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1、北华航天工业学院毕业论文1第一章 涂料的应用现状与发展前景1.粉末涂料的现状与发展1.1粉末涂料的应用领域1.11粉末涂料地理区域上的差异在不同的地区使用不同类型的粉末涂料,其在地理区域上的差异是十分明显的,如粉末涂料在全球有欧洲、美国和日本3个主要市场,但由于历史原因和原材料利用方面的因素,这些地区都发展了各自不同的产品体系。基于羧酸官能团的聚酯/T G I C体系的粉末涂料在欧洲市场比较流行；以脂肪族聚异氰酸酯为交联剂的聚氨酯体系的粉末涂料在美国一直占据主导地位,现在,聚酯/T G IC/H A A/P T910体系的粉末涂料逐渐与其形成竞争格局；在日本,以二元酸为交联剂和使用含缩水甘油基
2、的丙烯酸树脂为基料的粉末涂料一直占据市场的主导地位,而T G I C体系粉末涂料则几乎从未被使用过。在美国和欧洲,应用于户内的以羧酸聚酯和环氧树脂为基料的“混合型”粉末涂料最受欢迎的。1.1.2 粉末涂料走进各工业领域金属家具涂料工业也是粉末涂料最先进入的领域之一,其中基材主要以钢为主。混合型粉末涂料体系是应用于该用途的主要产品类型,而聚酯/T G I C(或其替代物)体系或聚氨酯体系一般主要应用于户外家具领域,如在北美,草坪和花园设施产品也是重要的市场,大约占整个粉末涂料市场份额的7,普通金属表面涂装工业是粉末涂料最大的市场,约占整个市场份额的50左右。家电工业也是粉末涂料重要的应用领域之一
3、，在美国,家用电器方面的应用占据整个粉末涂料市场的17;自从人们接受轻微的橘皮效果以来,混合型粉末涂料体系在欧洲也被用作这种用途的主要产品。在美国,由于优先考虑光滑的涂饰效果,所以聚氨酯体系在家用设备方面的应用更为普遍。作为家电设备的保护性涂料,粉末涂料主要应用于以下典型产品：食品冷冻机、电冰箱、热水器、烤面包机、洗碗机盖、家用厨具、电和煤气加热器等。汽车工业领域是对保护和装饰性用途的涂料具有最大需求的市场之一。在20世纪80年代,日本的本田公司开始使用粉末涂料作为汽车车北华航天工业学院毕业论文2身的底面合一漆,意大利的菲亚特公司也紧跟其后。相比之下,美国的汽车制造商在考虑引入粉末涂料,作为汽
4、车面漆的速度方面保持更加谨慎的态度。General Motors于1982年开始,在小型载货卡车系列中使用粉末涂料作为汽车车身的底面合一漆,积累了相关经验,并掌握了在20世纪90年代早期在乘用汽车系列中使用粉末涂料的技术。M i l l e r和K e r r时总结了作为汽车底面合一的粉末涂料的特性和优点：整体的平滑效果可改善后续涂层的外观、无V O C排放、整个车身抗碎裂和耐腐蚀、利用率100、无废弃物处理问题。从经济角度来看,特别是结合粉末涂料所具有的高利用率和可消除喷房中所聚集的涂料残渣等特性,使底面合一的粉末涂料成为一类非常实用的产品,并成为汽车工业涂料技术革新的主要驱动力之一。例如,
5、在19911995年,General Motors和Chrysler在超过10种客车系列中使用粉末涂料作为乘用汽车车身的底面合一漆。自20世纪90年代以后,底面合一的粉末涂料在美国汽车生产中得到了进一步的巩固和发展,以下的事实也确认了这一点。2000年,仅G M和Daimler-Chrysler2家公司每天就有超过10 000辆汽车车身采用底面合一粉末涂料进行涂装。目前,欧洲的汽车工业涂料也秉承了这种发展趋势。多年以来,汽车罩光清漆一直被认为是粉末涂料难以进入的领域。但由于粉末涂料在经济性和环保装领域的成功应用以来,汽车制造商和涂料生产商性方面的优势,最近,底面合一粉末涂料在汽车涂都在此方面展
