粉末涂料行业概况

-1-概况粉末涂料粉末涂料又称粉体涂料，英文powdercoatings，是一种以空气为分散介质，由树脂、颜填料和各种添加剂组成的粉末状涂料，一般可以划分为热塑性（thermoplastic）和热固性（thermosetting）两种。热塑性粉末涂料是指在施工过程中不起交联反应的粉末涂料，如果对热塑性粉末涂料涂膜进行加热时，涂膜会再度熔融。热塑性粉末涂料是由热塑性树脂、颜填料、增塑剂和稳定剂等经过干混合或熔融混合、粉碎、过筛分级而得到的，应用较为广泛的几种热塑性粉末涂料品种有聚酰胺（又称尼龙）、聚烯烃（包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯）、聚氯乙烯、聚酯、聚偏氟乙烯（PVDF）等，由于热塑性粉末涂料分子量较高，具有较高的物理机械性能，一般作为功能性粉末涂料使用。它们难于粉碎成细粒度，一般采用流化床涂装工艺，施工过后为较厚的涂膜，通常一般可以达250um以上，虽然粉末涂料是先从热塑性粉末开始的，但目前市场占有率不到10%。相对于热塑性粉末，热固性粉末涂料是由分子量小的粉末涂料树脂，在加热烘烤的条件下，与固化剂发生化学交联反应，才能得到性能良好的涂膜，热固性粉末涂料由热固性树脂、固化剂、颜料、填料和助剂构成，经预混合、熔融挤出、粉碎、分级过筛而成，目前市场上主要几种热固性粉末品种有纯环氧、环氧-聚酯、纯聚酯、丙烯酸、聚氨酯等，热固性粉末涂料具有熔融粘度低、流平好、交联后形成不熔融的涂膜，非常适用性能技术要求较高的防腐蚀或装饰性的工件表面，是目前市场主流产品，施工方法用的最多的是静电喷涂和流化床侵涂。粉末涂料的应用、增长如此之快的原因在于：●粉末涂料VOC接近于零，更加符合环保法的要求●粉末涂料所带来的直接和间接经济效益高●金属结构产品的质量标准更高，如越来越多的汽车制造商采用粉末涂料涂装车身底部零件（如散热器、发动机、减震器等），从而提高工件的防腐蚀能力，延长汽车的使用寿命。●粉末涂料的原材料供应商提出了更高的承诺，有力地促进了粉末涂料的新产品新技术的开发。●喷涂设备的改进，使粉末涂料涂装的效率和安全性提高，喷粉利用率可达到96%以上。●粉末涂料设备的大量应用，为粉末涂料替代传统的液体涂料提供了保证。粉末涂料的组成粉末涂料的基本组成是由树脂、固化剂、颜填料、助剂等组成，涂膜质量取决于配方组成、加工方法及客户处涂装条件，所以粉末涂料配方是根据具体条件的不同而不同，不论如何变化，基本组成配比是相似的。树脂分为热塑性和热固性两种，是粉末涂料的主要成分之一，起到成膜和均匀展色的作用，并能很好地附着在底材上，热塑性如聚酰胺、聚烯烃、聚氯乙烯、聚酯、聚偏氟乙烯等。热固性的如环氧、聚酯、纯聚酯、丙烯酸、聚氨酯等。固化剂是应用于热固性粉末涂料中、在涂装施工过程中，达到一定的固化条件下，与树脂起化学交联反应形成体型结构，从而得到性能优良的涂膜。一般按树脂可大致分为三个系列，即环氧固化剂、聚酯固化剂、丙烯酸固化剂，通常固化剂应是粉末状、片状或粒状浅色的固体。作为有色粉末涂料的重要作组成部分，颜料主要祈祷遮盖、装饰和保护被涂物的作用，通常颜料是粉状（或粒状），不溶于基料，具有光学保护和装饰等作用的有色物质，可以分为有机颜料和无机颜料。填料是满足化学性质不活泼、对光和热的稳定性好等条件的无机物质，且不具备遮盖力和着色力，常用的填料有硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、硅灰石、钛白粉等，在粉末涂料中起骨架作用，增强涂膜性能，也可以降低粉末涂料的生产成本，还可以提高粉末的上粉率和喷涂面积等。