水性汽车涂料中的助剂应用
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0% 5% 15%
有机助溶剂在水性分散介质中的含量
水性涂料在低能底材上的润湿
无底材润湿剂
0.1% BYK®-340
流动和流平助剂的选择
提高流动和流平性 没有下列副作用:
影响下一道涂料的流平 层间附着力问题 稳定泡沫
最佳的表面流动和流平
牛顿型流动形态(受润湿分散剂和增稠剂影响) 尽可能高的表面张力 湿膜中无表面张力差异或很小
+ + + + + +
消泡问题
为什么水性体系会有更多气泡?
表面活性物质含量高(表面活性剂，乳化剂， 水溶性树脂等) 水性体系使用更多稳定气泡的助剂
水性体系用消泡剂的分类
矿物油型(BYK-030系列) 常用于乳液型建筑涂料 有机硅型(BYK-020系列) 常用于工业涂料和高档建筑涂料 无有机硅的聚合物型(BYK-011,012) 常用于工业涂料
消泡剂的选用
消泡能力不够
增加用量 改用相容性稍差的消泡剂
消泡剂引起缩孔
增加加入时的剪切力 延长加入时间 减少用量 改用相容性稍好的消泡剂
水性体系中消泡剂的选择
消泡能力增加 • 疏水性较弱 • 较相容 • 疏水性强 • 较不相容
起点: BYK®-028
BYK®-025
BYK®-024
BYK®-094 BYK®-022 BYK®-021
助剂用量以有效成分计
BYK-420和BYK-425的比较
BYK-420 触变性流动 聚氨酯改性的聚脲溶液 含NMP, 不是VOC-free 作用机理:氢键 可使纯水增稠 BYK-425 假塑性流动 聚脲改性的聚氨酯溶液 含聚乙二醇,VOC-free 作用机理:缔合和氢键 增稠需要有树脂
二.水性汽车涂料
防针孔助剂
Byketol-WS
流平剂
BYK-380,-381
水性中涂配方举例
序号 物料 重量 27.80 10.50 0.50 1.00 16.40 0.15 5.30 2.30 0.45 4.50 5.50 按序号依次在 搅拌下将物料 加入砂磨机中 ,研磨30分钟( 转盘线速度为 23m/s, 夹套 水温40°C)。 1 聚酯-聚氨酯分散体(41%) 2 聚酯-聚氨酯分散体(47%) 3 Disperbyk-180 4 BYK-011 5 Tronox R-KB-4 6 Bayferrox 303T 7 Blanc Fixe Micro 8 Talkum IT extra 9 Aerosil R972 10 乙二醇丁醚 11 去离子水
用Disperbyk®-184的研磨料组成
研磨树脂 胺 助溶剂 Disperbyk-184 Byketol-WS 去离子水 颜料
无研磨树脂的颜料润湿分散剂
Disperbyk®-190 Disperbyk®-191
用Disperbyk®-190的研磨料组成
去离子水 Disperbyk-190 消泡剂(BYK-024或BYK-011) 颜料
原因: 水性涂料 的表面张力较高
表面张力
溶剂 树脂 底材
80 70 mN/m 60 50
水性树脂 水
氨基树脂 磷化钢板
40 30 20
二甲苯 溶剂汽油 醇酸树脂 丙烯酸树脂 未处理钢板 塑料
底材润湿助剂改进底材润湿
加有底材润湿助剂 未加底材润湿助剂
底材润湿剂的选择
降低固液间的界面张力,改进底材润湿 应对涂料流动和流平有帮助 尽可能地不稳泡
Disperbyk®-190 Disperbyk®-184 Disperbyk®-180 Disperbyk®-192 Disperbyk®-181 BYK®-154
低
低
BYK®-151
极性
高
颜料润湿和分散助剂的选择
应选用解絮凝型润湿分散剂
使颜料浆有较好的透明性和较高的着色力 使颜料浆和涂料尽可能地接近牛顿型流动 不稳泡或少稳泡 注: 在研磨水性颜料浆时,应同时加某种合适的消泡剂
BYK®-094
BYK®-028
后添加
BYK®-025
加入时间
水性消泡剂的结合使用
• 较不相容性的消泡剂加入到研磨漆中(0.1-0.3 %)
相容性较好的消泡剂可后加入 (0.3-0.5 %) 有效的结合使用:
