发展战略-水性涂料用助剂的现状和发展趋势 精品

水性涂料用助剂的现状和发展趋势

上海申得欧有限公司林宣益

助剂是水性涂料不可缺少的组分。助剂的产品质量和发展水平从一个侧面反映涂料产品质量和水平。因此，客观评估我国水性涂料助剂工业之现状，深入了解世界涂料助剂工业之发展，对于加速我国涂料助剂工业的发展是必需的和有益的。

1．水性涂料助剂工业概况

我国水性涂料助剂工业起步较晚，但用量大，增量更大。虽未见有产量、用量、产值和增速的报导，若按吨涂料用助剂约30公斤计，又假定我国涂料中55%是水性涂料，则20XX年水性涂料助剂用量约49500吨。据称，20XX年，仅深圳海川化工有限公司助剂销售就达2亿元人民币。这几年，我国水性涂料年均增速约为15%，所以水性涂料用助剂的用量和销售额年均增速估计也在15%左右。由于原料大涨价，助剂销售额年均增速可能更高些。因此，水性涂料助剂市场大而高速发展，是一个十分诱人的市场。

有需求，有市场，就有市场的供方，以满足市场的现在需求和不断增加的需求。需方是近万家涂料生产企业，而供方分如下三大类。

我国涂料助剂生产企业，如广州市华夏助剂化工有限公司、上海长风化工厂、浙江临安福盛涂料助剂有限公司、江苏省扬州立达树脂有限公司等，这几年虽有一定发展，但生产规模小，技术力量有限，产品模仿多，创新少，还没有形成自己的特色。在助剂市场竞争中，国内助剂生产企业较多地靠价格竞争。

跨国助剂公司在中国的办事处和企业，如德国毕克化学公司（BYK Chemie）、美国罗门哈斯公司（Rohm & Haas）、科宁公司（Cognis）、汽巴精化特殊化学品公司（Ciba Specialty Chemicals，2001年并购埃夫卡公司）、迪高沙公司（Degussa AG,Tego）、日本诺普科助剂有限公司（NOPCO）、德国BORCHERS有限公司（BORCHERS GmbH）、气体产品有限公司（Air Products），也包括台湾德谦企业股份（DEUCHEM）等。它们在技术、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。

跨国助剂公司在中国的代理经销商，如深圳海川化工有限公司、北京金源东和化学有限责任公司、上海涂料供销有限公司、常州天义化工有限公司、北京兴美亚化工有限公司、广州深蓝贸易有限公司等。它们是跨国助剂公司与涂料生产企业之间的桥梁，把助剂销到千家万户。

这就是我国水性涂料助剂工业的大致轮廓。

2．各类助剂的现状和发展

随着我国加入WTO，国内助剂市场基本已国际化，所以国内各种助剂的发展情况基本与国际相似。

2.1湿润分散剂

水性涂料是以水为溶剂或分散介质，水的介电常数大，所以水性涂料主要是通过双电层重叠时的静电斥力来稳定的。另外，水性涂料体系中，也往往有高聚物和非离子型表面活性剂，它们吸附在颜料填料表面上，形成空间位阻而使分散体稳定。所以水性涂料和乳液是以静电斥力和空间位阻二者共同作用而达到稳定结果的。其缺点是抗电解质性差，尤其是对高价的电解质。

2.1.1湿润剂

水性涂料用湿润剂分阴离子型和非离子型。

湿润剂和分散剂配合使用能取得理想的结果。湿润剂的用量一般为千分之几。其负作用是起泡和降低涂膜的耐水性。

湿润剂的发展趋势之一是逐步取代聚氧乙烯烷基（苯）酚醚（APEO或APE）类湿润剂，原因是其导致大白鼠雄性激素减少，干扰内分泌等[1]。在乳液聚合时，聚氧乙烯烷基（苯）酚醚被广泛用作乳化剂。

双胞表面活性剂也是新发展[2]。它是由间隔基连接的两个双亲分子。双胞表面活性剂最显著的特点是临界胶束浓度（CMC）比其“单胞”表面活性剂低一个多数量级，其次是高效。如TEGO Twin 4000，它就是双胞硅氧烷表面活性剂，并具有不稳泡和消泡性[3]。

