data-full-width-responsive="true"> 环保涂料的研究进展红 岩１，刘敬肖２，赵 婷１，白麓楠１（１．呼伦贝尔市环境工程评估中心，内蒙古呼伦贝尔０２１００８；２．大连工业大学纺织与材料工程学院，辽宁大连１１６０３４）涂料是一种新型的高分子材料，具有均匀附着在基板材料表面而形成坚固无开裂的膜的特性．涂料被广泛运在到装饰，防护等领域等，甚至作为军事上的一种重要材料被用于遮蔽红外等，以免目标被发现．据记载，早在２０００多年前，我国就有涂料的雏形出现，早期被称为油漆，用桐油调制．到了２０世纪，科学技术的不断发展与工业的兴起，高分子材料以及有机溶剂的大规模工业化生产，给油漆的发展提供了莫大的空间，直到这时，正式有了涂料这个名称．传统涂料使用有机物作为溶剂，在加工和生产过程中会释放出挥发性有机物（ＶＯＣ），进而对环境带来污染．这些ＶＯＣ还有可能在有其
他污染物存在的情况下，通过太阳光作用形成光化学烟雾，对人类健康及环境产生影响．甲醛是ＶＯＣ的一种，具有特殊的气味．甲醛可以与蛋白质结合，对蛋白质造成不可逆的伤害，因此对人体具有强烈的刺激，长期生活在甲醛过量的环境中会产生如头痛、失眠、记忆力下降等的危害，严重的还可能导致染色体突变，危害下一代．随着人们对生活环境要求的日益增高，环保涂料已经成为一个重要的问题．国家也发布了一些关于室内装修甲醛含量的标准，对环保涂料提出了更高的性能要求．通过对涂料里有害物质的研究，以抑制污染物排放挥发为手段而开发出的环保涂料不断问世．这样的环保涂料产品具有无污染、使用无危险等特点，替代传统有机溶剂涂料已经成为环保涂料的主要发展趋势之一．１ 水性涂料１．１ 水性涂料的发展现状由于水性涂料对环境具有良好的保护性，并具有不会浪费资源和能源的这些长处，其产品流入市场很迅速，而且其占有率还在逐渐扩大．在日本和美国等国家，２０世纪８０年代水性涂料的销售总量很高．各自占１８％和２２％之多．英国在２０世纪９０年代中期，水性涂料产量非常高，占全国涂料总产量的６４．５％．而我国从研究水性涂料是从２０世纪６０年代开始的．１９９０年后，国家开始加大力度发展水性涂料．１．２ 水性涂料的优缺点尽管水性涂料具有各种各样的优点，如污染小，较为安全，处理便捷等，但也同时具有一些不足点．主要表现在水性涂料中仍然存在有机物，这些有机物作为填料和基质存在于涂料之中，其含量为２％～１２％左右，依然会对环境造成污染；干燥时需要的时间很长，成膜的速度较慢，在温度较低且湿度较高的环境下体现得尤为明显．形成这种现象的主要原因是：水比有机溶剂更难以蒸发，从而可能需要加热来促进水分的逸出来实现干燥；相对有机溶剂的表面张力，水较大，这样就导致基材润湿较难；水是极易腐蚀金属的，用水作为溶剂的涂料不适合在金属上涂膜；涂料中的有机高分子物质一般不是非常亲水，因此水性涂料不易储存；水的结冰温度比其他多数有机溶剂都要高，导致涂料低温高温稳定性较差；由于水适合微生物滋生，因此容易发霉等．人们以改善水性涂料性能为目的，增大水性涂料在各个领域的应用，近５０年来，对水性涂料进行了很多的改善及研究探讨．１．３ 水性涂料的分类（１）水性环氧涂料．这种涂料利用了环氧树脂良好的物理以及化学的性能，比如说粘接能力、耐腐蚀性、坚硬、耐化学溶剂性能等．水性环氧树脂的其中一种是水乳型环氧树脂，另一种是水溶型环氧树脂．其制备方法主要有直接乳化法、相反转法和自乳化法３种．除此之外，有些研究中还利用纤维素单晶纳米材料的掺杂改良法，得到兼备柔韧性又坚固的高性能水性环氧涂料．