2020年(发展战略)涂料助剂发展方向
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(发展战略)涂料助剂发展方向
涂料助剂的发展现状及对策(壹)
2007年05月07日星期壹上午09:18
涂料助剂是指是指那些少量加入到涂料配方中的成分,可控制或增强涂料的性能。
涂料助剂总共有大约40种不同功能类型,以及不同化学成分组成的助剂。
优质涂料的配方壹般包括多种助剂,发挥不同的功能,所用的助剂总共可占配方重量多至10%及配方价值的30%。
涂料助剂被认为是涂料产品的壹类重要组成材料,它能够改进生产工艺、改善产品性能(包括液体涂料本身及最终涂膜),提高涂料施工性能、减少对环境的污染,开发新型涂料特殊功能,推出各种功能的性涂料。
尽管绝大多数助剂于涂料中使用的相对比例不高,但往往对提高和改善涂料和涂膜的性能却能起到十分关键的作用,因此越来越受到界人士的重视。
于某些产品中甚至已到了离不开它的程度。
许多涂料生产厂商均纷纷把配方中助剂的应用作为本XX公司产品的技术诀窍和技术秘密。
有些实力很强的XX公司甚至把某些助剂品种从市场中买断,以达到垄断自身产品市场的目的。
涂料助剂的应用和应用水平,已成为衡量涂料生产技术水平的标志之壹。
壹、中国涂料助剂发展
1、中国涂料助剂发展简史
虽然我国涂料工业化起步于80年代,可是我国涂料应用的历史却很早。
自古就有采用桐油等天然树脂材料为船只、家具等木质品作表面处理的历史,而作为现代涂料四大组成部分之壹的助剂,于我国古代也有体现。
据《齐民要术》记载,古人于使用天然树脂(如桐油)生产涂料时,就已经注意到使用黄丹(密佗僧)可加快涂膜的干燥,形成了较早的壹种传统催干剂。
表面活性剂由于分子结构中
同时含有亲水和亲油基少量加入即可显著改变界面性能。
这应该就是中国最早出现文字记载的涂料助剂了,而且准确的说其干燥原理和现有催干剂的使用原理是壹致的。
于1929年,表面活性剂首次被引入乳液聚合的领域,出现第壹批乳液聚合专利,为发展水分散乳液体的涂料奠定了基础。
应该说,没有乳化剂的发现和引入涂料领域,就不可能有当今世界上占涂料总产量近壹半的乳胶涂料的时代。
自此,涂料助剂也被当成壹类涂料产品细分出来,为今天涂料助剂的发展打下了基础。
随着世界经济的发展,对涂料需求量不断增高,不同的工业领域对适用于其产品的涂料提出了各种不同的要求,出现了适应这种要求的,具有不同功能的助剂。
涂料助剂步入高速增长阶段。
2、涂料助剂分类
涂料助剂按其功能划分,应用范围相当宽,无论是建筑涂、工业料(汽车涂料、家电涂料、防腐涂料、船舶涂料、卷材涂料、家具涂料)、或是功能性涂料(如防火涂料、高温涂料、隔热涂料、防污涂料、耐核辐射涂料、光固化涂料等),均广泛而大量使用各种不同功能的助剂,以达到预期的性能要求。
目前,无论于发达国家或是其它国家,绝大多数均按其功能进行分类,以便于涂料生产厂商的选择和使用。
目前,涂料市场常用的助剂按照功能大概可分为:
1.催干剂和抗结皮剂
2.乳化剂
3.湿润、分散剂
4.消泡剂
5.流平剂、防缩孔剂增滑剂
6.光引发剂
7.紫外线吸收剂和抗氧剂
8.防污剂
9.防霉剂和杀菌剂
10.消光剂
11.偶联剂
12.助成膜剂
13.增稠剂
14.引发剂和阻聚剂
15.防沉剂和流变剂
16.pH值调节剂
17.催化剂
18.抗静电剂及导电剂
19.附着力促进剂
另外,目前市场也有按照助剂应用体系,将助剂分为水性助剂和溶剂型助剂的。
这种分类针对涂料体系的性质而言,给使用者于选择水性和溶剂型涂料体系采用的助剂有壹个明确的提示,使用户于选用助剂时多壹个参考系统。
而且随着涂料工业领域水性化的呼声越来越高,这种分类方式也得到了很多用户的认可,于国内就有壹些企业用这个分类方式对产品分类。
二、我国涂料助剂的宏观市场
1、基本情况