BYK®-022/BYK®-024 BYK®-022/BYK®-028 BYK®-021/BYK®-024
兼有消泡和消除针孔及爆泡痕迹作用的流平剂,应在研磨 或高剪切力下加入
水性体系用的表面助剂
底材润湿 表面滑爽 表面流动
BYK®-345 BYK®-346 BYK®-347 BYK®-348 BYK®-340 BYK®-307 BYK®-333 BYK®-375 BYK®-380N BYK®-381
+ + + + + + + +
颜料分散问题
颜料的稳定
通过空间位阻作用稳定颜料(体系极性越低越重要)
颜料的稳定
+ + + + + + + + + + + + + + + + +
+
通过静电排斥来稳定颜料: 体系极性越高越重要
水性体系中颜料稳定的特殊要求
在漆膜形成和固化中水性体系的极性从高向 低变化 在漆膜形成的整个过程中颜料都要保持稳定 助剂必须：
BYK®-425在水性聚氨酯中的增稠作用
基料体系:Impranil DLF
Brookfield viscosity - Spindle 6; 20 rpm; 初始粘度
16000
12000
8000
4000
0
0,75 % Acrylic thickener + 1 % ammonia 25 % in water 1,05 % PUR Thickener 1 0,75 % PUR Thickener 2 0,25 % BYK-425
聚酯 含羟基聚氨酯 三聚氰胺甲醛 封闭异氰酸酯 通常是自己合成的专用树脂
水性中涂用助剂
颜料润湿和分散助剂
Disperbyk-180 Disperbyk-111 + 胺 Disperbyk-184
底材润湿剂
BYK-346 BYK-347 漆雾接受性较好 有利水性底色漆润湿
水性中涂用助剂
消泡剂
BYK-011
水性汽车涂料在西欧的发展
7.5
Refinish
0.1
3.4
68.8
OEM
42.0
58.6
0
10
20
30
40
50
60
70
80
2004数据为估计值
1994
1999
2004
水性中间涂料
欧洲主要水性中涂供应商
Hemmelrath BASF Dupont Herberts Blacomme
水性中涂用树脂
BYK®-420的不足
加入时需要高剪切力 有时要用助溶剂和/或润湿分散剂来改进体系 的相容性 剪切变稀现象太强,会使施工粘度太低 含NMP, 不是VOC-free
BYK®-425: B-420的改进和补充产品
对各种水性树脂有很广泛的相容性 • 加入方便,无须高剪切力,可后添加 • 假塑性流动特性, 粘度恢复快 • 增稠效率高,防流挂性佳 • VOC–free • APEO–free • NMP–free
BYK-333, BYK-307 BYK-346, BYK-348
疏水的即亲有机 的主链
相容的侧链
表面流动，平滑
底材润湿，表面流动
可能影响层间附着力
不增加平滑，不影响 层间附着力
有机硅表面活性剂的使用范围
BYK® -333 BYK® -307 BYK® -341 BYK® -345/346 BYK® -347 BYK® -348
70 60 50 40 30
21.8
64.9
59.1
53.4
20
13.1
18.0
12.9 12.3 12.5
10 0
9.7 6.9 8.3
常规溶剂型
2004数据为估计值
水性
高固体
粉末
1994
1999
2004
水性涂料相对于溶剂型涂料的优缺点
优点
环境友好,安全
缺点
较贵 施工应用条件可能不一样 涂膜性能可能差一点
• 底材润湿差 • 缩孔 • 爆泡痕迹 • 稳泡 助剂绝对需
水性涂料的主要组成
水性树脂 颜料,填料 水 有机助溶剂 助剂
底材润湿剂 消泡剂 流动和流平助剂 颜料润湿和分散助剂 流变助剂(增稠剂)
配制水性涂料时要解决的问题
底材润湿问题 表面流动和流平问题 消泡问题 颜料分散问题 流变性问题
底材润湿问题
25,00 – 35,00 0,30 – 1,00
BYK®-420的相容性试验
使用助溶剂 1. 将BYK®-420加到不含颜料的配方,混 合均匀 和润湿分散助剂 有可能改进 相容性 2. 目测是否增稠和有否粒子 如有粒子
