国内外涂料工业现状及发展趋势
国内外涂料工业现状及发展趋势
1 前言
涂料的用途极为广泛,没有涂饰的现化生活是很
难想象的"涂料工业是建筑和工业领域的配套工业,
也是使用原材料最为广泛的工业之一"涂料中的绝
大部分是采用有机化学品为原材料生产的,因此又与
石油工业息息相关"涂料按照其用途,可分为建筑涂
料!工业涂料和特种(功能)涂料三大类[1-2]"
2 世界涂料工业现状
从2003年以来,世界涂料的年均增速约为
3.5%"在世界涂料生产中,如北美!西欧和亚太地区
中,亚太地区将保持最快的增长速率,预计其增幅约
为4.5%/,其中以中国的需求量最大,其增幅约为
6.4%(2004年其产量达300万吨,2005年预计产量
为350万吨)"中国已成为世界上第二大涂料生产
国"北美和西欧地区的涂料需求增速分别为2.7%和
2.3%,市场需求分别为815万吨和603万吨,占世界
总量的近一半,而亚太地区需求量为890万吨,居世
界第一[3-4]"
全球涂料市场近一半为世界10家顶级大涂料公
司所瓜分,如果再加上位于其后的另10家顶级大涂
料公司,则其占据61%的市场分额,在2004年的全球
涂料销售排行榜中,(荷)!(美)!
(英)和(德)等公司名列前矛[5-7]"
3 世界涂料的发展方向
世界涂料正朝着水性化!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"目前
这些低污染!无公害涂料占全部涂料的70%以上,到
2015年将占涂料的93%[8]"
3.1 水性涂料
水性涂料是未来涂料的主力军,目前占世界涂料
总量的30%以上,在涂料工业2个最大应用领域之一
的建筑涂料里占有绝对优势,特别是在工业发达国
家,如美日等国,水性涂料占总涂料的70%~90%,在
德国则占到93%,即使在西欧发展最慢的挪威也有
47%的份额"在另一个最大应用领域)))工业涂料
中,水性涂料已占世界工业涂料的20%,到2010年将
达到30%以上"在工业涂料里用量最大的汽车涂料
中,其底漆水性化已达92%"而中涂漆水性化,2002
年在北美为3%,欧洲为42%,亚洲为2%,即使是曾
对涂料水性化重视不足的日本,其水性化也在逐年上
#51#国内外涂料工业现状及发展趋势(一)
升,如2003年为11%,2004年为23%,预计到2005
年为37%,2006年为49%,2007年为61%,2008年为
63%;世界各工业发达国家都十分重视水性涂料的新
产品开发如美国对水性涂料的开发资金占其全部涂
料开发资金的50%以上,其水性涂料的开发成果则占
全部涂料总成果的20%"在另一应用领域)))特种
涂料领域,由于转相乳化!接技共聚和高分子共混等
技术的进步,水性涂料以前所未有的速度向着汽车修
补涂料!防腐蚀涂料和道路标志涂料等方面发展,如
欧洲汽车修补涂料水性化最高的国家)))荷兰,2002
年其水性化涂料占市场上所有汽车修补涂料的76%,
英国位于第二,达55%,德国在2003年达30%;在防
腐蚀涂料方面,日本已开发出并应用于桥梁等设施上
的从底到面全为水性的重防腐涂料体系"目前,国内
外道路标志涂料采用水性丙烯酸系列已广为人
知[8-13]"
3.2 粉末涂料及其它无溶剂型!高固体分涂料
全球粉末涂料产量从1980年的7万吨上升到
2001年的79.3万吨,增长了11.5倍,年均增长率达
13%"据预测,至2006年北美地区粉末涂料年均增
长率为6.8%,日本7.3%,西欧地区5.6%,亚太及拉
美地区10%~15%"预计到2015年粉末涂料将占涂
料总量的20%"随着粉末涂料薄膜化!低温固化和快
速换色技术的发展,粉末涂料不仅可用于金属制作!
家电!建筑!汽车!特种钢筋及管道方面,还可用于木
制品!无机器材!卷材等领域,发展前景广阔[7,8,11-17]"
无溶剂涂料在重防腐涂料!船舶涂料等领域一直
被视为极重要的发展方向,特别是近年来地坪涂料用
量骤增,使无溶剂涂料的开发和应用更受重视,其用
量逾年上升,预计到2015年将占涂料总量的
20%[7,18-20]"溶剂型高固体涂料系指体积固体份在
60%以上的溶剂型涂料"这种涂料由于溶剂含量少,
因此对环境的危害减少了,它是汽车,船舶!集装箱!
