、最小是體質顏料，但鈦白粉折射率2.71，而體質顏料和乳液折射率很低，一般都低1.5接近1（透明），所以利用PVC比CPVC大得多得前提下，隨著涂料干燥過程中，孔隙間空氣折射率為1，由于含有孔隙產(chǎn)生了新的界面——空氣乳液、空氣顏料體、質料，一些顏料、體質顏料粒子被空氣包圍，而不被乳液潤濕，此時就可以利用調(diào)整配方中的顏料與體質顏料的比例，利用體質顏料載體均勻分散鈦白粉顏料顆粒于涂膜體系中，有效體現(xiàn)并提高整體遮蓋力效應，從而降低按原設計要求所需鈦白粉使用量，在不降低涂膜性能前提下，達到降低涂料制造成本的目的，有的放矢利用了體質顏料在涂料體系中的作用。
2、納米二氧化硅在涂料中的應用
改性納米二氧化硅為絮狀網(wǎng)狀準顆粒，有高活性含不飽和殘鍵羥基，比表面積大。目前選用多孔二氧化硅的技術規(guī)格：
Sio2（干基）％ ≧99.5
比表面積㎡∕g 350～400
PH（5％水懸浮液） 6～7
吸油值g∕500g 320
粒徑㎜ 10～40
灼燒減量 ≦4
(1)改性納米二氧化硅在苯丙乳膠內(nèi)外墻涂料中的應用
由于改性納米多孔二氧化硅純度具有三維結構，比表面積大，表面嚴重的配位不足，表現(xiàn)出極強的活性，且粒度分散窄，納米粒子在充于顏填料粒子之間，造成具有大的吸附性，使它與乳液界面形成一層進行應力轉移構成強大相互作用。當納米二氧化硅添加1.5～2％于白色基礎漆中，其復合納米涂料有良好的觸變性和分散穩(wěn)定性，并大大提高了涂膜的致密性、韌性、硬度、耐擦洗性、耐粘性和耐候性。經(jīng)試驗比較，該乳膠涂料的主要性能指標，附著力由原3級提高為1級，硬度由HB提高到2H，耐水性由96小時提高到120小時，耐堿性由84小時提高達96小時，耐擦洗性由1000次提高達5000次。在200W紫外燈連續(xù)照射60天，粉化程度可從90％降低至20％。
(2)改性納米二氧化硅在水性塑料涂料中的應用
目前一般水性乳膠塑料涂料，由于乳液交聯(lián)度不足，使涂膜硬度低，耐酒精擦洗次數(shù)低，當加入1％的改性納米二氧化硅于核殼型乳液中制成水性塑料涂料中，其涂膜硬度由2H增至3H,耐酒精擦洗性由50次增至大于120次以上，耐溫性由70℃增至大于100℃，其原因是改性納米二氧化硅的表面活性羥基與核殼乳液的端基反應形成網(wǎng)絡結構，增加乳液的交聯(lián)密度，從而提高水性塑料涂料的綜合性能。
3、硅灰石粉料在膨脹型乳膠防火涂料中的應用
防火乳膠涂料中除阻燃劑及乳液對防火性能重要外，使用填料雖比例不大，但在防火乳膠涂料中選用硅灰石、氫氧化鋁、空心微珠在配方中分別占5％、2％、4％作為填料，其中硅灰石起涂膜的骨架作用，
氫氧化鋁起阻燃抑煙降溫，空氣微珠起炭層強度作用。經(jīng)過對填料品種進行篩選實驗比較：
不同填料對耐火實驗結果
填料名稱 發(fā)煙量 膨脹高度∕㎝ 炭層質量 耐火時間/分
碳酸鈣 多 8.2 中間為大泡狀 8
高嶺土 少量 6.3 中間為密實蜂窩狀 20
滑石粉 多 3.5 中間為密實蜂窩狀 13
硅灰石 少量 7.3 中間為密實蜂窩狀 21
氫氧化鋁 少量 5.1 中間為密實蜂窩狀 28
從上表中加入CaCO3雖然膨脹高度較高，增加火焰與鋼板的距離，但由于中間大泡狀，而不是均勻致密的蜂窩狀炭層，隔熱效果不好，耐火時間短，故不宜采用滑石粉膨脹高度雖比CaCO3高，但炭層蜂窩狀，防火效果優(yōu)于CaCO3。
炭層防火效果相同的高嶺土、硅灰石，膨脹高，最高為硅灰石，其次是高嶺土，滑石粉最低耐火時間次序是硅灰石>高嶺土>滑石粉，這說明炭層達到蜂窩狀時，膨脹高度越高，隔熱防火效果越好，當然炭層也不能過高，否則會導致炭層與鋼板間的脫離，起不到防火的作用。上表中含有Al(OH)3涂層發(fā)煙量最少，尤其耐火時間最長，是非常好的阻燃添加劑。比較五種無機填料順序是：Al(OH)3>硅灰石>高嶺土>滑石粉>CaCO3，因此把Al(OH)3作為阻燃劑配合硅灰石是最理想的，以配方中硅灰石5％，Al(OH)32％是最理想的填料層，耐火時間最長，發(fā)煙量最少。
4、絹云母（白云母）在建筑外墻乳膠顏料中的應用
絹云母屬硅酸鹽薄片狀具有極強的消光屏蔽功能，可以吸收80％以上的紫外線接近于鈦白粉對紫外線吸收率，耐磨性、絕緣性好，化學穩(wěn)定性好、耐酸堿、抗透水性。當在外墻用乳膠涂料中加5％，可以提高涂層耐候性，延遲涂層的粉化、變色、龜裂，增加涂膜的硬度和韌性。不含和對含有GA4型號濕法絹云母的乳膠涂料進行600小時人工老化對比實驗，其老化性能，外觀由起泡剝落提高為不起泡剝落、無裂紋，變色由2級變?yōu)?級，粉化由3級變?yōu)?級（無粉化），但絹云母不適用高光外墻乳膠涂料對涂料明顯的消光作用。
以上僅舉幾個例子，說明體質顏料不僅僅是當作填充料作用，降低涂料制造成本外，而且特殊加工的體質顏料在涂料中起改進提高涂料性能和功能作用。