相容性好, 增稠明显, 无粒子 不必调整 配方
BYK®-420的优点
改进颜料防沉性 提高涂料防流挂性 无须调整pH 不影响颜料的稳定性 不影响颜料浆的流动性和可泵性, 剪切稳定 适于水性颜料浆的增稠
BYK®-420的加入需要高剪切力
加入方式不合适(如手搅) -不增稠, 有粒子
加入方式合适(如用高速分散 机)- 增稠好, 无粒子
BYK®-420对效应颜料的防沉
云母珠光粉水浆
Control
1% Clay
1% BYK®- 420
BYK®- 420 水性效应颜料浆参考配方
1. 水 2. 助溶剂(如二元醇和醇醚) 3. Disperbyk®-192 或 -190 4. 效应颜料 5. BYK®- 420(高速搅拌下加入) 50,00 – 68,70 5,00 – 10,00 1,00 – 3,00
BYK®-024 / BYK®-025合用
BYK®-023 BYK®-044
BYK®-018 BYK®-019
BYK®-022 / BYK®-024 合用
消泡剂的选用
剪切力
研磨时
BYK®-044 BYK®-021 BYK®-022 BYK®-023
BYK®-019 BYK®-018
配漆时
BYK®-024
研磨料中没有树脂,胺和助溶剂的竞争吸附,润湿分 散剂能有效地吸附在颜料表面
颜料在水性体系适用性的试验
• 加5克颜料在75克的水和乙二醇丁醚(90:10)的混 合物中,摇动10秒钟, 在室温放置过夜 → 液相颜色很深 → 液相没有颜色或颜色较浅 ☺
流变性问题
BYK水性流变助剂
BYK-420 BYK-425
润湿所有颜料表面 通过静电排斥达到贮存稳定 漆膜形成过程中通过空间位阻保持颜料稳定
颜料润湿和分散助剂
Disperbyk®-160 -系列 Disperbyk®-184
W 0039 07/98
水性体系用润湿和分散助剂
高 Disperbyk®-183/-185 Disperbyk®-191
分 子 量
水性中涂配方举例
序号 物料 12 封闭脂族异氰酸酯(40%) 13 去离子水 14 BYK-346 15 BYK-347 总量 重量 29.10 1.50 0.30 0.30 105.60
水性涂料中所用的表面助剂
有机硅助剂
聚醚改性聚二甲基硅氧烷:BYK-333,BYK-307
有机硅表面活性剂
聚合链段很短的有机硅聚合物: BYK-345/346, BYK-348
流平助剂
BYK-380N
聚合物型,也降低表面张力,150°C以上应注意层间附着力
BYK-381
聚合物型,不降低表面张力
Byketol-WS
水和有机溶剂的比较
水 挥发时间 (乙醚=1) 相对湿度较高时 的挥发速度 表面张力(mN/m) 80 很慢 72 醋酸正丁酯 12 快 25
溶剂型涂料和水性涂料在配方时应考虑 到的不同
溶剂型涂料: 表面张力较 • 不均匀的表面 • 有时有缩孔 • 涂膜较薄时流平差 • 有时有泡 加助剂通常为提高性 水性涂料: 表面张力较
水性体系中常用的颜料润湿和分散助剂
乳液型建筑涂料
BYK-154,Disperbyk-181 Disperbyk-192
工业涂料
Disperbyk-184,Disperbyk-191 Disperbyk-190(无树脂研磨) Disperbyk-180(无机颜料) Disperbyk-192(效应颜料)
水性体系表面张力的降低
mN/m 40 35 30 25 20 15 用 有机硅表面活性剂 有机氟表面活性剂 有机硅聚合物
底材润湿剂的稳泡性
泡沫体积 (%) 50 有机氟表面 活性剂
25
BYK® -348 BYK® -346 0 0
体系: 水性PU
0,1%
0,2% 用量
0,3%
0,4%
有机硅助剂和有机硅表面活性剂
水性汽车涂料中的助剂应用
徐宗器 毕克化学公司上海代表处 2005.5
Βιβλιοθήκη Baidu
一.水性涂料概述
为什么要发展水性涂料?
溶剂型涂料的问题
环境保护: 劳动保护: 消防问题: 资源问题: 污染,VOC 健康问题 易燃 石油,煤炭,….
