环保涂料发展前景分析

第一篇：环保涂料发展前景分析

随着科学技术的进步和人们生活水准的提高，绿色化学产业逐步渗透我们日常 生活的方方面面。环保涂料对于改善人类的生存环境和身体健康，促进社会的可持续发展具有重要的意义。本文科温士简要介绍了环保涂料的现状，特性，发展前景等。

随着人类生产的发展，科技的进步和人们的生活水平的提高，纯粹以天然物质为基础的涂料已不能满足需要，因而出现了人工合成树脂为基础的合成涂料，满足了现代工业等高科技发展的各种需要，美化了人类生活。

合成涂料的出现，使涂料的用途更加广泛，性能更加完美。未来世界的发展趋势要求涂料的种类更多，量更多更广。但是，大部分合成涂料一般都含有大量有机溶剂和有一定毒性的颜料、填料与分子助剂，在生产与使用中产生“三废”，造成对环境的污染，影响了人类健康。因此，为减少污染，提高涂料性能，绿色涂料的应用和发展研究成为当前涂料研究业的主要课题。科温士环保涂料是指对生态环境不造成危害，对人类健康不产生负面影响的涂料，主要是指节能、低污染的水性涂料、粉末涂料、高固体含量涂料（或称无溶剂涂料）和辐射固化涂料等。

随着生活水平的提高，我们在住宅建设过程中对材料的要求也愈来愈高。而传统涂料往往对人体有害又污染环境，已经难以满足人们对高品质生活的追求，现在人们不仅要求涂料美观耐用，同时更关注的是有无毒害，对人体的健康及环境的影响。

而且传统涂料总有机挥发量（VOC）对我们的环境、社会和人类自身构成直接的危害，是现代社会中的第二大污染源。因此，涂料对环境的污染问题越来越受到重视，而环保涂料由此应运而生。

1、环保涂料与传统涂料的区别

第一个层次是涂料总有机挥发量（VOC），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。涂料是现代社会中的第二大污染源。第一污染源是交通运输业带来的，比如汽车尾气、油品渗透等。因此，涂料对环境的污染问题越来越受到重视。自此以后，国外对涂料中溶剂的用量的限定也愈来愈严格。开始只对一些可发生光化学反应的溶剂实施限制，但后来发现几乎所有的溶剂都能发生光化学反应（除了水、丙酮等以外）。我们应该尽量减少这些溶剂的用量。

第二个层次是溶剂的毒性，亦即那些和人体接触或吸入后可导致疾病的溶剂。大家熟知的苯、甲醇便是有毒的溶剂。乙二醇的醚类曾是一类水性涂料常用的溶剂，在20世纪70年代，它作为无毒溶剂而被大量的使用；但在20世纪80年代初发现乙二醇醚是一类剧毒的溶剂，那时，实验室的此类溶剂都被没收，严禁使用。例如，聚乙烯吡咯烷酮是一类人造血浆，制备它的单体乙烯基吡咯烷酮曾被认为是一种无毒的化学品，80年代末曾被介绍给光固化涂料界，被认为是一种具有高稀释效率、高聚合速度的活性单体，而且用它作为活性稀释剂所得漆膜性能优异。但是不久就发现它是一种致癌物，因此被禁止使用。有毒的溶剂对生产和施工人员都会造成直接危害。

第三个层次是对用户安全问题：一般说来涂料干燥以后，它的溶剂基本上可以挥发掉，但这要有一个过程，特别是室温固化的涂料，有的溶剂挥发得很慢，这些溶剂的量虽然不大，但由于用户长时间的接触，溶剂若有毒，也会造成对人体健康的伤害，因此在制备时一定要限制有毒溶剂的使用。

2、环保涂料的现状

随着哥本哈根世界气候大会的召开，人们认识到环境污染问题已经影响到整个地球，威胁到了全体人类的生存。绿色环保是对涂料“健康、环保、安全”属性的评价，包括对生产原料、生产过程、施工过程、使用过程和废弃物处置五大环节的分项评价和综合评价。

目前，世界各国对环保型绿色涂料的开发都在加强，有资料显示，在发达国家，绿色环保装饰材料的利用率在80%—90%，而我国仅占12%。市场上许多打有“绿色、环保”的装饰材料，价格要比普通的材料贵2—5倍，由此可见，环保涂料存在着巨大的市场需求。世界各国环保型绿色涂料的开发及应用成强劲上升趋势，环保涂料的发展速度飞快，已经占到世界涂料总产量的30%。在涂料工业的三个应用领域中，环保涂料在最大的两个领域中占有相当的比例。比如在建筑涂料领域中，环保涂料在工业发达国家中占绝对优势。

随着人们对自身健康和环保意识的不断增强，人们对环保涂料的消费需求也日趋强烈，为此国家于2010年12月10日批准发布了《室内装饰装修材料有害物质限量》等10项强制性国家标准，这些强制性标准的出台无疑将推进环保涂料成为涂料工业开发的主流，同时环保涂料也将成为涂料生产企业实施可持续发展战略的重要内容之一。

随着人们环保意识的不断提高，环保型绿色涂料产品以其无污染性安全等特点，代替传统的污染严重的溶剂型涂料已成为整个社会的共识。水性涂料以水为溶剂，使成膜物质均匀分散在水中，又称作水基涂料或乳胶涂料。它因具有来源广、易于净化、成本低、黏度低、良好的涂布使用和无毒性、无刺激、不燃性等特点，而成为“环境友好涂料”的主要发展方向。水性涂料主要类型有水性环氧树脂涂料、水性聚氨酯涂料、水性光固化涂料等。它们已其优异的性能广泛应用于汽车、建筑、电器、仪表等各行各业。