重防腐!钻井平台和木器等重要涂料应用领域的主力
军和发展方向,目前在开发和应用的树枝状聚合物
(高分子量!低粘度)如聚酯!聚氨酯等正是为开辟新
颖高固体涂料所做的准备,欧洲现有汽车涂装流水线
都将换用高固体涂料以取代固体分溶剂型涂料"美
国公司称,不久将会有80%高固体分涂料应
用于汽车涂料中[11,21-24]"
辐射固化涂料的增长速度最快,如在亚洲的需求
量每年为1万吨,并将在今后几年以15%~20%的年
均速度增长,其应用范围已逐渐扩大,包括竹禾!塑
料!纸张!木材!金属!摩托车!家电及高档产品如光
纤!光盘等,而在卷材!汽车等应用领域也开始崭露头
角,如和公司在汽车上采用杂化固化
(和热双固化),可使汽车车身清漆固化时间比现
用的涂料缩短50%,使140的烘道缩短到7.5以
下"当今,光固化涂料已经发展为水性固化涂料和光
固化粉末涂料"二者均具有少用或不用稀释剂的优
点,同时还扩大了应用范围,如用于镁铝合金制品等
方面"由于电子束固化涂料不会在固化过程中产生
2,所以在美国已有部分占领了固化涂料市
场[11,16,25,28]"
3.3 /环境贡献0型涂料
世界涂料工业除了朝如上所述的低污染!无公害
的环境友好型涂料方向发展之外,为了根除/涂料是
环境的第二大污染源0的恶名,涂料工业正在向环境
贡献型方向发展"现在正在研制或已开发出一些/环
境贡献0型涂料,如光催化型杀菌去污染涂料,清除恶
臭并提高人类的免疫能力之负离子涂料,调节室内湿
度以给人以舒适环境的调湿型涂料,消除/热岛0效应
的隔热涂料,杀灭公共场所细菌!病毒的保健型涂料,
以及防止乱画乱写的防涂鸦或不粘涂料等等[29-34]"
3.4 其它功能性涂料
3.4.1 氟碳树脂涂料
氟碳树脂涂料具有传统合成树脂涂料所无法比
拟的独特性能,包括超高耐候性!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260e)!强抗湿性!抗菌性!防粘性!抗沾
污性以及低表面能!摩擦系数和折光指数等"它可分
为制造炊具!食品加工机械用不粘涂料和工业产品表
面涂层用的系列和卷材涂料用的系列,
而目前应用较多的是后者"据欧洲卷材涂料协会统
计,2002年全球彩涂板1600万吨中卷材涂料消耗
35万吨以上,其中氟碳树脂涂料占5%以上(约2万
吨),全球预涂金属卷材产量年增长率在4%~5%之
间,由于超高层建筑增多,酸雨腐蚀加重,因此氟碳树
脂预涂金属板用量增加,特别是在亚洲,其金属卷材
增加较快"2005年全球氟碳树脂卷材涂料消耗量预
计在5.0万吨左右;室温固化的氟碳树脂涂
料,在超高层建筑外墙和野外钢铁物件!跨海与跨江
大桥及特殊地区的桥梁!隧道涂装中用量已大量增
加,如日本虽在近10年来经济低迷,但氟碳树脂涂料
仍快速增长,自1991年以来,以每年20%~30%的速
率增长,现场直接涂装的氟碳树脂涂料至今已超过万
吨,北美!西欧的用量也不低于日本"氟碳树脂的水
性!粉末涂料品种也在市场上大力推广,并不断出现
/环境友好0型氟碳树脂涂料如高固体分!低沾污型以
及防反射膜用的品种,国外总氟碳树脂涂料年总消耗
量为6.0~8.0万吨,年平均增长速率为10%以
上[23-24,35-40]"
3.4.2 喷涂聚脲弹性体()
这是一种无溶剂!无污染的高性能涂料,可针对
不同的使用环境和性能要求,使性能能在很宽的范围
内自由调节,具有优异的防护性能,不含催化剂却能
#52#国内外涂料工业现状及发展趋势(一)
快速固化,能在任意的表面上喷涂,1即可达到步
行强度,施工时不受水分!潮气的影响,1次施工即能
达到厚度要求,耐水!海水!酸!碱!盐类和油等介质长
期侵蚀,抗紫外线,附着力强且可在使用温度-50~
150e下长期作业,用途广泛"美国已将其广泛用于
化工储罐!储罐围堰!管道防腐!跨海大桥!海岸钢结
构!隧道等方面,发展前景广阔[39-40]"
3.4.3 有机-无机复合涂料
近年来,发展极为红火的是通过溶胶)凝胶法或
称为/变色龙0技术开发的有机-无机复合涂料,此技
术可将无机材料与有机材料有机地结合起来,取二者
之长,抑二者之短,它能将有机高分子与无机高分子
通过牢固的键合力结合起来,这与通常所谓的/互联
网络结构0材料有所不同,它能使有机!无机杂化物达
到分子级的分散水平,这样就改善了网络结构,将无