环境友好型涂料
水性涂料 高固体涂料 无溶剂涂料 粉末涂料
环境友好型涂料的发展
市 场 占 有 率
有机助溶剂在水性分散介质中的含量
水性涂料在低能底材上的润湿
无底材润湿剂
0.1% BYK®-340
流动和流平助剂的选择
提高流动和流平性 没有下列副作用:
影响下一道涂料的流平 层间附着力问题 稳定泡沫
最佳的表面流动和流平
牛顿型流动形态(受润湿分散剂和增稠剂影响) 尽可能高的表面张力 湿膜中无表面张力差异或很小
+ + + + + +
消泡问题
为什么水性体系会有更多气泡?
表面活性物质含量高(表面活性剂，乳化剂， 水溶性树脂等) 水性体系使用更多稳定气泡的助剂
水性体系用消泡剂的分类
矿物油型(BYK-030系列) 常用于乳液型建筑涂料 有机硅型(BYK-020系列) 常用于工业涂料和高档建筑涂料 无有机硅的聚合物型(BYK-011,012) 常用于工业涂料
消泡剂的选用
消泡能力不够
增加用量 改用相容性稍差的消泡剂
消泡剂引起缩孔
增加加入时的剪切力 延长加入时间 减少用量 改用相容性稍好的消泡剂
水性体系中消泡剂的选择
消泡能力增加 • 疏水性较弱 • 较相容 • 疏水性强 • 较不相容
起点: BYK®-028
BYK®-025
BYK®-024
BYK®-094 BYK®-022 BYK®-021
助剂用量以有效成分计
BYK-420和BYK-425的比较
BYK-420 触变性流动 聚氨酯改性的聚脲溶液 含NMP, 不是VOC-free 作用机理:氢键 可使纯水增稠 BYK-425 假塑性流动 聚脲改性的聚氨酯溶液 含聚乙二醇,VOC-free 作用机理:缔合和氢键 增稠需要有树脂
二.水性汽车涂料
防针孔助剂
Byketol-WS
流平剂
BYK-380,-381
水性中涂配方举例
序号 物料 重量 27.80 10.50 0.50 1.00 16.40 0.15 5.30 2.30 0.45 4.50 5.50 按序号依次在 搅拌下将物料 加入砂磨机中 ,研磨30分钟( 转盘线速度为 23m/s, 夹套 水温40°C)。 1 聚酯-聚氨酯分散体(41%) 2 聚酯-聚氨酯分散体(47%) 3 Disperbyk-180 4 BYK-011 5 Tronox R-KB-4 6 Bayferrox 303T 7 Blanc Fixe Micro 8 Talkum IT extra 9 Aerosil R972 10 乙二醇丁醚 11 去离子水
用Disperbyk®-184的研磨料组成
研磨树脂 胺 助溶剂 Disperbyk-184 Byketol-WS 去离子水 颜料
无研磨树脂的颜料润湿分散剂
Disperbyk®-190 Disperbyk®-191
用Disperbyk®-190的研磨料组成
去离子水 Disperbyk-190 消泡剂(BYK-024或BYK-011) 颜料
原因: 水性涂料 的表面张力较高
表面张力
溶剂 树脂 底材
80 70 mN/m 60 50
水性树脂 水
氨基树脂 磷化钢板
40 30 20
二甲苯 溶剂汽油 醇酸树脂 丙烯酸树脂 未处理钢板 塑料
底材润湿助剂改进底材润湿
加有底材润湿助剂 未加底材润湿助剂
底材润湿剂的选择
降低固液间的界面张力,改进底材润湿 应对涂料流动和流平有帮助 尽可能地不稳泡
Disperbyk®-190 Disperbyk®-184 Disperbyk®-180 Disperbyk®-192 Disperbyk®-181 BYK®-154
低
低
BYK®-151
极性
高
颜料润湿和分散助剂的选择
应选用解絮凝型润湿分散剂
使颜料浆有较好的透明性和较高的着色力 使颜料浆和涂料尽可能地接近牛顿型流动 不稳泡或少稳泡 注: 在研磨水性颜料浆时,应同时加某种合适的消泡剂
BYK®-094
BYK®-028
后添加
BYK®-025
加入时间
水性消泡剂的结合使用
• 较不相容性的消泡剂加入到研磨漆中(0.1-0.3 %)
相容性较好的消泡剂可后加入 (0.3-0.5 %) 有效的结合使用:
BYK®-022/BYK®-024 BYK®-022/BYK®-028 BYK®-021/BYK®-024