第二篇：环保涂料

什么是环保涂料

环保涂料是指涂料产品的性能指标，安全指标在符合各自产品标准的前提下。符合国家环境标志产品提出的技术要求的涂料产品；称为环保涂料的涂料产品亦称为绿色产品。

编辑本段涂料中主要的有毒物质

VOC、挥发性有机物、它是VotatileorganicCompound三个词第一个字母的缩写，但有时也用总挥发性有机物TVOC来表示。

TVOC是空气中三种有机污染物（多环芳烃、挥发性有机物和醛类化合物）中影响较为严重的一种。VOC是指室温下饱和蒸气压超过了133．32pa的有机物。其沸点在50℃至250℃，在常温下可以蒸发的形式存在于空气中，它的毒性，刺激性，致癌性和特殊的气味性。会影响皮肤和黏膜，对人体产生急性损害。

主要成分 VOC的主要成分有：烃类、卤代烃、氧烃和氮烃，它包括：苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。在室内装饰过程中，VOC主要来自油漆、涂料和胶粘剂。一般油漆中VOC含量在0．4至1．0mg?m3。由于VOC具有强挥发性，一般情况下，油漆施工后的10小时内，可挥发出90％，而溶剂中的VOC则在油漆风干过程中只释放总量的25％。

编辑本段环保涂料的标准

国家《环境标志产品技术要求水性涂料》对环保型涂料的基本要求分别是：

水性木器漆理化性能应满足

产品中不得加入苯、甲苯、二甲苯、乙苯、卤代烃、甲醛及甲醛的聚合物以及重金属铅、镉、铬、汞的化合物，其中杂质带入的有害物限量达到以下要求：

有害物类别 限值，mg/kg

苯、甲苯、二甲苯、乙苯 500

卤代烃 500

甲醛及甲醛聚合物 100

重金属 汞 60

铅 90

镉 75

铬 60

水性聚氨酯涂料固化剂中游离TDI单体含量不得大于5000mg/kg；

产品种类 TVOC限值，g/L，如下：

内墙涂料 100

外墙涂料 200

水性木器漆、水性防腐涂料、水性防水涂料等产品 250 编辑本段环保涂料的选购

“天然”，“环保”是涂料产品经常打出的大旗，而voc含量的多少则是部分企业吸引顾客的招牌。在内墙环保涂料乳胶漆标准里，voc含量每升限量是不超过200克。而现在不少产品干脆打出零voc的旗号。

目前环保涂料行业的发展趋势的确是零voc、无味的健康涂料，但受限于环保涂料技术难题等因素，市面上几乎没有真正零voc的环保涂料。以乳胶漆为例，成膜助剂和防冻剂等助剂是涂料中voc的主要来源，一些涂料通过减少它们的用量，达到降低voc的目的，但是性能却会降低。

如果一味地追求低环保指标，涂料生产出来后，很可能会出现掉粉、起泡、开裂、耐擦洗性低的情况。所以基础功能不能忽视。

对于如何选择环保涂料，消费者除了看环保涂料的环保性能以外，也应关注物理性能。不妨看看环保涂料的检测报告，比如对比率、耐碱性、施工性这些基础功能，对消费者都很重要。对比率是涂料的遮盖能力；耐碱性是指涂料的防碱能力，如果环保涂料的耐碱性不强，环保涂料很容易在一段时间后泛黄。消费者可以根据自己的实际情况各取所需。

编辑本段如何鉴别环保涂料

1、购买涂料尽量选择正规的专卖店或者建材超市、零售店，选择专业知名的环保涂料品牌，比如多乐士、立邦、堡狮龙涂料等。真正的绿色环保涂料必须带有中国环境标志产品认证委员会颁发的“十环”标志，而且最好是入选国家政府采购清单，即，2008年7月3日国家财政部、环境保护部联合下发《财政部环境保护部关于调整环境标志产品政府采购清单的通知财库[2008]50号》，正式公布了《环境标志产品政府采购清单》，多乐士、堡狮龙涂料等产品进入政府采购清单，详细信息可登陆国家境保护部等网站查询，执行标准HJ/T201-2005，查询标号CEC-EL-002-132。

2、看涂料表面。优质的多彩涂料其保护胶水溶液层呈无色或微黄色，且较清晰，表面通常是没有漂浮物的；如果有漂浮物，则需谨慎购买。

3、闻气味，非环保型的涂料由于VOC、甲醛等有害物质超标，大多有刺激性气味，闻一闻涂料中是否有刺鼻的气味，有毒的涂料不一定有味儿，但有异味儿的涂料一定有问题，则消费者需要谨慎购买。当然也不要购买闻起来很香的产品，一般来说这类涂料都添加了香精，而添加剂本身就是一种化工产品，很难保证环保。

4、看分层，如果可能的话，请销售商打开涂料桶，亲自检测一下。如果涂料出现严重的分层，说明质量较差；用棍子轻轻搅动，抬起后，涂料在棍子上停留时间较长，覆盖均匀，则说明质量较好；用手轻捻，越细腻越好。没有问题的涂料经销商，多采用开盖销售的方法，让消费者直观涂料的环保性。

5、看检验报告：仔细查看产品的质量检验报告，不要忘了查看产品检测报告中的VOC(挥发性有机化合物)，TDI等的含量，环保性能究竟如何还是需要科学数据来说话。”特别提醒很多涂料厂家为了鱼目混珠，往往几个甚至几十个型号的产品用一份检测报告，这样其实是变相欺骗消费者。真正的检验报告应该是一个型号产品对应一份检验报告，并在检验报告中清楚表明VOCTDI等的含量。而且检验报告一定要是国家级检验机构出具的的才为有效。就像堡狮龙涂料那样，全型号拥有国家级检测报告的才能算是真正的经得起考验。编辑本段其他防治措施

防止VOC的伤害，主要从源头抓起，杜绝非环保建材；其次，常通风换气，甚至加热烘烤，使VOC释放加快；第三，必要时安装有活性炭的空气净化器；第四，装修后最好经检测确认VOC不超标，并通风一个月后入住；第五，摆放些能吸收有害物质的花卉，例如吊兰、芦荟、虎尾兰、常青藤和天门冬等。另外，在客厅或庭院可摆放月季、杜鹃、郁金香、百合和猩猩木等，它们可吸收大量VOC，但它们不宜放在卧室内，因为它们有另一些负面因素。