据Frost&SullivenXX公司发布的《2004年中国涂料助剂市场》方案称,2004年中国涂料助剂市场的销售额约为4亿美元,同时预测中国助剂市场将于2011年前保持平均增长率将于13.2%之上,于2011年中国国内销售额达到9.55亿美元。
按照此趋势推算,2006年中国涂料助剂市场的销售额预计将达到6.97亿美元,甚至高出韩国2005年国内涂料企业的总产值(6.0亿美元)近壹亿美元之多。
Frost&SullivenXX公司是壹家总部位于美国加州硅谷圣何塞市的壹家市场调查和策略咨询项目XX公司,涉及电子、化工、通讯等300多个关键工业领域。
有目共睹,中国2003年以来涂料产量的突飞猛进,而涂料生产量的巨大增长和健康经济的驱动,增加中国涂料市场对涂料助剂的需求,也是中国涂料助剂市场保持高速增长的最原始的基础。
图11997-2005年中国大陆涂料市场产量及增长情况(万吨)
2、市场五大特点
2.1由于中国处于工业化发展阶段,因此,世界许多助剂生产跨国企业均进入了中国市场。
2.2我国涂料行业每年的助剂需求量均于迅猛增长。
据称,仅深圳海川化工股份有限XX公司2002年助剂销量就达到2亿元人民币。
2.3助剂行业相对优厚的利润,也吸引了内资企业进行涂料助剂的研发和生产。
可是,和跨国XX公司相比,国内企业的产品于系列化和产品性能上仍存于壹定差距,某些产品开发、应用仍处于模仿阶段。
2.4WTO的加入和我国工业化的发展,将有更多外资生产企业进入中国,对内资生产企业和产品代理XX公司产生更大的竞争压力。
跨国助剂XX公司于中国的
办事处和企业,如德国毕克化学XX公司(BYKChemie)、美国罗门哈斯XX公司(Rohm&Haas)、科宁XX公司(Cognis)、汽巴精化特殊化学品XX公司(CibaSpecialtyChemicals,2001年且购埃夫卡XX公司)、德固赛XX公司(DegussaAG,Tego)、日本诺普科助剂有限XX公司(NOPCO)、德国BORCHERS有限XX公司(BORCHERSGmbH)、气体产品有限XX公司(AirProducts),也包括台湾德谦企业股份(DEUCHEM)等。
它们于技术、人才、产品、创新和服务等方面具有优势,占据着我国中高档涂料助剂市场,同时引领我国助剂市场。
跨国助剂XX公司于中国的代理经销商,如深圳海川化工有限XX公司、北京金源东和化学有限责任XX公司、上海涂料供销有限XX公司、常州天义化工有限XX公司、北京兴美亚化工有限XX公司、广州深蓝贸易有限XX公司等。
它们是跨国助剂XX公司和涂料生产企业之间的桥梁,把助剂销到千家万户。
2.5助剂企业于国内的服务水平有待提高。
由于助剂行业技术门槛较高,对技术服务人员的技术要求也相应较高。
但国内助剂服务水平总体表现为缺乏系统和深入的技术。
3、国产助剂的尴尬处境
根据国家统计局提供的数据显示,2005年我国国内涂料的产量为382.57万吨,保守估算仅涂料助剂的用量就会于4万吨左右,这个数字仅凭上海长风、华夏助剂等几家国内企业是完全无法满足国内市场要求的。
壹方面,我国涂料产量前50名的企业中,绝大多数均于使用国外产品,国内产品很少应用;另壹方面,不少国外XX公司于中国设厂生产助剂,反销到欧美市场。
壹内壹外,也正是中国自主涂料助剂产业的尴尬处境吧。
4、建议和对策
4.1利用目前进口助剂大量涌入国内涂料市场的时机,拓展对涂助剂的应用,不断提高涂料产品的性能,加快涂料产品的更新换代。
涂料生产厂目前可根据本身产品的性能和体系特性,选择适合自身产品特点的助剂,采用拿来主义的方针,加快市场开拓能力,推进技术进步的进程。
4.2组织国内有关开发研究、生产、使用涂料助剂的单位研究涂料助剂的发展。
当下应该是时机较为成熟的楔机,助剂的重要性已被人们所认识。
尽管总生产量不大,但品种多,涉及面广,效果显著。
于合适的时机,可成为涂料助剂分会,以促进国内助剂工业的进壹步发展。
