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功能涂料精彩纷呈

作者:admin  浏览:784 次   发布时间:2012-11-26
在科技迅速发展的今天,涂料的意义和应用范围已被极大地丰富和演绎。得益于制造技术和测定方法的进步以及人们对新材料和新功能的追求,涂料的功能已从装饰、保护逐步向具有各种特殊功能的方向发展。示温涂料、热消融涂料、导电涂料、自发光涂料等由于具有特殊性能和特定用途,因此成为新一代的功能化涂料。
  我国的功能涂料研究始于20世纪60年代,但产业真正发展是20世纪80年代。由于起步较晚,我国生产企业较少,规模也不大。近年来,我国涂料产业发展增长迅速,2011年产量超过千万吨达到1079万吨,功能涂料的产量约为110万吨,其中耐高温涂料、防腐涂料、防火阻燃涂料产量占绝大比例,其他品种产能和产量难以统计。
  功能涂料应用领域广泛,功能集中于材料保护、装饰美化和辅助功能三大类,主要涵盖了防腐、耐温、标记、预警、导电、发光应用,下游行业主要为军工、化工、机械设备、日用品、电子工业等领域。功能涂料下游领域需求比例测算如图1所示。
示温涂料
  示温涂料通常也称为变色涂料或热敏涂料,是指当涂层被加热到一定温度而发生颜色或其他现象变化来指示物体表面温度及温度分布的涂料,主要用于不宜采用温度计、毫伏计、辐射高温计等测量温度的场合指示温度。示温涂料的产品及技术主要集中在美、德、日、英等发达国家。
  示温涂料市场方向主要集中在超温预警、温度测定和日用装饰。北方涂料工业研究设计院是我国主要的涂料研究机构,同时也是最早开始功能性涂料研究的机构,该机构从20世纪60年代开始了对示温涂料的研究,所研制的示温涂料主要应用在航空和国防领域,部分应用于民用设备超温预警。该院开发有SW-S单变色不可逆示温涂料系列25个品种、SW-M多变色不可逆示温涂料系列7个品种,主要用于航空发动机热端部件温度分布的测量。中国石油天然气第一建设公司开发出一种不可逆示温涂料,在150℃时涂膜由银色变成棕色,用于锦州石化公司两套重油催化裂化装置的再生器上,起超温报警作用。崇裕科技股份有限公司是生产各式变色原料的专业工厂,其产品主要应用于日用品领域。近年来,浙江大学、复旦大学等高校也开始研制可逆型示温涂料。由于需求较分散,总体需求量难以明确统计,预计总量不足万吨。
耐高温涂料
  热消融涂料是耐高温涂料的一种,通常是以有机高聚物为基料添加无机材料等组成的。可以用作热屏蔽涂料的有机高聚物包括有机硅树脂、硅橡胶、酚醛树脂、聚酰胺、聚苯并噻唑、环氧树脂、含苯醚的聚合物,尼龙和酚醛的混合物等。热消融涂料主要用于航天器表面的涂料,也可用于军事、消防等工程及设备。热屏蔽涂料对于出入特别是重返大气层等反复使用的航天器、导弹、火箭等有重要保护作用。它属于一次性保护涂料,在失效后,很容易重新涂复,对发射架等也有重要意义。热屏蔽涂料也可以涂在其他涂料的表层,里层可以是表面反射涂料、转化型涂料、相变涂料等。
  耐高温涂料早期主要用于军工领域,目前更多的用在民用和工业领域。按照一般的定义,耐高温涂料不仅涵盖汽车、建筑、冶金、制造、医药、交通、船舶和集装箱涂料、航天、交通标识系统涂料等众多领域,还包含在人们日常所使用的各种生活生产用品当中,例如燃气灶、热水器、电暖器等。2011年我国耐高温涂料的需求量超过百万吨,但国内产能仅能满足约一半的需求,且国内企业主要生产中低端产品,中高端市场和新兴领域缺口明显。目前以有机硅树脂为基料的耐高温涂料发展势头较好,但产业产能较分散,生产企业多为中小型企业。据不完全统计,2011年国内有机硅树脂耐高温涂料的消费量约3万吨。
导电涂料
  电阻率在10-3~10-5Ω·m之间的涂料称为导电性涂料,这类涂料可分为两大类:掺合型和本征型。掺合型是掺入导电填料而制成的,目前使用的较多。导电填料一般是:炭黑、金属(镍、银、铜、铝等)或合金的粉末(或磷片),所占比例越大,导电性能越好。此外,填料不同其导电性能也不一样,可根据使用范围而定,基料一般为有机树脂。本征型导电涂料是聚合物基料提供载流子,成膜后本身能导电,但价格比较昂贵,因而其应用受到一定的限制。
  目前贮油容器的导静电涂覆是导电涂料的主要应用领域,需求量巨大。国家已经在GB 13348-92《涂料石油产品静电安全规程》中规定,石油储罐必须采用导静电防腐涂料。国内导电涂料产品主要为掺合型,目前此类产品的消费量约为8万吨,而本征型导电涂料不足掺合型的1/10。
发光涂料
  发光涂料是将发光颜料、树脂、有机溶剂(或水,制得水性发光涂料)、助剂按一定比例通过特殊加工工艺制成的。发光涂料可分为萤光涂料与磷光涂料两大类。萤光又分无机和有机两种,包括硫化锌和硫化镉、银,以及碱性桃红、含硫嫩光淡黄、四溴萤光曙红等。磷光颜料分为暂时性和永久性两种。发光基体一般使用能够使放射线高效率发光的硫化锌和硫化铜等荧光物,具有蓄光余辉,可发出能见度好的光。永久性磷光涂料中需加入极少量的放射性元素以产生自激作用。放射物质最初是天然铀,后用氚。
  发光涂料中最重要的成分为发光颜料。据国家相关部门统计,2010年我国稀土发光材料总消费量约为9500吨,主要用于生产灯粉、彩电粉、长余辉粉和其它粉,分别占到产业总量的85%、5.3%、4.8%和4.8%,发光涂料中使用的稀土发光材料约占3.5%。
生物涂料
  生物涂料是一种新型的特种功能性涂料,主要包括防污涂料、抗菌涂料、杀虫涂料等。该涂料主要是通过涂膜中具有的生物活性物质来防止微生物和有害细菌等对人体和某种特定设施造成的侵害。
  我国生物涂料仍处于研究初期,产品多数未实现市场化应用。目前研究方向以生物防污涂料和生物抗菌涂料为主,杀虫涂料国内虽已有专门生产企业,但由于市场对其有较高环保要求,国内产品很难满足市场需求。目前我国生物涂料的消费量约为1.5万吨,未来年均增长将在40%以上。
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