编辑本段中国涂料行业的发展

近年来，中国涂料行业在高速成长的房地产、汽车、船舶、等下游行业的推动下，以高于GDP5%-10％的速度增长，成为世界涂料生产和消费第二大国。

总体上2008年我国涂料行业整体经济运行质量有较大提高，市场不断向大企业，品牌企业集中，行业盈利能力和抗风险能力增强，整体上呈现良性发展态势。

金融危机已经影响到我国的实体经济。从2008年下半年开始，涂料行业出现的上下游需求减少，减产缩产的不良态势正逐步蔓延。涂料厂商纷纷感受到了严峻的经济形势所带来的生存危机。面对困难的经济形势，我国政府已经连续出台了一系列的支持政策，为拉动内需、保证经济平稳运行提供了有力保障。从已公布的政府投资计划来看，与涂料行业相关的机会主要集在交通运输等基础设施建设、西部电信电网建设、四川灾区的灾后重建以及城乡保障性住房建设等方面。这些无疑为身处“寒冬”的涂料企业带来了发展的希望。

进入2009年后，中国涂料行业面临四大发展良机：农村市场，汽车涂料，家电涂料，世博会和亚运会，老房翻新、因而，近期内涂料行业增长空间广阔。

十大环保涂料

2011年官方最新排名：

多乐士Dulux(英国ICI集团世界品牌,中国一线品牌，涂料十大品牌)2

立邦漆Nippon(中国驰名商标,日本品牌,涂料油漆十大品牌)3

华润Huarun(中国驰名商标,中国名牌,一线牌子,十大油漆品牌)4

嘉宝莉Carpoly(中国驰名商标,中国名牌,一线牌子,油漆十大品牌)5

三棵树Skshu(中国驰名商标,中国名牌,十大油漆品牌)

紫荆花Bauhinia(始于1982年的香港,中国名牌,十大品牌油漆涂料)7

山楂树绿色养生漆SAS(中国名牌油漆,中国十大健康漆品牌)8 大宝漆Taiho(十大品牌油漆涂料,广东名牌,广东省著名商标)9 吉祥六福LIUFU(香港名牌、中国十大油漆品牌）美涂士Maydos(十大品牌油漆,广东省著名商标,中国环境标志产品)

第三篇：环保隔音涂料

环保隔音涂料RLHY-

51RLHY-51型环保隔音涂料里的主要隔音原料为纳米多层结构材料，将相关环保水性涂料分子材料夹在中间。整个中间膜均匀地分布了具有隔音效果的微粒子，通过减少透射的声波能量,从而起到吸音隔音的作用。

隔音涂料里同时还有部分吸音纳米材料，吸音纳米材料表面充满了直径为 1um左右的小孔,小孔由表面向中心深入,孔的容积占颗粒面积50%左右,因此具有良好的吸附性能,且对目的物有缓释作用。

由吸音原理可知，当声波入射到多孔涂饰表面时，进入孔隙内部，引起孔隙内部的空气振动，由于摩擦、空气粘滞阻力和涂层内部的热传导作用，使相当一部分声能转化成热能，从而使声波衰减，反射声减弱而达到吸声的目的。简单说就是声能在不同介质的传播过程中能量的转化，声能转化成其他能消耗掉。

声音的传递就是靠着空气分子与分子之间的推动而达到的，另一方面声音的频率与声源振荡的速率有直接的关系，噪音就是因为声音的频率呈现不规折的变化，使听觉接受到的振动很乱，所以大脑会很疲倦且很排斥，进而使听的人感到不顺不悦耳。

另外，如果声音的压力增加一倍时，它的声音强度(以分贝表示的声级)便增加6分贝。实践证明：室内墙身和天花辊涂RLHY-51型环保隔音涂料，隔音和吸声降噪效果非常好。隔音涂料受到全球用户一致好评。

隔音涂料产品特性：隔音涂料适用于室内外建筑物等的表面：一般住宅小区、路边住宅、隧道、道路隔音屏障、别墅、高档住宅、酒店、、学校、体育馆、音乐厅、歌剧院、工厂等。具有吸音性能强大，并有效地减少和缓解噪音，效果极佳。色彩丰富亮丽、流平性能卓越，涂刷简便，具有极佳的附着力，优良的保色性及抗老化性，防霉抗藻、抗碱、抗紫外线辐射等诸多功能。

施工方法：刷涂、辊涂、喷涂。施工温度：≥5℃。

涂刷面积：1平方米/2公斤（2遍）（干膜厚度约2毫米）

粒径：≤25（微米）；表干（25℃）<2小时；实干24小时以上。颜色：基础色白色、黑色；耐擦洗次数：大于3000次

施工工艺：刮涂腻子二遍---隔音涂料二遍。

储存：在阴凉、通风、干燥处，温度为5-25度范围内贮存。严防霜冻。安全性能：符合国家标准GB18582-2001室内装饰装材料安全标准。声学要求：符合GBJ47-1983 和 GB/T 16731-1997国家标准 符合GB/T20247-2006/ISO 354：2003国家标准

联系人：张冬梅

第四篇：环保涂料

材料结构与性能结课论文2

材料科学与工程学院 2015年12月21日

环保涂料概述

摘 要：涂料在国民经济中发挥着重要的作用，是现代社会不可缺少的。但是，全世界每年从涂料中挥发出来排放到大气中的挥发性有机物(VOC)有1000万吨，是大气污染主要来源。随着人们环保意识的不断提高，限制VOC排放的相关法规的出台，环保型的绿色涂料产品以其无污染性、安全等特点，代替传统的污染严重的溶剂型涂料已成为整个社会的共识[1]。绿色环保涂料是指对生态环境不造成危害，对人类健康不产生负面影响的涂料，也有人称之为“环境友好涂料”。它必须是不含有害的有机挥发物和重金属盐的涂料。在开发绿色环保产品上，国内外学者都集中在以下几个方面的研究：(1)水性涂料；(2)粉末涂料；(3)高固体份涂料，并取得了一定的成效[2]。文本主要介绍了了以上三种绿色环保涂料的特点、主要制备方法和应用。