水性环氧涂料的成膜是通过环氧树脂与固化剂反应而完成的，然而这些反应物对膜的性能影响较大，所以在水性涂料中使用的固化剂改性研究已成为国内外的研究焦点．（２）水性聚氨酯涂料．水性聚氨酯涂料在保有溶剂型涂料优异性能外，其硬度较后者高，且具有更强的附着力．同时比后者更为耐腐蚀，溶剂ＶＯＣ含量低．但水性聚氨酯涂料也具有一些缺点，那就是黏结性较低，耐水性与耐候性等性能等还有一些不足之处．（３）水性丙烯酸酯类涂料．丙烯酸酯乳液是现在水性涂料中应用较多的一种．由于其具有理想的物理性能，如耐候性等，被广泛应用于水性涂料中．推动该水性涂料的飞速发展．（４）水性醇酸树脂涂料．作为一种重要的涂料用树脂，水性醇酸树脂具有单体来源多、廉价、种类多、可调性较高等优点．但是水性醇酸树脂涂料虽然具有较强的涂附性和润滑性等优势，却依然存在水性涂料所具有的共通缺点，如干燥缓慢，耐水耐候性差等，因此，依然需要一定的改良．目前对水性醇酸树脂的改性研究主要包两个方面，物理方面的改性和化学改性，其中效果最显著的为丙烯酸树脂、有机硅树脂和苯乙烯．最近随着对聚氨酯研究的普遍化，也出现了许多以聚氨酯改性的醇酸树脂研究．２ 粉末涂料２．１ 粉末涂料简介粉末涂料是用固体组分调制出的一种低ＶＯＣ含量的涂料．用熔融混合的方式制作基体，将固相的颜料以及其他与涂料不相容的组分均匀分散在基体中，最后将混合好的固相做粉碎处理．涂膜的时候将粉碎的粉末首先喷到基板上，在通过烘烤，使其熔融而实现膜的均匀分布，从而达到涂膜的目的．粉末涂料可以分为两种类型，一种是热固性粉末涂料，另一种是热塑性粉末涂料．现实生活所使用的粉末涂料中，热固性的占９０％以上．２００３年全球的粉末涂料产量超过２８０万吨，其中我国占其中的４５％以上．２．２ 粉末涂料环保性能分析（１）无溶剂，危害小．传统的液体涂料使用的有机溶剂，这可以导致ＶＯＣ的挥发．在制备运输，以至于使用的过程中需要其溶剂完全挥发，才可以达到牢固成膜的目的．而且有机溶剂的含量普通在４０％～６０％，在涂料中占有很大的体积．因此可以看出，传统的液体涂料在生产到运用的整个过程中都会挥发出ＶＯＣ，对环境以及人体造成不利影响．在挥发性有机物中，有些是极易燃烧的，因此具有火灾隐患．除此之外，后期处理也比较困难．相比而言，粉末涂料完全由固相组成的涂料，其中没有可以挥发的溶剂，其在制造储存使用等过程中不存在上述的危害．（２）涂装简易，效率高．传统的液体涂料施工需要经过非常多到工序才能完成，加工周期为一周左右，且涂装完全之后还需要挥发一段时间，而固相涂料的成膜只需要加热成膜即可．（３）低浪费，可回收利用．用多少取多少，剩余的涂料可以与同种粉末进行混合，留于下次再使用，这样便抑制了浪费，减少了涂装过程中因为用量不确定而带来的损失．而且粉末涂料的利用率很高，平均超过了９６％，与此相比，以液体为溶剂的涂料的利用率较低，大概在５０％左右．（４）成膜牢固，耐磨耐用．固相涂料的涂膜是通过熔融均匀化来实现的，更加牢固的涂覆于基材的表面．由于其固相含量很高，因此具有硬度高，耐磨等的优点．也可以利用这个优点制成各种功能性涂料．（５）成膜厚．粉末涂料的涂膜较厚，其厚度在单次涂装中可达５０～３００ｍ，并且在涂膜过程中不会由于溶质分散的不均匀而形成针孔，不会出现液体溶剂涂料涂厚膜时可能会出现的一些缺陷．（６）节能．在这粉末涂料固化过程中，通常需要很高的温度．但是粉末涂料中不含有有机溶剂，不会挥发出ＶＯＣ，使得烘房中的空气得以循环利用．因此，在固相粉末涂料的成膜过程中，基本不需要再加热，补充热量．而含有有机溶剂的液体涂料中的可挥发ＶＯＣ具有一定爆炸极限．在注意爆炸极限的情况下，控制温度反而需要更多的能量．
