有稱塗料工業是夕陽工業,實際是極不恰當的。塗料工業是世界工業化的重要組成部分,并在當今世界化學工業及新材料領域中的地位日趨重要。
據統計,發達國家的塗料産值約占化學工業年産值的10%。塗料在發展現代工業方面起着非常重要的助推作用,從日常生活品到國防尖端産品,從傳統産業到高新技術領域,均需要塗料産品起保護、裝飾作用或賦予特殊功能。
目前市場中最常見的塗料品種主要有五種:
溶劑型塗料
光固化塗料
粉末塗料
水性塗料
高固體分塗料
在中國市場中占主要份額的仍是溶劑型塗料和水性塗料。随着世界經濟的發展,全世界每年向大氣排放的揮發性有機化合物(VOCs)也日益增加,目前已達到1.42億噸/年的規模。中國研究顯示,國内年均VOCs自然源排放量達到1090萬噸,人為源排放量達到1510萬噸,人為源排放較自然源約高39%。這些排放物不僅污染環境,影響人體健康,而且破壞生态平衡,導緻溫室效應,危害人類的生存。因此,控制VOC的排放,已成為世界性的環保課題。尤其是近十年,随着環保呼聲越來越高,對VOC向大氣的排放量限制越來越嚴格,國外及國内近幾年更有相應環保法規出台,促使人們不斷控廢減排。
随着全球範圍内對環境問題的日益重視,塗料工業正面臨巨大的挑戰。人們對環境問題的關心,塗料的污染和毒性問題也越來越被人們重視。目前,世界各國都在不斷修訂塗料方面的相應法規,以限制塗料的VOC排放,因此,傳統的溶劑型塗料因其有機揮發成分高,對環境污染嚴重,其市場份額正迅速縮小,而具有環保特性的UV光固化塗料、粉末塗料、水性塗料、高固體分塗料則迅速增長。
1995-2010年世界工業塗料占比(單位:%)
塗料品種 | 1995 | 2000 | 2005 | 2010 | 2020 | 增幅,% |
低固體分塗料 | 39.5 | 30.5 | 15 | 7 | 4.5 | -88 |
高固體分塗料 | 12.5 | 12 | 10 | 8.5 | 14 | 12 |
電泳塗料 | 8.5 | 10 | 15.5 | 17 | 17.2 | 102 |
水性塗料 | 14 | 16 | 19.9 | 22.5 | 28.7 | 105 |
粉末塗料 | 8 | 12 | 17.5 | 20 | 18.6 | 132 |
光固化塗料 | 3.5 | 4.5 | 6.5 | 7.5 | 10 | 185 |
從上表可知,2020年世界工業塗料的構成中,低固體分塗料即傳統高VOCs溶劑型塗料由1995年的39.5%迅速降至2020年的4.5%,降幅達88%;水性塗料、粉末塗料和光固化塗料等均有較大程度的增長,以光固化塗料和粉末塗料兩者的增幅最大,分别達185%和132%。因此,未來塗料領域應以發展無毒、低污染的塗料作為塗料研究的首要任務,“油改水”、“漆改粉”、“UV/LED固化”正深刻改變着當今的塗料工業。
紫外光固化塗料是20世紀60年代開發的一種環保節能型塗料。它具有零或低VOCs排放、節省能源(耗能僅為熱固化粉末塗料的1/10?1/5)、固化速率快、生産效率高、适合流水線生産、固化溫度低、适合塗覆熱敏基材等優點,其以高能量的紫外光作為固化能源,由塗料中的光引發劑吸收紫外光産生自由基,引發光敏樹脂(低聚物)和活性稀釋劑分子發生連鎖聚合反應,使塗膜交聯固化。随着光固化技術的迅速發展,光固化塗料已廣泛應用于化工、機械、電子、輕工、通信等領域,不僅在木材、金屬、塑料、紙張、皮革上得到大量使用,而且在光纖、印刷線路闆、電子元器件封裝等材料與器件上成功應用。光固化塗料的産量及增長速度相對于其它塗料來說絕不僅僅是單純的數量增長,而是質量、品種、工藝、技術的全面提高。
我國從20世紀80年代開始進入光固化塗料領域,由于改革開放,家電、建材和印刷包裝工業發展迅速,引進了多條印刷電路、木器加工和紙張上光生産線。到1993年光固化塗料産業化初見端倪,國内開始生産光固化紙張塗料、木器塗料、印刷電路版用光固化産品。1997年後各類光固化塗料的産量逐漸增長,2007年以後我國光固化塗料産量迅速增長,應用領域和産品種類也不斷擴大。
到2020年我國光固化塗料産量已達150000噸,較2000年的11271噸增長了13.3倍。其中早在2011年我國光固化塗料産量達75177噸,就已超過美國,目前已成為世界上光固化塗料産銷量第一的國家。國内光固化塗料的應用從竹木地闆、紙張印刷、塑料擴展到家具、汽摩托車、家電、金屬、手機、計算機零部件、光纖、芯片等諸多産品。
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