关键字：环保涂料；制备方法；环保效果 1.水性涂料

水性涂料以水为溶剂，使成膜物质均匀分散在水中，又称作水基涂料或者乳胶涂料。它因具有来源广、易于净化、低成本、低粘度、良好的涂布适应和无毒性、无刺激、不燃性等特点，而成为“环境友好涂料”的主要发展方向。

制备水性涂料的关键是在高分子化合物的分子上引入亲水性基团，获得水溶性树脂，主要有以下几种方法：

(1)成盐法：通过反应将聚合物主链转变成阳离子或阴离子。如带羧基的聚合物与胺类中和成盐(如阳极电沉积树脂)带氨基的聚合物以羧酸类中和成盐(如阴极电沉积树脂)。此种方法在工业上应用最广泛。

(2)在聚合物中引入非离子集团，如在聚合物主链或侧链上引入羟基。

(3)将聚合物转变成两性离子中间体。水性涂料最常见的三大类是水性环氧树脂涂料、聚氨脂涂料和水性紫外光固化涂料(UVCC)。1.1 水性环氧树脂涂料

水性环氧涂料是以水作为主要分散介质的环氧涂料。通常只有在基料中或固化剂中引入羧基、羟基、氨基、醚键和酰氨基等亲水基团，才能获得水性环氧涂料。它既具有溶剂型环氧涂料良好的耐化学品性、附着性、物理机械性、电气绝缘性，又有低污染、施工简便、价格便宜等特点，所以迅速发展到各行各业。

国内外大部分学者对水性环氧树脂涂料的研究集中在环氧树脂体系的改性方面，即把溶剂型的环氧树脂改变成水性环氧树脂。现在比较成熟的环氧树脂水性化方法有：(1)直接法(机械法)，用球磨机、胶体磨等将环氧树脂磨碎，然后加入乳化剂水溶液，再通过机械搅拌将粒子分散于水中；(2)相反转法，通过相反转将聚合物从油包水状态转变成水包油状态；(3)自乳化法(化学法)，将极性基团引入环氧树脂分子骨架中，使其具有亲水性，从而可在水中分散。在这些方法中，前两种方法工艺简单，但是所得乳液的粒径较大，分布较宽。而自乳化法制备的乳液粒径为纳米级，更利于涂装。从这个意义上来说化学法虽然制备步骤多、成本高，但在某些方面具有实际意义[3]。其原理是：在环氧树脂主链上引入强亲水性基团(环氧基为三元环，张力大，C、O电负性的不同使该三元环具有极性，容易受到亲核试剂或亲电试剂的进攻而发生开环反应)，使环氧树脂不用外加乳化剂即能分散于水中。根据引入极性基团的类型和方式不同，又可以分为阴离子法、阳离子法、非离子法、接枝法和开环接枝型五种，而阴离子法又分为酯化型和醚化型两种类型。环氧树脂的水性化方法是很多的，而经过适当的合成路线制成的水性环氧树脂在附着力、耐化学品性、硬度、抗腐蚀性等方面都具有与溶剂型环氧涂料相当的性能，并有效地降低了VOC含量。

水性环氧树脂涂料以其优异的性能广泛地应用于下面几个方面：(1)用作电气、仪表及车辆用水溶性电泳涂料；(2)用作食品罐头、贮油罐、蓄水箱及船舱等内壁涂料；(3)建筑物外墙涂料；(4)与混凝土复合成高档铺路材料；(5)用于机场、公路、停车场、工业地坪、隧道及操作台面等；(6)船甲板等防滑涂料。在最近的国际涂料标准中，水性环氧涂料亦被列入重防腐涂料范畴。随着新工艺和新技术的不断发展，我国大规模应用水溶性环氧树脂涂料也为时不远了。1.2 水性聚氨酯涂料

水性聚氨酯(PU)是聚氨酯溶解或分散于水中形成的二元胶态体系。按使用形式来分类，它有单组分和双组分之分。水性PU是以水代替传统聚氨酯中的有机溶剂作为分散介质发展起来的高分子材料，可调配成不含或仅含少许有机溶剂的涂料，这些涂料不仅具有无毒、安全可靠、易操作等优点，同时还具有溶剂型聚氨酯的一些重要的性能特征，使它在织物、皮革涂饰及粘合剂等许多领域得到了广泛的应用。

水性PU涂料的合成方法，一般分为两个步骤：(1)由低聚物二醇参与形成高相对分子质量的PU或中高相对分子质量的PU预聚体；(2)通过外乳化法和自乳化法将含-NCO端基的PU预聚体在剪切力作用下分散于水中。外乳化法制得的分散液极其粗糙且很不稳定。自乳化法通常是在PU结构中引入离子基团或亲水链段，根据引入基团的不同，自乳化型水性PU可分为阳离子型、阴离子型、两性型和非离子型。自乳化型水性PU的合成工艺上，首先是制备相对分子质量中等，端基为-NCO的PU预聚体，然后通过不同的方法制成水性PU。这些不同方法的主要区别反映在扩链过程，包括：(1)溶剂法，又叫丙酮法；(2)预聚体混合；(3)熔融分散缩聚法；(4)酮亚胺和酮连氮法；(5)保护端基乳化法。这些方法优缺点各异，应用于不同的场合[4-5]。

水性PU涂料以其优异的性能和特点，广泛地应用于以下几个方面：(1)木器涂料；(2)汽车涂料；(3)纸张涂料；(4)皮革装饰剂。随着研究的不断深入相信将会出现性能更好、品种更多的改性水性PU涂料的新产品。1.3 水性光固化涂料

紫外光固化涂料(Ultraviolet curing coatings，简称UVCC)是20世纪60年代开发的一种节能环保型涂料，其原理是利用紫外光的能量引发涂料中的低分子预聚物或齐聚物，以作为活性稀释剂的单体分子之间的聚合及交联反应，得到硬化漆膜，实质上是通过形成化学键实现化学干燥。和传统涂料固化技术相比，UVCC的最大优点有以下几个方面：(1)固化快，可在几秒内固化，应用于要求瞬时固化的场合；(2)不需外加热，对于某些热敏器件、光学电子零件来说十分有用；(3)可配成无溶剂产品，减少大气污染，有利于环保；(4)节省能量，紫外光源的效率要高于烘箱；(5)固化过程可以自动化操作，提高生产中的自动化程度，从而提高生产效率和经济效益。当然，UVCC涂料也存在着一些缺点，比如UV固化前必须除去大部分水，水性系统的总固化周期较长并且还受到紫外光穿透能力的限制等。