6、开了广泛的研究。宝马公司是世界上第一家在其标准产品中使用粉末罩光清漆的汽车制造商,到2000年底为止,在宝马公司的德国工厂,粉末罩光清漆已投入商业化生产,共计生产了500 000辆汽车。丰田公司一直在选择粉末罩光清漆的供应商,并在其实验性工厂按一定的规则,使用粉末罩光清漆对汽车要进行定期的涂装和测试。随着欧洲对聚酯/T G I C体系和美国对聚氨酯体系的广泛接受,户外应用粉末涂料市场正不断扩大。在欧洲,许多建筑上的铝合金材料是采用聚酯/T G I C 体系粉末涂料进行涂装,在57 a后,保光率为6585；在10 a后保光率为565,涂膜厚度仅仅减少23m。虽然已经找到了T G C I的替代品,
7、如羟基烷基酰氨或二缩水甘油酯体系的粉末涂料已占据了一定的市场,许多人使用这样体系的粉末涂料可获得满意的结果。51.2 .粉末涂料的其他应用市场粉末涂料的其他市场还包括应用于管道方面和用于增强螺纹钢筋的防腐粉末涂料,该类粉末涂料主要以纯环氧体系(熔结型)为主。在欧洲,螺纹钢筋市场几乎被忽北华航天工业学院毕业论文3视,但从技术角度来看,这个领域被认为是具有很大的增长空间。由于在不同地区统计分类方法的不同,对不同领域粉末涂料的消耗量进行评估将是十分困难的。当用粉末涂料与一些符合选择原则的V O C(挥发性有机化合物)涂料进行经济对比时,必须重视包括涂装成本在内的总成本。相对于其它一些环保涂料,在实际
8、涂装过程中,使用粉末涂料的优势是原材料利用率从95%提高到99%；能量损耗则降低30%(与传统低固含量的碳漆相比)；劳动力花费将降低4050；由于表面缺陷而丢弃的物料大约减少46倍,因此几乎减少90的废料。1.3粉末涂料在各领域的最新进展在涂装设备方面的最新发展是制造了更容易被清洗、换色更快的涂装生产线；开发低温固化和高反应活性粉末涂料的趋势能提高生产线速度、节省能量，使粉末涂料在经济方面的优势更具吸引力。M D F采用粉末静电喷涂具有涂膜性能优良、施工效率高、能耗低等优点,固体分100%的粉末涂膜将木制品包封后可防止木材内部有害物质的挥发,使其成为名副其实的绿色产品。当然,这仍需要改善的,如
9、粉末的化学贮存稳定性：潜催化剂或能阻止基料在贮存温度时反应而不影响固化条件的助剂；物理贮存稳定性：提高体系的玻璃温度,但不影响体系反应速度和体系黏度。卷钢涂装是一种预涂装,与传统的“后涂装”节省投资和运转费用、符合环保法规要求、涂膜能优于传统方法等一系列优势,卷钢涂料成为当今涂料行业的发展方向之一。彩板生产技术1927年首创于美国,我国从20世纪80年代开始引进卷材涂料和涂装技术。20世纪90年代末,在中国开始兴起彩板的消费和生产,其增长势头异常迅猛,到2003年底,124家企业建成涂层机组169 d,产能达874万t。粉涂装置处在一个强大的静电场下,粉末旋转刷产生涂料粉末云,粉末云的固体涂料
10、颗粒带有很高的电荷,其飞向高速运行的基板,产生足够大的边界穿透力,粉末颗粒便均匀地沉积在带钢表面。目前,全世界有5条粉末涂料彩涂线,其涂装带钢宽度达1 300 mm,机组工艺速度达100 m/min。国内还没有真正意义上的粉末卷材涂装线,随着国家对环保要求的严格以及性价比考虑,卷材涂装粉末化将逐渐为人们所认识,并成为卷材涂装的发展趋势。2.工业防腐涂料的现状与发展2.1石油化工行业石油化工行业由于腐蚀环境比较恶劣，因此，防腐涂料在石油化工行业的用量与其他行业相比相对较大。包括油田设施、输油管线、贮油罐、海洋平台、换热器、北华航天工业学院毕业论文4冷却塔等。2.1.1 贮油罐防腐油罐防腐涂料是石
11、化行业用量最大的一类涂料，根据油罐内壁和外壁接触的介质及环境不同，对所使用的防腐涂料的要求也不相同，我国新造油罐大多要求涂层防腐年限在 710 年。油罐内壁涂料应满足耐油、耐化学介质、抗腐蚀和导静电要求。根据油罐内部不同腐蚀环境，采用不同的防护涂层。油罐内表面通常为罐底至罐底以上 1.5米）是石油储罐内腐蚀最严重的区域，通常使用加强的涂层防护，目前使用较多的是环氧煤沥青涂料作为石油储罐内壁涂料。2.1.2输油管线防腐管道外壁涂料分为地上和地下两种。地上管道外壁防腐用涂料与油罐外壁用涂料大致相同，同样要求涂层具有优异的防腐性能及耐老化性能。对于地下管道防腐涂料，由于管道处于土壤溶液环境下，要求外