兼有消泡和消除针孔及爆泡痕迹作用的流平剂,应在研磨 或高剪切力下加入
水性体系用的表面助剂
底材润湿 表面滑爽 表面流动
BYK®-345 BYK®-346 BYK®-347 BYK®-348 BYK®-340 BYK®-307 BYK®-333 BYK®-375 BYK®-380N BYK®-381
+ + + + + + + +
颜料分散问题
颜料的稳定
通过空间位阻作用稳定颜料(体系极性越低越重要)
颜料的稳定
+ + + + + + + + + + + + + + + + +
+
通过静电排斥来稳定颜料: 体系极性越高越重要
水性体系中颜料稳定的特殊要求
在漆膜形成和固化中水性体系的极性从高向 低变化 在漆膜形成的整个过程中颜料都要保持稳定 助剂必须：
BYK®-425在水性聚氨酯中的增稠作用
基料体系:Impranil DLF
Brookfield viscosity - Spindle 6; 20 rpm; 初始粘度
16000
12000
8000
4000
0
0,75 % Acrylic thickener + 1 % ammonia 25 % in water 1,05 % PUR Thickener 1 0,75 % PUR Thickener 2 0,25 % BYK-425
聚酯 含羟基聚氨酯 三聚氰胺甲醛 封闭异氰酸酯 通常是自己合成的专用树脂
水性中涂用助剂
颜料润湿和分散助剂
Disperbyk-180 Disperbyk-111 + 胺 Disperbyk-184
底材润湿剂
BYK-346 BYK-347 漆雾接受性较好 有利水性底色漆润湿
水性中涂用助剂
消泡剂
BYK-011
水性汽车涂料在西欧的发展
7.5
Refinish
0.1
3.4
68.8
OEM
42.0
58.6
0
10
20
30
40
50
60
70
80
2004数据为估计值
1994
1999
2004
水性中间涂料
欧洲主要水性中涂供应商
Hemmelrath BASF Dupont Herberts Blacomme
水性中涂用树脂
BYK®-420的不足
加入时需要高剪切力 有时要用助溶剂和/或润湿分散剂来改进体系 的相容性 剪切变稀现象太强,会使施工粘度太低 含NMP, 不是VOC-free
BYK®-425: B-420的改进和补充产品
对各种水性树脂有很广泛的相容性 • 加入方便,无须高剪切力,可后添加 • 假塑性流动特性, 粘度恢复快 • 增稠效率高,防流挂性佳 • VOC–free • APEO–free • NMP–free
BYK-333, BYK-307 BYK-346, BYK-348
疏水的即亲有机 的主链
相容的侧链
表面流动，平滑
底材润湿，表面流动
可能影响层间附着力
不增加平滑，不影响 层间附着力
有机硅表面活性剂的使用范围
BYK® -333 BYK® -307 BYK® -341 BYK® -345/346 BYK® -347 BYK® -348
70 60 50 40 30
21.8
64.9
59.1
53.4
20
13.1
18.0
12.9 12.3 12.5
10 0
9.7 6.9 8.3
常规溶剂型
2004数据为估计值
水性
高固体
粉末
1994
1999
2004
水性涂料相对于溶剂型涂料的优缺点
优点
环境友好,安全
缺点
较贵 施工应用条件可能不一样 涂膜性能可能差一点
• 底材润湿差 • 缩孔 • 爆泡痕迹 • 稳泡 助剂绝对需
水性涂料的主要组成
水性树脂 颜料,填料 水 有机助溶剂 助剂
底材润湿剂 消泡剂 流动和流平助剂 颜料润湿和分散助剂 流变助剂(增稠剂)
配制水性涂料时要解决的问题
底材润湿问题 表面流动和流平问题 消泡问题 颜料分散问题 流变性问题
底材润湿问题
25,00 – 35,00 0,30 – 1,00
BYK®-420的相容性试验
使用助溶剂 1. 将BYK®-420加到不含颜料的配方,混 合均匀 和润湿分散助剂 有可能改进 相容性 2. 目测是否增稠和有否粒子 如有粒子
相容性好, 增稠明显, 无粒子 不必调整 配方
BYK®-420的优点