总的来说，由于水性UV固化体系的优点突出，近几年来已成为非常活跃的研究和开发领域，并已经在发达国家获得应用[6]。

UVCC主要由光引发剂、光活性单体、光活性齐聚物和其他助剂等组成，一般配比为：齐聚物30 %~60 %，活性稀释剂40 %~60 %，光引发剂1 %~5 %，其他助剂0.2 %~0.5 %。光引发剂(光敏剂)是UVCC的重要组分，其作用是吸收紫外光后引发化学反应，形成涂膜，光引发剂是决定UVCC固化程度和固化速度的主要因素。齐聚物又叫光敏树脂，是成膜物质，对涂料的性能起决定性的影响。从分子结构看，它们都是含有碳碳

双键的低分子量物质，主要是不饱和树脂，如环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯。活性稀释剂是一种功能性单体，它的作用是调节UVCC的粘度，控制涂料固化交联密度，改善涂膜的物理机械性能，也参与了成膜。根据每一分子中所含的双键数目，可分为单官能双官能和多官能三类活性稀释剂。助剂可以改善涂料与涂膜性能，增加紫外光敏感性，降低施工难度，是涂料中不可缺少的组分。常用的助剂主要有光敏助剂和阻聚剂，还有流平剂、消泡剂、促进剂和分散剂等。紫外光固化粉末涂料已经处于商品化初级阶段，其技术攻关在于如何解决紫外光固化粉末涂料在低温下进行固化[6-7]。

UVCC是一种高效、节能、环保，适用于各种基材的绿色涂料，目前已被广泛应用于木材、塑料、纸张、金属、电子和黏合剂工业中。UVCC涂料在北美、日本、欧洲已得到很大的发展，进入了较为成熟的阶段。目前，世界辐射固化产品生产总量已达10多万吨。我国的UVCC产业虽有一定基础，近十年来得到了迅速发展，但与国外发达国家相比，在品种、质量、市场规模、研究开发方面还有较大差距，还需要进一步提高。2 粉末涂料

粉末涂料是一种含有100 %固体分、以粉末形态进行涂装的涂料，它与一般溶剂型和水性涂料的最大不同在于不使用溶剂或水作分散介质。因其涂装过程中喷溢料可回收再利用；无溶剂挥发，生产施工安全，涂装易实现自动化提高生产率，符合国际上流行的“四E”原则(经济、环保、高效、性能卓越)，成为发展迅猛的涂料品种[8]。

粉末涂料有两种类型：热塑性粉末涂料和热固性粉末涂料，热塑性粉末涂料以具有很高分子量的热塑性树脂作为成膜物质，来提高耐化学性和韧性，故价格较高，用作功能性涂层。热固性粉末涂料成膜物质是热固性树脂和固化剂，热固性树脂和固化剂的分子量比热塑性树脂分子量低，在固化期间，低分子物的流动性和表面浸润性好，因而对底材有较强的附着力，涂膜有较好的外观。目前工业化生产和大规模应用的粉末涂料都是热固型树脂，如环氧、聚酯、聚氨酯等[1,8]。

在制备工艺上，可分为干法和湿法两种，干法可分为干混合法和熔融混合法；湿法又可分为蒸发法、喷雾干燥法和沉淀法。现在还出现了由Ferro公司开发的超临界流体法VAMP(Vedoc Advanced Manufacturing Process)，这种方法的原理是利用超临界态的二氧化碳是一种很好的溶剂，将粉末涂料的各种成份称量后加到带有搅拌装置的超临界流体加工釜中，超临界态二氧化碳使涂料的各种成份流体化，这样在低温下就达到了熔融挤出的效果。物料经喷雾井在分级釜中造粒，制得产品。这种方法开发利用被称为粉末涂料制造方法的革命[8]。粉末涂料是发展最快的涂料品种，目前世界的总产量为70万吨。西欧占总产量的50 %。它主要应用于铝质和钢质金属建材、家电、交通、仪器等。近年来世界研究开发的最为瞩目的粉末涂料是低温固化型粉末涂料(烘烤温度在150 ℃之下)；其次是预涂用粉末涂料和氟树脂粉末涂料等功能性粉末涂料；再次是消光、高光泽及高鲜映性等美术型粉末涂料。并开始研究开发薄膜化、高耐候型、耐热型、提高涂装效率的粉末涂料品种。3 高固体份涂料

一般固体份含量在65 %~85 %的涂料便可称为高固体份涂料(high-solids solvent-borne coatings)。高固体份涂料中的VOC在30 %~40 %甚至更低，但并不降低涂料的施工性能与成膜性能，一定程度上节省了涂料生产和使用中的溶剂，降低污染。早期的高固体份涂料是以牺牲硬度和保色率等性能来达到高固体分的要求，现在开发的高固体份涂料，不但溶剂含量低，而且质量标准高，广泛应用在众多行业中[2,9]。

高固体份涂料分为高固体份醇酸树脂涂料、高固体份丙烯酸涂料、聚氨酯高固体份涂料和环氧树脂型高固体份涂料。制备这些高固体份涂料技术的关键是如何降低树脂的相对分子质量和保证官能团分布均匀的聚合技术。研究发现聚合过程主要以缩聚反应和自由基聚合为主。作为高固体份化的手段是树脂改性(低分子量化、低极性化和粒子化)，添加活性稀释剂等方法[1,9]。含有一定溶剂的高固体份涂料以其独有的特点，已经成为各个国家青睐的对象。它将随同水性涂料、粉末涂料一起成为21世纪的环保型涂料。但由于高固体份涂料往往带来涂料黏度的增加，影响涂料的使用效果，因此高固体份涂料的研究重点是解决高固体分与涂料黏度之间的矛盾。4 结语