4.3筹备出版涂料助剂的专门杂志吸引更多的读者及用户,从理论到实践俩个方面推动涂料助剂的应用和开发。
从目前国内及国外XX公司的情况分析,这壹刊物的出现,壹定会受到各方面的减少关注及支持,甚至会于开始时候产生壹定的轰动效应,因为涂料助剂对许多涂料生产厂而言,关系到产品质量及市场开拓,关系到企业的前途和命运。
4.4鼓励国内目前的涂料助剂的生产厂,不断开拓新产品,根据本身的特点,开发系列产品,以适应市场不同档次、不同类型及各种性能的要求。
如有机硅系列,氟碳系列、PU系列。
关键于“系列”上,就能“迎合”市场多种不同的“胃口”,适用于多种特定的体系,为用户提供选择余地较大的“菜单”。
三、主要助剂产品介绍
1、润湿剂
润湿剂能改进颜料粒子对水的可润湿性,有助于保持颜料分散的稳定性。
涂料本身就含有大量的乳化剂,而润湿剂的加入会进壹步增加体系中表面活性剂的含
量,这些表面活性剂的存于使得涂料成为非稳定体系,表面张力差极易导致泡沫的产生。
因此,低泡润湿剂的产生和应用受到了广泛的关注。
近来,弹性涂料的发展日益加快,而为了实现良好的抗裂防渗漏行为,以对建筑物提供更佳的装饰和保护效果,弹性涂料需要较厚的干涂膜。
且且,由于乳液用量大,黏度高,弹性涂料的生产存于消泡的困难。
因此于选用润湿剂时,更需要低泡产品。
早期的低泡润湿剂有Cognis的Hydropalat110、AirProducts的消烦恼104和Dynol604、上海鼎和化学的DH-110、北京富斯特化工的RS-386。
最新的低泡润湿剂有AirProducts的EnviroGemAE,采用了独特的添加剂基于非离子化双子星表面活性剂技术,是具有100%活性的低黏度液体,表现出了极好的降低动态表面张力的效果和出色的泡沫控制能力。
类似的新产品仍有Cognis 的Hydropalat140。
2、消泡剂
传统消泡剂的消泡物质(包括矿物油、蜡、金属皂、有机硅、疏水无机硅等)均属于水不溶性物质,必须加入壹定量的乳化剂和扩展剂才能使其快速均匀分散到水性体系中发挥消泡作用。
当由于某些原因(如涂装前加水冲稀)导致乳化剂从消泡物质表面脱离后,不溶于水的消泡物质就容易于涂膜表面造成缩孔。
为了消除传统消泡剂这种不可避免的弊病,出现了分子级消泡剂,这类消泡剂由特殊的矿物油及特殊的分子级消泡物质组成,整个分子呈类似于网状的超分支结构,具有多个锚定点,同时具有壹定的自乳化作用,无需另外添加乳化剂,不会出现因乳化剂脱离而造成的缩孔现象。
另外,这类消泡剂特殊的结构使其对基材具有壹定的润湿作用,可适当减少润湿剂的用量。
这种新的消泡结构及消泡机理
将可能引起消泡剂的重大变革,典型产品即Cognis的FoamStar系列
常来说,高黏度体系要想获得完美的消泡效果比较困难,如弹性涂料。
这是由于高黏度限制了气泡间液体的流动,气泡的膜壁能够保持壹定的厚度,从而气泡难以破裂,导致漆膜出现大量的针孔。
针对此种较特殊的场合,各生产商推出了壹系列的强力消泡剂,如KNP的Defoamer334/155/A13,Tego的Foamex3062。
3、增稠流平剂
增稠剂是壹种流变助剂,加入增稠剂后不但能使涂料增稠,同时仍能赋予涂料优异的机械及物理化学稳定性,于涂料施工中起到控制流变性的作用。
增稠剂分为无机增稠剂和有机增稠剂俩种。
于无机增稠剂方面,纳米技术实现无机物颗粒的纳米化,赋予无机增稠剂壹些新的性能;于有机增稠剂方面,聚合物类增稠剂的开发依然是主要发展方向,聚合物类型虽然仍是聚氨酯类、聚羧酸盐类为主,但通过添加某些物质进行共聚改性、接枝上某些疏水基团等方法,于提高增稠性能的同时,仍具有壹定的抗水性。
另外,为了达到低VOC的要求,无溶剂型增稠剂也逐渐成为关注焦点。
由于壹种增稠剂通常主要于某种剪切速率下能显著提高体系黏度,于其它剪切速率下则不太明显,因此,研究增稠剂之间的复配、协同作用也显得比较重要。
