經濟的高速發展,為人類帶來更為優越的物質條件的同時,也制造了一系列阻礙人類社會可持續發展的環境問題。近年來,隨著人們環保意識的不斷提升,如何創造更高效更可持續的發展模式則成了經濟社會發展的重中之重。環保問題首當其沖。因此世界各國開始紛紛就環保問題針對產生環境污染和破壞的各行各業制定并實施各項法規標準。
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? ? 在中國,《清潔生產促進法》和《循環經濟促進法》分別于2003年1月1日和2009年1月1日正式實施。而《清潔生產促進法》的中心內容,是提高資源利用,減少和避免污染物的產生,保護和改善環境,保障人體健康,促進經濟和社會的可持續發展。2015年2月1日工信部在制定了14項涂料、顏料相關標準的同時,對生產和排放VOCs(>420g/L)的溶劑型涂料開始征收消費稅,以減少VOC的排放。而為了加速水性漆發展,*在2014年分別制定了“HG/T4761-2014水性聚氨酯涂料的化工行業標準”,“HG/T4759-2014水性環氧涂料的化工行業標準”和“HG/T4758-2014水性丙烯酸涂料化工行業標準”,于2015年6月1日起執行。這對推進水性涂料的發展起到了極大的推動作用。
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? ? 2016年12月中國環保產業協會編制了“*先進污染防治VOCs防治領域的典型案例18項”。在涂料方面,僅對木器涂料水性化的技術典型案例作了說明,表明*對水性木器涂料的開發應用給予了高度重視。2016年12月16日“*發改委和工信部”公布了“*鼓勵有毒有害原料產品替代品目錄2016年版”,其中涉及了大量水性涂料替代溶劑型涂料的產品目錄。
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? ? 近年來在輿論上,環保部門對涂料上,下游企業在監管力度上,都有了極大的增強,這對水性涂料的發展也起到了極大地推動作用,盡管如此,我國水性涂料的發展和使用情況到底怎么樣呢?
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目前水性涂料的發展概況
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? ? 水性涂料是用水來代替溶劑型涂料中的稀釋劑,所以不會破壞生態環境。作為稀釋劑在涂膜固化過程中會全部揮發掉,對涂膜而言是沒有任何意義,也可以說是一種資源的浪費,也可以說,水性涂料是一種節約資源型的涂料品種。
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? ? 此外,水性涂料可以在濕的基材表面或潮濕的環境下噴涂。它對所使用的涂裝工具來說,不需要用溶劑來清洗,可以直接用清水沖洗,所以在施工過程中沒有溶劑的消耗。對電泳涂漆而言,它可以對復雜的構件、另件(內腔、棱角、焊縫)一些難以涂覆的部分進行涂裝。以上幾點正是當今環保高壓下發展水性涂料的重要原因。
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? ? 但實際水性涂料并非完全沒有VOC排放。為了改善水性涂料在物化特性上與溶劑型涂料的差距,所以必須添加一些助劑來彌補其中的不足。為此,所加的一些助劑大多都是有機化合物,都是屬于可揮發的有機化合物,它必然會有VOC的排放。只是它與溶劑型涂料相比,所占的比例比較小而已,一般水性涂料的有機揮發物的含量在10~15%左右。
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? ? 正是由于水性涂料要加入相當多的不同功能的助劑,如消泡劑、分散劑、潤濕劑、增稠劑、防腐防霉劑等,就必然會加大水性涂料的生產成本,就目前而言,水性涂料與物化性能相當的溶劑型涂料相比,共成本價要比溶劑型涂料高一點。另外水性涂料在噴涂(涂裝)過程中也會有污水、廢渣產生,這也是需要處理的。雖然,為了解決環境污染,*大力提倡水性涂料的應用,但由于價格高,施工條件要求比較苛刻等限制,我國目前所生產的水性涂料在很多方面與國外所生產的水性涂料還有很大差距,再加上我們在技術開發、施工應用,人員素質等方面差距,致使水性涂料在真正應用上仍然占比較小。就家具用木器漆而言,很多地區已頒布了禁油令,然而,水性木器漆的使用到目前為止,也僅有5%左右。
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? ? 為了徹底改變這一現象,筆者認為應從以下幾方面入手:
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? ? 1、應該加大對水性涂料方面的研發(也包括水性涂料所用助劑)力度。*有關部門要制定對研發環保生態友好型,對人類友善型的涂料的支持和獎勵制度。從物質上,精神上為他們提供保障和應有的獎勵。
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? ? 2、要對從事水性以及其他研發、生產環保生態友好型,與人類友善型涂料的企業,研發單位的工作人員的基本素質,提供不斷充電、提高的機會。要加大在這方面的國內外技術交流,組織一些論壇、講座,使其從事這方面工作的各類人員,在理論上、實際上都有一個較大幅度的提升。
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? ? 3、在條件允許的情況下,也可以組織專業人員到國外進行考察,要組織專業人員攻關,要從水性涂料與溶劑型涂料在物化性能方面,施工方面所存在的不足上下大功夫,給予逐一解決。只有這樣才能使水性涂料,在工業上、在建筑和各個行業上,得到真正的應用。