发展绿色环保涂料已成为涂料行业发展的趋势，虽然，从性能上来说环保型涂料目前还不及溶剂型涂料，但是由于VOC对人类自身及生态环境的严重威胁日益明显，绿色涂料代替溶剂型涂料的趋势刻不容缓。我们接下来的工作是希望能达到涂料中VOC的零排放技术，即发展无溶剂的涂料产品，以最大程度减少对环境的破坏。

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第五篇：涂料与环保

毕 业 论 文

涂 料 与 环 保

指导教师： 职 称：教授

工作单位：集宁师范学院化学系 地 址：集宁区工农路59号 专业名称：生化

提交论文时间：2012年3月19日

评 阅 人：

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涂料与环保 刘** 学号200920895211 集宁师范学院化学系2009级1班 乌兰察布市 012000 摘要：涂料是一种和人类生活环境密切相关的精细化工材料,在生产生活中大量应用。但由于涂料本身化学成分的原因,在其生产和使用的过程中会对人类健康及生态环境产生一系列的环境影响。本文重点从化学角度论述了涂料生产过程的有害物质挥发性有机物（VOC）与重金属元素对人体的直接伤害。然后从环保角度得出：随着人们对于环境质量要求的提高,人们对于涂料的使用所带来的环境问题关注度越来越高,绿色涂料成为越来越多人的选择,最后阐述了绿色化学思想在绿色涂料发展中的借鉴意义及绿色化学的发展方向及趋势。关键字：挥发性有机物、绿色涂料、绿色化学思想

1引言

涂料是保护和装饰物体表面的涂装材料, 赋予物体以保护、美化或其他效果。各种交通工具、家用电器、桥梁、建筑物和军工产品等, 大都需要涂料进行保护和装饰。新中国成立60年来,伴随着国民经济各行业的发展,作为为其配套的涂料工业从一个极不引人注目的小行业逐步发展成为国民经济各领域必不可少的重要行业。经过几代人的顽强拼搏、开拓进取,我国已成为世界第二大涂料生产国和消费国,进入到世界涂料行业发展的主流。年生产及消费量均已超过200万吨,市场容量超过了200亿元。目前每年仍以20-30%左右的速度递增,将超过欧洲、美国,成为世界第一大涂料市场。随着我国交通、能源、建筑等行业的发展,特别是我国已跻身于世界航运和造船大国,我国的涂料事业也进入了飞速发展阶段,涂料的各方面性能也得到大幅提高。

涂料可保护长期暴露在空气中钢铁和木材制品免受到水分酸雾、腐蚀性气体、微生物和紫外线等的侵蚀和破坏,是一种和人类生活环境密切相关的精细化工材料。涂料在丰富美化人类生活的同时, 又会对人类生活环境产生各种有害的影响, 涂料生产和使用过程中大量有机溶剂的排放, 重金属颜料的应用等都会给环境带来较严重污染,甚至可能对人和其他生物造成伤害。随着我国经济的快速发展,人们对于环境保护的关注度也不断在提高提高,涂料的使用所带来的环境问题也成为了人们普遍关心的问题,因此,在环保诉求不断提高的情况如何实现涂料行业发展与环境保护的有机结合,将是未来涂料行业发展的必然趋势。本文仅就涂料的生产和使用过程中主要化学成分对于人类环境的影响, 并探讨未来涂料的发展方向及绿色化学思想对于涂料行业发展的借鉴意义,阐述绿色涂料的发展必然性及未来绿色涂料的发展方向。

2涂料生命周期过程中的环境影响

2.1涂料生产过程中的产生的有害废物

涂料是指涂覆在物体表面,能形成牢固附着的连续薄膜材料,主要由成膜材料、颜料、分散介质、助剂４部分组成。涂料产品有17大类, 1000多个品种, 所使用的原材料种类繁多, 且多属化工产品, 涂料生产中主要有毒有害物质分布

见表1[3]。涂料生产中的原料和产品绝大部分是易燃、易爆和有毒的化学危险物质。通常使用的害物质如苯类溶 毒剂、含铅物质等,腐蚀性物质如硫酸、硝酸、乙酸、甲醛等。因此,涂料生产具有易燃、易爆、有毒、有腐蚀性等特点。

表1 涂料中有毒有害物质分布举例[1]

涂料名称 生产岗位 主要毒物 油基漆类 精致植物油 苛性碱、硫酸

漆料制备 酚醛树脂、甘油酯、松香脂、沥青、松节油、溶剂汽色漆生产 油等

漆料兑稀 溶剂汽油、松节油、炭黑、滑石粉、红丹粉、铬系颜

料等

松节油、溶剂汽油

醇酸树脂 精致植物油 苛性碱、硫酸 脂漆 树脂合成 邻苯二甲酸酐、黄丹粉、二甲苯、溶剂汽

色漆生产 二甲苯、炭黑、红丹粉、滑石粉、铬系颜料、铝粉、氧化

氨基树脂树脂制备 三聚氰胺、甲醛、丁醛等 漆

色漆生产 丁醇、二甲苯、炭黑、滑石粉、铬系颜料等

硝基过氯、树脂溶液制苯、甲苯、醋酸乙酯、丙酮、乙醇、过氯乙烯树脂、备 硝化棉、二丁酯

色漆生产 硝化棉树脂液、混合稀释剂、各类颜料粉尘 环氧漆类 树脂制备 各类环氧树脂、二甲苯、丁醇、环氧烷等

色漆生产 二甲苯、丁醇环已酮、各类颜料粉尘等 有机硅漆树脂合成 苯、甲苯、硅粉、氯化苯、四氯化硅、氯化亚铜等 类

色漆生产 苯、甲苯、各类颜料粉尘 丙烯酸漆树脂合成 甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、苯乙烯、丙烯酸、类 甲苯、丙酮、醋酸乙酯等

色漆生产 丙烯酸树脂、甲苯、丙酮、乙醇、丁醇、醋酸乙酯等

2.2 挥发性溶剂的排放造成人类环境的严重污染

2.2.1挥发性有机溶剂的一次污染[4]