近年来,增稠剂以开发聚羧酸盐类产品为主要发展方向,提高聚丙烯酸增稠剂的应用性能,如贮存稳定性、耐电介质性能和增稠能力等,是目前研究的重要内容,如添加某些物质进行共聚改性、和其他增稠剂复配等。
除聚羧酸盐外,性能良好的半合成增稠剂、聚氨酯类增稠剂也得到不断发展。
国内开发了不少增稠剂,但多是阴离子型,非离子型很少,阳离子型未见报道。
为了应用的便利,应积极探讨俩性增稠剂,使之能于宽pH值范围内使用;此外应探索新的聚合方法,如无
皂乳液聚合、无溶剂聚合等,以合成出高性能的增稠剂产品。
目前应用最多的增稠剂品种有水合型,如纤维素类:Clariant的H30000YP2,和碱溶涨型,如KNP的ThicklevellingHASE系列。
但缔合型增稠剂的使用也日益增加,这类产品主要是聚氨酯和聚醚类,其分子链能够和乳液粒子和颜、填料缔合。
当施加剪切力时,这种缔合结构被破坏,使得涂料易于施工,而壹旦去除剪切力,则颜、填料和乳液粒子通过增稠剂又重新缔合于壹起,黏度恢复,使得涂料体系得以保持稳定。
此类产品有Cognis的DSX3116/3075/3551、Rohm&Haas的AcrysolRM-2020NPR/RM-8W、Ashland的DrewThix864。
4、工程漆用助剂
商品漆的库存、运输、销售等环节耗时较长,对涂料有稳定性要求。
而工程漆的流通速度很快,经常是生产后很短时间内就用于施工,因而很少考虑对涂料的稳定性进行控制。
且且,由于工程漆的成本限制,其生产过程中使用的各种助剂壹般只能够保证生产不出现问题。
于施工时,包括天气、基材处理于内的多种外界客观因素均可能对施工及涂料成膜产生不利影响,导致施工之后特别是漆膜干燥后出现或深或浅的刷痕、粗糙不平、缩孔、浮色发花等现象,直接影响涂膜的外观、手感,甚至对基材的遮盖能力。
从应用的角度来见,涂料产品只是半成品,必须要涂覆到墙体上才能实现其价值,从这壹点出发,规范的施工是获得预期涂饰效果的途径。
俗话说:三分涂料七分施工,大量的事实表明,很多所谓的涂料问题是由不合格的施工所致,而非涂料本身的质量问题。
施工包含了环境、基材、工艺等所有从施工到结束的各个阶段,但我国的实际情
况是基材环境不控制、处理不当、操作不规范。
针对这壹短时间内无法改变的情况,KNP推出了专门针对施工的工程漆伴侣Conspirit180/220/310/775,于涂料施工之前添加,以解决施工过程中及施工完成后漆膜出现的缩孔、浮色等各种弊病。
四、涂料助剂发展趋势
1、环保化
涂料的水性化、环保化趋势越发明显,绿色涂料的意义不仅于涂料的使用中,已经延伸到涂料从生产到包装、施工、使用的全过程的低毒、无害。
而涂料助剂的发展必将是以环保作为主线的。
1.1低voc
涂料中有机挥发物对我们的环境、我们的社会和人类自身构成直接的危害。
美国洛杉矶地区于1967年实施了限制涂料溶剂容量的66法规,自此以后,国外对涂料中溶剂的用量的限定愈来愈严格,如美国的大气净化法(1990)、AIM条例(1998),欧洲的欧盟指令(1994)、欧共体生态标志产品标准(1999),日本的室内建筑涂料标准(1997)等。
常用的壹些溶剂如甲苯、二甲苯、丁酮、醋酸酯等均于限制之列,乙醇也不例外。
我国于2002年1月1日正式实施的国家强制标准《GB18582-2001室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》就对VOC做出了200g/L的限量。
对于水性涂料,成膜助剂是VOC的主要来源之壹。
成膜助剂又称聚结助剂,它能促进乳胶粒子的塑性流动和弹性变形,改善其聚结性能,能于广泛的施工范围内成膜。
成膜助剂通常是挥发很慢的溶剂,如各类醇醚、醇醚醋酸酯和醇酯等。
可采取多种途径以减少成膜助剂对涂料VOC的影响,如对乳液的性能进行改进,。