12、壁所用涂料耐水、耐酸、耐碱、耐微生物、耐腐烂动植物和耐植物根系穿且要求且有长效防腐性。目前地下管道外壁防腐采用外涂防护层和阴极保护相结合，防护层有金属涂层，如镍层、锌层等还有磷化层等，但迄今仍以有机涂层最为经济有效，应用最普遍。在输油管线防腐中，我国最早采用原苏联的石油沥青层技术，对第一条管道即克拉马依至独子山输油管道进防护处理，至今该涂层仍在安全运行。到70年代末，石油沥青是国内主要的管道外涂层防护技术。20世纪80年代中期，国内相继研制开发了挤压聚乙烯防护层（2PE）、熔结环氧粉末涂料（FBE）、焦油沥青“瓷漆”等技术。上世纪90年代起，国内引进了国际先进的3 P E 、3 P P 、双层
13、熔结环氧粉末DPS）等技术。目前国内重大的长输油管道工程项目主要以 2 P E，3PE、3PP、FBE和 DPS等涂层的应用为主。近年来，无溶剂环氧防腐涂料、环氧玻璃鳞片类涂料及低温固化环氧粉末涂料在石油管道防腐方面均有应用，无论是测试数据，还是在国内许多火力发电厂、石油化工厂等厂区埋地管道上的实际应用，均取得了良好的应用效果8。如天津科瑞达涂料化工有限公司生产的环氧呋喃玻璃鳞片胶泥产品，具有优异的耐酸、耐碱性能较好，具有较高抗渗透性，耐煤气中各种腐蚀介质能力强。在首钢搬迁工程煤气管道防腐中应用效果良好2.1.3 换热器防腐 换热器占石油化工厂设备总量的 1 / 3 以上，占整个设备投资的19
14、%40%。换热器的运行状态关系到整个装置能否平稳运行，其中腐蚀与结垢是影响换热器安全北华航天工业学院毕业论文5运行的两大因素。在油气加工过程中，由于高温条件下，环烷酸、硫化物、及其他盐类对钢铁表面具有很强的腐蚀性；另外循环水中的溶解氧、浓缩盐、微生物等对钢铁造成的腐蚀也相当严重。目前国内外使用的换热器防腐涂料大多为改性环氧树脂，如环氧氨基、环氧酚醛等。需要在120条件下烘干，并需要多道涂装，在大型装置上无法使用。因此，开发一种可常温固化，施工简单，耐热性好、导热率高及耐腐蚀性强的涂料品种是市场急需解决的问题。2.2 集装箱制造业2006年以来，随着中国经济的迅速发展和海运业持续繁荣，集装箱制造
15、业也呈迅速发展态势，我国已连续 13 年成为世界第一制箱大国。根据数据统计：2005年我国集装箱生产量为 232万 TEU，2006年为 279.4 万 TEU，增长 20%；2007关西、Hempel、KCC金刚化工四家，由于受到金融危机和钢铁价格持续上涨的影响，2008年集装箱产量出现下滑，基本与 2006年持平，使用涂料约28万吨13。集装箱涂料生产厂家目前主要集中在中涂化工、中远年为 350 万 TEU，增长 25.4%。国际集装箱者协会在1992年2月召开了专业会议，提出开发、生产和应用水性集装箱涂料的建议。在集装箱涂料水性化研究方面， 用Hempel、Mega、Chugoku、Ka
16、nsai等涂料公司起步较早。如Hempel涂料公司已研制成功水性环氧富锌底制的的水性集装箱涂料如Megamar面漆等。意大利 Mega 涂料公司研用于集装箱涂装中。目前，阻碍集装箱涂料水性化的原因主要有两个方面：一方面是箱厂没有与水性集装箱涂料工艺相适应的喷涂设备和加热烘干设备，要使国内大部分集装箱生产线进行水性化改造，尚需较长时间；另一方面是由于目前集装箱生产效率较高，单线每天产量最高达到 3 0 0TEU以上，而水性涂料的干燥速度难以适应快速生产节奏。涂料是否能在集装箱行业得到大范围推广用，尚需较长时间的研究。在集装箱涂装工艺方面，各集装箱制造商纷纷探讨多元化的涂料方式，中集集团于2007年研制并投入使用车间底漆辊涂生产线和全自动涂装生产线13。底漆辊涂生产线原理和PCM的涂装方式类似，减少了涂装中溶剂的加入量，并大大减少了涂装时的涂料损耗。全自动喷涂生产线则打破过去手工喷涂工艺，采用机械手自动喷涂，大大节省了喷涂时间，提高涂装效率。2.3 桥梁建设在桥梁钢结构防腐保护中，金属喷涂
