2017年,我国涂料年产量达到2041万吨,据统计,位列第二的美国涂料年产量不到700万吨,我国涂料年产量稳居世界第一。我国虽然成为全世界涂料生产与消费的大国,但还不是涂料技术强国。以涂料产品结构标志之一的环境友好型涂料品种占比分析,在改革开放初期,我国环境友好型涂料品种占比不足10%,到2017年已达到50%,这是一个长足的进步;但日、美、德等发达国家的环境友好型涂料品种占比分别达到65%、70%和80%,相比之下,在这方面我国仍有较大差距。

目前我国溶剂型涂料占比一半左右,其中含大量有机溶剂(即有机挥发物,Volatile Organic Compounds,简称VOC),在涂装过程中挥发至大气中造成环境污染。近年来,国家对防治VOC颁布了系列的法律法规。国办发〔2010〕33号文,从国家层面正式将VOC防治工作提上了日程; 2012年9月国务院批复实施的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》,将VOC和二氧化硫、氮氧化物、工业烟粉尘一起列为三区十群的防控重点。2015年1月26日财政部、国家税务总局联合发文“关于对电池、涂料征收消费税的通知”,将电池、涂料列入消费税征收范围,在生产、委托加工和进口环节征收,适用税率均为4%。对施工状态下挥发性有机物(VOC)含量低于420g/L(含)的涂料免征消费税。涂料固体分要在65%左右才能免税,过去一般涂料出厂固体分是50%左右,这要做很多工作才能达标。

溶剂型涂料征收消费税的通知后,北京、上海、广州等地先后颁布了涂料涂装过程中收取排污费的地方法规,其他省市也逐步推行。2016年12月25日,全国人民代表大会常务委员会第二十五次会议通过《中华人民共和国环境保护税法》,2018年元月实行。该税法规定,大气污染物每污染当量税额1.2~12元。

上述法律法规的颁布,会促进VOC减排,也给涂料涂装行业带来较大压力。行业正确对待,压力将变为动力,必定促进环境友好型涂料较快发展。环境友好型涂料包括高固体分、辐射固化、水性、粉末涂料等,粉末涂料固体分几乎为100%。粉末涂料要大面积代替溶剂型涂料有难度。而几乎所有溶剂型涂料在理论上均可用对应的水性涂料取代,故水性涂料降低VOC具有明显优势。水乳胶涂料在建筑领域中应用很成功,在全国涂料总量中占比接近1/3,为涂料涂装行业减排VOC起了很大作用,但水性工业涂料发展却不尽如人意。

工业涂料对性能要求比较高。其水性化发展较慢有技术和经济等原因。在技术方面。一是与有机溶剂相比,水的蒸发潜热高,相对蒸发速率低,特别在低温和高湿度条件下,如不采取相应措施,涂膜的干燥时间会延长。二是由于涂料的连续相是水,它的导电率高,易腐蚀金属。对作为金属底漆使

用的水分散体涂料(如水性环氧树脂涂料)尤为重要,要解决其涂膜干燥过程中可能发生的“闪蚀”问题。三是水对很多颜填料的润湿性和分散性差,对于水分散体涂料,必须选择合适助剂解决其对颜填料的稳定分散问题。四是由于水分散体涂料树脂是亲水性的,要克服涂膜干燥后的耐水性差的问题。此外,也是由水介质所带来的问题,如冻融性问题、涂料贮存期中树脂的水解性问题、微生物引起的霉变问题、用水稀释时涂料流变性问题等。

上述技术问题虽是由于水代替涂料中有机溶剂所引起的,但多数是溶剂型涂料在发展过程中曾经遇到和解决了的问题。20世纪90年代末,德国著名的涂料专家W.Funke曾指出,多年来在涂料科学与技术领域中,仍在研究老的基础性问题,而这些问题尚未得到令人满意的解决,造成这种情况的原因是这些问题涉及多学科的极端复杂性。

目前,国内外涂料科技工作者利用多学科相结合的知识和先进的试验手段,正努力地并不断地解决这些问题,有些方面已经取得了重要突破。水分散体涂料中VOC含量不断降低,有的品种在性能上已接近或超过同类溶剂型涂料的水平。

《水性工业漆》一书就是对国内涂料科研工作者对水性工业涂料研发及产业化进展的总结,抓住了发展中的重点。

为获得高性能水性工业涂料树脂,在合成与制造中必定要采用高功能新单体,采用石墨烯、聚苯胺、纳米等高新材料改性,必定要采用符合环保要求的多功能助剂,为克服空气湿度和温度对涂膜固化的影响,在水性工业涂料涂装流水线上要增加促进湿膜中水分迅速挥发的工序,这些势必要提高涂料的成本,可以说这是影响水性工业涂料发展的经济因素。但随着水性工业涂料特别是使用的水性树脂研发与产业化进程加快,规模化发展,水性工业涂料的成本会逐步回落到合理范围,成本不会成为影响水性工业涂料发展的经济因素。

从发展上看,《水性工业漆》一书是国内水性工业涂料目前进展的阶段性总结,编著者在前言中谦虚地说,用水性涂料最大限度代替溶剂型工业涂料发展中,本书是“抛砖引玉”。希望这块光彩夺目的“砖”,能引来更多的光泽温润、美不胜收的“宝玉”,使我国水性工业涂料迅速赶上和超过国际水平。在已进入“双创”热潮的中国,这个前景非常值得我们期待,自信达到目标时间离现在不会太远!

刘国杰

于北京