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? ? 水性涂料在實際應用上急待解決的幾個問題
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? ? 水性涂料在涂裝是對基材表面清潔度要求較高,若在涂裝環境中存在雜質、污物就會使涂膜產生弊?。ㄈ缈s孔等)。其主要原因是由于水的表面張力高達72達因/厘米,而大多數液體(有機溶劑)的表面張力僅為20-40達因/厘米。正因為如此,對烘烤型水性涂料,在涂裝時對涂裝環境的溫度、濕度的要求就比較嚴格。如基材表面的除銹等級一般應達到≥Sa2.5級;底材的表面溫度應該大于10℃,涂裝的環境溫度一般應在5-30℃,相對濕度應不大于75%。水性涂料的儲存溫度不能小于5℃。有時為了保證涂膜的質量,就需要添加調濕、調溫裝置,這對使用者來說,就必然加大了設備投入,也增加了能量消耗。
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? ? 在今年,筆者在一個技術交流活動中得知上海奇想青晨涂料技術有限公司于七年前,便開始了在水性涂料方面的創新。最終研制出了新一代的水分散性納米材料——碳鈦籠樹脂,在此基礎上,對水性涂料在工業方面的應用進行了研發,并研制出了一系列新型的水性防腐涂料系列的樹脂產品,如碳鈦籠丙烯酸樹脂、碳鈦籠環氧丙烯酸樹脂、碳鈦籠改性硅丙樹脂、碳鈦籠羥基丙烯酸樹脂和碳鈦籠聚醚改性羥丙樹脂。用這些樹脂做成的水性涂料根據實際的運用,已解決了一般水性涂料在涂裝時對基材表面清潔度的要求,據資料介紹,其表面清潔度達到St2即可,在環境溫度于5℃上下相對濕度大于75%的情況下,也可以正常施工。這就減少了對基材處理的要求,也不再需要增加調濕調溫裝置的投入。
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? ? 水性涂料的抗機械作用力的分散穩定性較差,在輸送管道內,流速急速變化時,分散微粒會被壓縮成固態微粒,致使涂膜產生麻點,粗粒。所以在涂裝時就要求輸送管道形狀,管壁無任何缺陷。若有缺陷,就會出現因水性涂料中的顏料、由于分散不好,而造成小型微粒出現,而造成涂膜弊病的產生。
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? ? 水性涂料由于水的存在,會對涂裝設備造成一定的腐蝕,為了避免腐蝕,就需要對涂裝設備進行防腐處理,如加入襯里,用耐蝕材料(不銹鋼)進行制造,這對使用者,就會加大成本投入。
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? ? 水性涂料因為有親水基因的存在,涂膜有一定的親水性,當涂裝不當時就會產生回粘、泛白、耐水性差的缺陷。當前不少水性涂料都有耐水性差的問題,水性涂料的酸堿度(PH值)大多為7.5-8.5屬于弱堿性,在此情況下,易造成樹脂中的酯鏈發生水解而使分子鏈降解,就會影響涂料槽液的穩定性,從而影響涂膜的物化特性。
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? ? 水性涂料為了改善物化性能上的差距,目前在制造時(配方設計中)都要加入一些高沸點的有機溶劑,在烘烤型的水性涂料固化時,隨著溫度的升高就會產生煙霧,凝結時,若落在涂膜上,也會造成涂膜缺陷。水性涂料中由于水的存在,致使水性涂料易于滋生細菌,產生霉變,所以水性涂料必須要注意防霉,防腐問題。與此同時,水性涂料在貯存、運輸時,也要注意貯存和運輸時的外界溫度,以免凍壞。
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? ? 水性涂料在生產、應用時也會產生一定量廢水,對所產生的廢水,必須經過嚴格處理,當廢水處理達標后,才能排放。否則會造成水污染。
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? ? 在目前原材料上漲的情況下,如何從開源節流和研發,生產上降低水性涂料的生產成本,也是消費者特別關心的大問題。
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? ? 以上都是我們在研發水性涂料、在配方設計上、施工工藝上亟待解決的問題。若不能及時解決,要使水性涂料達到真正的應用,也非易事。
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? ? 值得慶幸的是,近年來不少事業單位都加大了對水性涂料的研發力度和資金上的投入,并取得了一定的成果。
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? ? 大家都知道,建國以來,醇酸樹脂在工業涂料上的應用上,一直占據了很大的比例。為了使其向水性方面的轉換,我國不少原來研發、生產溶劑型醇酸樹脂涂料的單位都加大了對水性醇酸樹脂涂料的研發,而且也取得了一定的突破,如在抗水性方面、耐油、耐鹽水等上都有了極大的提高。在水性木器漆方面,我國蘇州凱康化工科技有限公司所研制的水性木器封閉底漆和高光,高硬度雙組份水性木器漆,經過了兩年多的應用和不斷改進,終于在2016年底,通過了江蘇省組織的專家評審,該產品的各項技術指標,不但達到了GB/T23999-2009的指標,還在光澤,硬度上有所突破,并超過了某國外(同類產品)知名品牌的技術指標,得到了用戶的認可。