机-有机材料融为一体,并赋予其新的功能,具有其
它材料所不可比拟的优越性"这种用溶胶凝胶技术
所获得的有机-无机复合材料不是传统的物理状态
的共混,因此其涂料既有有机化合物所具备的坚韧
性!耐候性等综合性能,如日本开发的常温固化!超耐
候和超低污染型有机改性无机涂料,是半无机聚合物
(有机聚硅氧烷)与丙稀酸树脂结合得到的涂料产品,
其耐候性及其它重要性能堪与氟碳树脂涂料相媲美,
而硬度和保光性则胜之;新近出现的二氧化硅微粒子
改性含(位阻胺)的有机树脂涂料除耐候性与含
氟碳树脂涂料相匹敌外,还有出色的化学物理机械性
能和耐沾污性"美国等工业发达国家对此涂料极为
重视,在美国2001~2003年3次国际涂料会议上共
有70篇有关这方面论文发布,在2002年仅2个月内
美国所发表的全部涂料专利约有5%是这些涂料的专
利,而这类涂料也将是下一代航空涂料和汽车涂料中
的替补者[1,41-42]"
3.4.4 纳米材料在涂料中的应用
纳米材料具有量子尺寸!小尺寸!表面!宏观量子
隧道和介电限域等效应"在涂料中如引入稳定的纳
米材料就会使涂料在力学!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可提高
传统涂料的性能,还能获得新的功能性涂料"国外在
以下方面已取得进展:提高对隔热涂料的红外吸收和
反射性,由此拓宽了隔热涂料的用途;纳米材料中的
一些基因在光照下产生活性,能使涂料具有杀菌!防
霉以及吸收紫外线的性能;纳米材料还可用来配制防
雾涂料,修补表面涂层缺陷,净化大气,静电屏蔽以及
军事隐形功能,还能增强涂层的耐候性!抗磨损性!抗
划伤性等"新近最引人注目的是德国的
公司推出之耐擦伤纳米组分涂料,它可
防止一般汽车在擦洗过程中造成的涂层损坏和光泽
降低现象"因此,用纳米2能制造出高性能设备
制造用汽车漆和修补漆等,品种繁多,纳米材料在涂
料中的应用才刚开始,其更多的功能将有待人们去开
发和挖掘[43-45]"
3.4.5 高装饰性涂料
美,必然会反映在高装饰性涂料上,特别是人们
所崇拜的美的汽车面漆"亮的!鲜艳的单色面漆固然
为人们所崇拜,但这类面漆在欧美国家只占30%,其
余70%的却是双色漆(闪光漆)和珠光漆,而且后者
的比例会继续增加"人们所欣赏的装饰色彩不只是
单一的颜色,而更多的是瑰丽多彩!变幻不定!闪砾多
姿的装饰色彩"汽车涂料如此,卷材涂料!建筑装饰
和轻工产品等涂料也都如此"因此,针对不同用途,
现已出现随角异色!变色珠光!魔幻迷彩及带有高透
明!深度感或奇异多彩!镭射闪色的装饰涂料,并且依
此继续发展"同时,围绕着这一中心所需的颜料!助
剂和树脂等原材料也被不断开发,预计还将有功能性
装饰色彩的涂料如温敏变色!碰撞变色以及随光!热!
电!化学!生物!压力和时间的改变而改变之类的涂料
问世[46-48]"
3.4.6 隐身涂料
隐身技术是自第二次世界大战发明雷达和喷气
发动机以来重要的军事发明,由此可改变未来的作战
方式"就隐身涂料来说,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,并已在现代战争如巴拿马战
争!伊拉克战争中发挥作用"世界各工业发达国家如
德!美!法!英!瑞典以及俄!印等国正在全力研发,美
国还将隐身涂料的开发列为今后舰艇发展所必需的
重要涂料材料之一[7,49-51]"
3.4.7 智能型涂料
进入21世纪,欧洲一些国家的涂料专家们提出
了开发智能型()涂料的建议,很快获得
世界专家的赞同"所谓智能型涂料是采用智能性聚
合物或材料设计而成的涂料,它具有不同凡响的功
能,或者以革新的方式达到独特的使用性能"它包括
传感器类涂料!预示性涂料和功能型涂料等"如在涂
料体系中的导电聚合物会起着模拟聚合物中子的作
用,即能接受外力刺激而做出应答,因此可用来开发
化学!气体!生物!光等方面的传感器型智能涂料"还
有通过热致变色聚合物和热敏颜料来开发的新型示
温涂料,通过电致发光聚合物涂料来作信号指示灯,
车辆驾驶室仪表板!机场跑道!伪装路标等部位涂层
以增强可见性,而将光活性颜料加到涂料中能有助于
探测针孔!缩孔!划伤痕迹等缺陷,以及用于建筑外墙
的自清漆!涂料等"/智能型0涂料目前正处于起步阶
段,但已初具雏型[23-24,52-53]"