一般液态涂料, 如双组份聚氨醋涂料、气干醇酸树脂涂料和烘干型氨基醇酸涂料, 由于施工工艺要求, 必须使用大量挥发性有机溶剂,这一类型的涂料无论是气干膜,亦或是烘干涂膜, 其中的有机溶剂都会全部挥发排放在大气中,造成对人体的直接伤害,构成一次污染是涂料使用过程中主要环境影响。

涂料中含有机挥发物,会对环境和人类自身构成直接的危害[4].芳香烃、直链烃、卤代烃、酮、醇、酸、甲醛、甲苯、二甲苯、苯及其同系物为最主要的污染等甲醇有毒的溶剂；乙二醇的醚类曾是一类水性涂料常用的溶剂,因其是一种致癌物,被禁止使用.另外,有毒的溶剂对生产和施工人员会造成直接危害,一般说来涂料表面干后,尚有少量残留,有的溶剂挥发得很慢,尽管浓度大多数比较低,但由于室内换气的问题,因此往往高于室外.溶剂是室内VOC的主要来源之一,也就是室内危害人体健康的主要部分.溶剂基本上可挥发掉,这些溶剂的量虽然不大,但由于用户长时间地接触,溶剂若有毒,也会造成对人体健康的伤害.不同的有机物的毒性差别很大,伯醇类、醚类、醛类、酮类、部分酯类、苄醇类等溶剂损害人体的神经系统；羟基甲酯、甲酸酯类使肺中毒；乙二醇类会损害人的肾脏；氯乙烯已被国际癌症研究中心定为致癌物质.甲醛有强烈的致癌作用,轻则引起头疼、恶心、胸闷、无力等不良反映,重则可导致人体免疫功能下降和异常,甚至还会引起青少年记忆力和智力下降,还会增加新生儿患白血病的几率.高浓度的甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏等危害,长期接触甲醛的人,可引起鼻腔、口腔、皮肤和消化道的癌症.甲醛的释放期长达8～15 年,空气中的甲醛只有超标严重到四倍以上人才会感觉的到,甲醛的沸点在18℃,会随着温度和相对湿度增高而加大释放量.室内涂料中多含有甲苯、二甲苯、苯及其同系物等有害物质,苯、甲苯对肾、肝、血液系统和神经系统的危害.急性中毒主要表现为中枢神经系统、头疼、头晕、手脚麻木、中者昏迷、死亡.慢性中毒表现为主要是造血组织及神经系统引起血小板和白血球减少,贫血及出血现象.苯及其同系物已经被世界卫生组织确定为致癌物质.根据《室内空气质量标准》（GB/T18883-2002）我国目前对住宅和办公建筑室内苯浓度标准3值为0.11mg/m,甲苯、二甲苯标准值为0.20mg/m3.2.2.2 挥发性有机溶剂的挥发物的二次污染[5]

有关研究指出使用涂料后有机溶剂释放到大气中所引起的污染,已经成为继交通污染之后的第二大污染源。排放到大气中的有机挥发物在阳光作用下会发生光化学反应,会产生许多活性物质,某些活性自由基可与大气中的氧化氮和氧化硫发生进一步反的应,生成酸性物质,酸沉降而形成酸雨。这些反应使有机污染物转化成毒性更大的二次污染物,是形成酸雨和光化学烟雾的直接原因,对人类生态环境构成了严重的威胁。此外,有机挥发物还会带来温室效应,使地球变暖。可见使用涂料过程中还会产生影响跟给深远的二次污染。

2.3 重金属颜料对人类环境的影响[6]

在我国含铅系涂料、铬系涂料和镉系涂料等在许多地方仍在未受到控制而广泛使用着。铅系颜料和铬系颜料除用作多种光亮颜料外, 更重要的用途是作为防腐蚀颜料添加于涂料, 广泛用于着色防腐蚀等领域和作为醇酸树脂的干燥剂。在生产和使用过程中, 这些铅、铬、锡等重金属颜料会从废涂料及剥落的漆膜中溶解到水中或沉积于地下,经过进一步浓缩和沉积会污染环境、破坏水质, 对动植物、人类造成极大危害。这方面的典型例子是船体涂料的使用。人们从古代开始就知道船体入水部位需涂装涂料, 防止吸附海生藻类和贝类、降低船体阻力、提高行船速度、节约燃料。在以前, 为达到以上目的, 一直使用的都是剧毒的水银和砒霜,随后又是氧化亚铜类。直到有机锡类化合物作为船体涂料的应用, 才结束了这场旷日持久的浮游微生物与人类的斗争。但由于大量有机锡类的使用, 溶于海水中的有机锡类化合物不断增加, 又出现了对贝类生长和发育的严重影响问题, 并有各种变异的贝类出现,由于人类食用贝类的这些有机锡类化合物又反作用于人类,成为人们健康一个一个隐患。因此,涂料工业中应尽量用低毒的金属氧化物混相材料,避免使用铅、铬、镉等重金属材料。多用低

表2 涂料工业中常见重金属的对人体的危害

所含重金实际

致病症状

属种类 效用

涂料着造成贫血、高血压、神经痛、骨质松软、肾炎和分泌失调铬

色 等病症。

慢性铜中毒表现为发冷、发热,大量出汗,口渴,乏力,肌肉抗锈蚀铜 疼痛、头痛、头晕、咽喉干、咳嗽、胸痛、呼吸困难,有时变色

恶心、食欲不振。

增加白导致人体贫血,消化道溃疡和眼底出血,小孩铅中毒则出现铅

度 发育迟缓、食欲不振、行走不便和便秘、失眠等

提升耐对肾脏、肝脏有伤害,可能引起肺水肿、高血压贫血和嗅觉镉

久性 减退甚至丧失等 绿色涂料是涂料工业发展的必然选择[7]

3.1传统涂料与环保涂料的区别[8]

传统涂料是指由高分子物质和配料组成的混合物, 并能涂覆在基材表面形成牢固附着连续涂膜的新型高分子材料.由于传统涂料使用大量有机溶剂和一定毒性的各种助剂、防腐剂及含金属的颜料填料,在生产中产生“三废”,造成对环境的污染,影响人类健康.20 世纪70 年代以前,几乎所有涂料都是属于溶剂型的.70 年代以来,由于溶剂的昂贵价格和降低挥发性有机物(VOC)排放量的要求日益严格,越来越多的低有机溶剂含量和消除有机溶剂的同时,尽可能降低能量消耗,使环保涂料得到了大发展.首先,绿色环保涂料不污染环境。