改进颜料防沉性 提高涂料防流挂性 无须调整pH 不影响颜料的稳定性 不影响颜料浆的流动性和可泵性, 剪切稳定 适于水性颜料浆的增稠
BYK®-420的加入需要高剪切力
加入方式不合适(如手搅) -不增稠, 有粒子
加入方式合适(如用高速分散 机)- 增稠好, 无粒子
BYK®-420对效应颜料的防沉
云母珠光粉水浆
Control
1% Clay
1% BYK®- 420
BYK®- 420 水性效应颜料浆参考配方
1. 水 2. 助溶剂(如二元醇和醇醚) 3. Disperbyk®-192 或 -190 4. 效应颜料 5. BYK®- 420(高速搅拌下加入) 50,00 – 68,70 5,00 – 10,00 1,00 – 3,00
BYK®-024 / BYK®-025合用
BYK®-023 BYK®-044
BYK®-018 BYK®-019
BYK®-022 / BYK®-024 合用
消泡剂的选用
剪切力
研磨时
BYK®-044 BYK®-021 BYK®-022 BYK®-023
BYK®-019 BYK®-018
配漆时
BYK®-024
研磨料中没有树脂,胺和助溶剂的竞争吸附,润湿分 散剂能有效地吸附在颜料表面
颜料在水性体系适用性的试验
• 加5克颜料在75克的水和乙二醇丁醚(90:10)的混 合物中,摇动10秒钟, 在室温放置过夜 → 液相颜色很深 → 液相没有颜色或颜色较浅 ☺
流变性问题
BYK水性流变助剂
BYK-420 BYK-425
润湿所有颜料表面 通过静电排斥达到贮存稳定 漆膜形成过程中通过空间位阻保持颜料稳定
颜料润湿和分散助剂
Disperbyk®-160 -系列 Disperbyk®-184
W 0039 07/98
水性体系用润湿和分散助剂
高 Disperbyk®-183/-185 Disperbyk®-191
分 子 量
水性中涂配方举例
序号 物料 12 封闭脂族异氰酸酯(40%) 13 去离子水 14 BYK-346 15 BYK-347 总量 重量 29.10 1.50 0.30 0.30 105.60
水性涂料中所用的表面助剂
有机硅助剂
聚醚改性聚二甲基硅氧烷:BYK-333,BYK-307
有机硅表面活性剂
聚合链段很短的有机硅聚合物: BYK-345/346, BYK-348
流平助剂
BYK-380N
聚合物型,也降低表面张力,150°C以上应注意层间附着力
BYK-381
聚合物型,不降低表面张力
Byketol-WS
水和有机溶剂的比较
水 挥发时间 (乙醚=1) 相对湿度较高时 的挥发速度 表面张力(mN/m) 80 很慢 72 醋酸正丁酯 12 快 25
溶剂型涂料和水性涂料在配方时应考虑 到的不同
溶剂型涂料: 表面张力较 • 不均匀的表面 • 有时有缩孔 • 涂膜较薄时流平差 • 有时有泡 加助剂通常为提高性 水性涂料: 表面张力较
水性体系中常用的颜料润湿和分散助剂
乳液型建筑涂料
BYK-154,Disperbyk-181 Disperbyk-192
工业涂料
Disperbyk-184,Disperbyk-191 Disperbyk-190(无树脂研磨) Disperbyk-180(无机颜料) Disperbyk-192(效应颜料)
水性体系表面张力的降低
mN/m 40 35 30 25 20 15 用 有机硅表面活性剂 有机氟表面活性剂 有机硅聚合物
底材润湿剂的稳泡性
泡沫体积 (%) 50 有机氟表面 活性剂
25
BYK® -348 BYK® -346 0 0
体系: 水性PU
0,1%
0,2% 用量
0,3%
0,4%
有机硅助剂和有机硅表面活性剂
水性汽车涂料中的助剂应用
徐宗器 毕克化学公司上海代表处 2005.5
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一.水性涂料概述
为什么要发展水性涂料?
溶剂型涂料的问题
环境保护: 劳动保护: 消防问题: 资源问题: 污染,VOC 健康问题 易燃 石油,煤炭,….
环境友好型涂料
水性涂料 高固体涂料 无溶剂涂料 粉末涂料
环境友好型涂料的发展
市 场 占 有 率