涂料工業(yè)運行概況與對粉體的應(yīng)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(guān)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(guān)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(chǔ)。
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(zhì)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(guān)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(shù)水平和發(fā)展方向。目前國內(nèi)外仍以溶劑型涂料為主導(dǎo)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(zhì)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(yīng)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(guān)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(yù)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(zhì)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(zhì)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(dǎo)了市場并具有自主創(chuàng)新核心技術(shù)。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(xué)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(shù)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(zhì)顏料、防銹顏料、著色顏料、特殊顏料、功能顏料。其中體質(zhì)顏料是粉體顆粒體系一大分支。由于體質(zhì)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(dāng)涂料配方中顏料體質(zhì)濃度小于臨界顏料體質(zhì)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(yīng)用實例
1、體質(zhì)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(yīng)，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(zhì)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(shè)計原則，一般顏料體積濃度（PVC）比臨界顏料體質(zhì)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(shè)計者追求經(jīng)濟成本的目標，也是充分發(fā)揮體質(zhì)顏料“干
遮蓋力”的能力效應(yīng)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(zhì)顏料，但鈦白粉折射率2.71，而體質(zhì)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(zhì)料，一些顏料、體質(zhì)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(zhì)顏料的比例，利用體質(zhì)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(yīng)，從而降低按原設(shè)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(zhì)顏料在涂料體系中的作用。
2、納米二氧化硅在涂料中的應(yīng)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(shù)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(yīng)用
由于改性納米多孔二氧化硅純度具有三維結(jié)構(gòu)，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(yīng)力轉(zhuǎn)移構(gòu)成強大相互作用。當(dāng)納米二氧化硅添加1.5～2％于白色基礎(chǔ)漆中，其復(fù)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(yīng)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(dāng)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(yīng)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，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(yīng)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(jié)果
填料名稱 發(fā)煙量 膨脹高度∕㎝ 炭層質(zhì)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(dāng)然炭層也不能過高，否則會導(dǎo)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(yīng)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(xué)穩(wěn)定性好、耐酸堿、抗透水性。當(dāng)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(zhì)顏料不僅僅是當(dāng)作填充料作用，降低涂料制造成本外，而且特殊加工的體質(zhì)顏料在涂料中起改進提高涂料性能和功能作用。