Air Products 开发了双胞表面活性剂（Gemini surfactants）。传统的表面活性剂具有一个疏水基的尾和一个亲水基的头，而这种新表面活性剂却具有二个亲水基和二个或三个疏水基，是一种多功能表面活性剂，称为乙炔二醇类，产品如EnviroGem AD01。

2.1.2分散剂

乳胶漆用分散剂分为四大类：磷酸盐类分散剂、多元酸均聚物分散剂、多元酸共聚物分散剂和其他类分散剂。

磷酸盐类分散剂中用得最多的是聚磷酸盐，如六偏磷酸钠、多聚磷酸钠（Calgon N，德国BK Giulini化学公司产品）、三聚磷酸钾（KTPP）和焦磷酸四钾（TKPP）。其作用的机理是通过氢键和化学吸附，起静电斥力稳定作用。其优点是用量低，约0.1%左右，对无机颜料和填料分散效果好。但也存在不足之处：一是随着PH值和温度的升高，多聚磷酸盐容易水解，造成长期贮存稳定性不良；二是多聚磷酸盐在乙二醇、丙二醇等二醇类溶剂中不完全溶解，会影响有光乳胶漆的光泽[4]。

据报道[5]，磷酸酯分散剂是单酯、双酯、残余醇和磷酸组成的混合物，其结构式如图1所示。

图1 磷酸酯分散剂

磷酸酯分散剂能稳定颜料分散体，包括活性颜料，如氧化锌。在有光涂料配方中，能提高光泽和擦净性。不同于其他湿润分散剂，加入磷酸酯分散剂不影响涂料的KU和ICI粘度。

多元酸均聚物分散剂，如Tamol 1254和Tamol 850，Tamol 850是甲基丙烯酸均聚物。多元酸共聚物分散剂，如Orotan 731A，它是二异丁烯和马来酸的共聚物。这二类分散剂的特点是，在颜料和填料表面产生较强的吸附或锚固作用，具有较长的分子链以形成空间位阻，链端具有水溶性，有的还辅以静电斥力，达到稳定的结果。要使分散剂具良好的分散性，要严格控制分子量。分子量太小，空间位阻不足；分子量太大，会产生絮凝作用。对于聚丙烯酸盐类分散剂，聚合度为12-18能达到最佳的分散效果[6]。

其他类分散剂，如AMP-95，其的化学名称是2-氨基-2-甲基1-丙醇。氨基吸附在无机粒子表面，羟基伸向水中，通过空间位阻起稳定作用。由于其分子小，空间位阻作用有限。AMP-95主要是PH调节剂。

近些年来，分散剂的研究克服了高分子量会产生絮凝的问题，向高分子量发展是其趋势之一。如乳液聚合法生产的高分子量分散剂EFKA-4580[7]，是专为水性工业涂料而开发的，适用于有机和无机颜料分散,耐水性好。

通过酸碱作用或氢键作用，氨基对许多颜料都有很好的亲和力。以氨基丙烯酸为锚固基的嵌段共聚分散剂得到重视[8，9，10]。如图2所示。

图2 以甲基丙烯酸二甲氨基乙酯为锚固基的分散剂

据报道，Tego Dispers 655 湿润分散剂用于水性汽车漆中，不仅能使颜料定向，而且可阻止铝粉与水反应。

由于对环境的关注，发展了易生物降解的湿润分散剂，如EnviroGem AE系列双胞湿润分散剂，就是一种低泡湿润分散剂。

2.2消泡剂

传统水性涂料消泡剂品种很多，一般分为三大类：矿物油类消泡剂、聚硅氧烷类消泡剂和其他类消泡剂。

矿物油类消泡剂使用比较普遍，主要用于平光和半光乳胶漆中。

聚硅氧烷类消泡剂表面张力低，消泡和抑泡能力强，不影响光泽，但使用不当时，会造成涂膜缩孔和重涂性不良等缺陷。

传统水性涂料消泡剂以与水相不相容而达到消泡目的的，因此容易产生涂膜表面缺陷。

近几年，开发了分子级消泡剂。

这种消泡剂是将消泡活性物质直接接枝在载体物质上形成聚合物。该聚合物分子链上带有湿润作用的羟基，消泡活性物质分布在分子四周，活性物