而传统涂料,如溶剂型涂料、油性涂料等含有大量危害人体健康的有毒致癌物质甲醛、苯类等物质.其次,绿色环保涂料一般为水性或水乳性物质,无异味、不燃烧,施工及运输不需特别要求；而溶剂型或油性涂料则具有强烈的刺鼻气味,且易燃、易爆,施工及运输过程中一旦操作不慎,后果不堪设想.第三,绿色环保涂料具有多功能性,如防霉、防辐射、防紫外线、阻燃等特点,而传统涂料比较单一.第四,绿色环保涂料的各项性能指标更趋合理,如光泽度、渗透性、防潮透气性能、[9]耐热、抗冻性能、附着力等都较传统性涂料有所提高.3.2 绿色涂料是涂料工业发展的必然选择

大量使用的建筑涂料是一个重要的污染释放源,涂料在生产和使用过程中的污染排放不仅会对大气和环境造成破坏,同时,还直接影响着人们的身体健康。随着环境污染的日益严重,环保意识在人们心目中的地位逐步提高,开发“绿色环保涂料”是21 世纪涂料企业生存发展的前提,涂料生产企业只有努力生产“绿色环保涂料”,改善生态环境,减少环境污染,满足消费者的需求,才能在市场竞争中处于优势,因此,绿色涂料必将成为涂料工业未来发展的必然选择。

3.3 绿色化学在绿色涂料工业中的应用

从源头上减少或消除化学污染的角度出发,通过12条原则对绿色化学概念 的内涵进行了阐述,这12条原则分别是：

(1)污染预防优于末端治理污染;(2)合成方法应具原子经济性(atom economy),即尽量使反应过程的原子都进入最终产中;(3)在合成方法中尽量不使用和不产生对人类健康和环境有毒有害的物质;(4)设计具有高使用效益、低环境毒性的化学品;(5)尽量不用溶剂、分离试剂等辅助物质,不得已使用时也应是无毒、无害的;(6)生产过程应该在温和的温度和压力下进行,而且能耗应最低;(7)在技术可行和经济合理的前提下,尽量使用可再生原料;(8)尽量避免或减少不必要的衍生步骤(例如,使用屏蔽基团、保护P复原、物理P化学过程的临时性变更等);(9)使用高选择性的催化剂优于化学计量试剂;(10)化学产品在使用完后应能降解成无害的物质并且能进入自然生态循环;(11)发展适时分析技术以监控有害物质的形成;(12)选择参加化学过程的物质, 尽量减少发生意外事故的风险。

目前大多数学者都比较认同绿色化学这一思想,而绿色化学的“原子经济反应”思想,对于绿色涂料的发展有很大的借鉴意义。绿色化学思想对于更好的设计、生产和使用环境友好型涂料产品具有很好的指导意义；在设计产品之初就考虑到其加工、应用和功能消失之后对于人类健康和生态环境的影响,对于生产工艺的改进和资源的充分利用提出了新的要求。

3.4 绿色涂料产业的发展方向[12]

绿色环保涂料产品以其无污染性、安全等特点,代替传统的污染严重的溶剂型涂料已成为发展趋势。从近些年的趋势可以得出：绿色环保涂料正朝着水性化、粉末化、无溶剂化、高固体化和辐射固化等低污染、无公害的方向发展。国内外学者的研究主要集中于以下几个方面：

（1）水性涂料。在建筑涂料领域里占有绝对优势, 具有无毒性、无刺激、不易燃等特点,是未来“绿色涂料”的主力军,目前占世界涂料总量的30%以上。

（2）氟碳树脂涂料。具有超高耐候性、抗紫外线辐射、高化学稳定性、抗核辐射、高机械强度和韧性、耐热性（最高使用温度260℃）、强抗湿性、抗菌性、防粘性、抗沾污性等。

（3）喷涂聚脲弹性涂料。是一种无溶剂、无污染的高性能涂料,可针对不同的使用环境和性能要求,可以在很宽的范围内自由调节其性能,不含催化剂,却能快速固化,能在任意的表面上喷涂等。

（4）有机———无机复合涂料。既有有机化合物所具备的坚韧性、耐候性等综合性能,还有出色的化学物理机械性能和耐沾污性。

（5）纳米材料。在涂料中如引入稳定的纳米材料,会使涂料在力学、光学、电学和磁学性能上有新的飞跃,因此稳定的纳米材料,用于涂料中除了可以提高传统涂料的性能外,还能获得新的功能性涂料。

（6）高装饰性涂料。因具有瑰丽多彩、变幻不定、闪砾多姿的装饰色彩,而为人们所崇拜。同时,围绕着这一中心所需的颜料、助剂和树脂等原材料也在

被不断开发,高装饰性涂料预计会成为今后绿色涂料新的发展重点。

（7）隐身涂料。目前已有雷达吸波涂料、红外抑制涂料、变色涂料以及紫外光、可见光、近红外、远红外、微波和声波等光谱兼容,多功能伪装涂料,以及等离子体隐形涂料等。

（8）智能型涂料。是采用智能性聚合物或材料设计而成的涂料,具有特殊的功能和独特的使用性能。它包括传感器类涂料、预示性涂料和功能型涂料等。结语

涂料在国民经济建设和人民生活中具有非常重要的意义。但其生产使用过程中,不可避免的对人类健康及生态环境带来影响,用绿色涂料代替传统涂料势在必行。我国涂料研究和发展的崔取得了巨大的成就,在一些领域创造了国际领先的额成果,但相对于发达的国家还有一定的差距,需要科研工作者及涂料产业的相关人员继续努力。将涂料研究课题与市场紧密结合,与国际同行展开充分的竞争,是我国的涂料行业取得更大的成果,抢占国际市场,不断提升绿色涂料的使用范围。

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