除以上主要基料外，还有一种明显影响涂膜外观及固化程度的重要物质—助剂，粉末涂料助剂是专门应用于粉末涂料而是聚合物基料顺利生产获得的应用性能而添加到粉末涂料基料中的化学品，一般可以分-2-为两种：一种是只改变聚合物的物理性能而不使聚合物的化学结构发生变化，如消泡剂、干粉流动促进剂等；一种是聚合物的化学结构发生或多或少的变化，如固化剂、反应性的消光剂等。粉末涂料的生产工艺粉末涂料制造在某种程度上类似于塑料的加工方法，大多数粉末涂料以同一种方法程序制造：预混合、熔融挤出、粉碎、分级过筛，示意图如图一：图一粉末涂料制造过程粉末涂料的主要应用范围及使用客户1.建筑工业：在钢门窗、五金、门琐、防爆门、防盗门、室内金属天棚、吊顶板、路牌、公路标志、铝型材2.管道：石油输送管、自来水管、污水管、船舶用管、化工防腐管道3.汽车及零部件：小型货车、客车、拖拉机、汽车零部件（包括坐椅、雨刮器、喇叭、手柄、支架底盘、挡板、汽车发动机、车轮、滤清器、操纵杆等）4.金属家具：办公用橱、写字台、椅子、沙滩椅、铁床、保险箱5.家电：电冰箱、洗衣机、空调器、微波炉、电风扇、缝纫机、灯饰6.电子元件：电容、电机转子、变压器、线圈、仪器仪表、配电柜7.自行车、摩托车、整车及零部件，其它机电8.金属丝网及各种网架制品：冰箱货架、超市货架、自行车网篮等9.铁路、航空方面、医疗器械等汽车工业中的粉末涂料涂装-3-汽车工业是我国的支柱产业，今后5年内的投资相当于“八五”时期的9倍，2005年我国汽车的社会拥有量将达到2060万辆。目前，粉末涂料在汽车工业中多用于汽车发动机、底盘、车轮、滤清器、操纵杆、反光镜、雨刮器和喇叭等零部件的涂装。在国外，透明粉末涂料已用作轿车车身的罩光和其他车辆的罩光。汽车组装厂也在逐步扩大粉末涂料的应用。由于技术的限制，目前汽车用粉末涂料知识单色系列，今后，汽车用粉末涂料的的发展，将进一步提高耐后性、抗紫外线性、低温化、薄膜化和提高装饰性方面。随着新技术的开发和应用，以及环保要求越来越严格，粉末涂料在汽车工业中的应用将进一步扩大。船舶工业、管道工业用粉末涂料前景诱人德国造船和海洋技术联合会主席阿歇尔指出：从现在到2005年将是世界造船业大发展的时期，世界各类船只的需求量将增加50%。中国是海洋大国，也是航运和造船业大国，船舶上钢管遍及各个系统，根据功能可分为：海水管道、淡水管道、蒸汽和废水管道、燃料和油料管道、排污管道等，一般一艘万吨级船舶管系总长可达30000m。目前，已有一部分船舶管道应用粉末涂料喷涂，发展势头很猛，随着粉末涂料技术的不断提高，其发展前十分广阔。除造船行业外，涂塑管已渗透到电子、化工、城建、纺织、石化、医药卫生等系统，应用势头逐年上升。虽然国内粉末涂料经过几年努力，产品的质量已基本满足条件并且占领了部分市场，目前占主导地位的仍是进口货。因此，国内粉末涂料制造商对其市场的争夺将变得异常激烈。建筑工程和户外设施应用粉末涂料涂装1913年美国在建造宾夕法尼亚大桥中使用了环氧粉末涂料涂装的钢筋，发现环氧粉末大大提高了钢筋的使用寿命，有效保护了建筑物，比预期的使用寿命要提高了一倍以上。粉末涂料已成功进入建筑领域，如铝型材、铝合金天花板、防盗门、铝合金幕墙板等的粉末涂装，目前国内每年5亿平方米的建筑开工面积，其中潜在的巨大商机是毋容质疑的。国内粉末涂料生产情况简况及主要生产企业情况国内粉末涂料生产起步较晚,1965年由广州电器科学研究所和常州绝缘材料厂率先开展了环氧绝缘粉末涂料的研制和生产。1985年无锡造漆厂和杭州中法化学有限公司从英国、法国引进成套的粉末涂料生产线之后,我国的粉末涂料生产技术和产品质量提高到了一个新的水平,缩短了与世界先进水平之间的差距。近些年,由于家电、家具行业的兴起,粉末涂料以其色彩鲜艳、坚固耐用的特点打入家电市场,同时随着粉末涂料原材料、生产设备、检测仪器、喷涂设备的配套齐全,我国粉末涂料产业获得了前所未有的发展,无论从品种、数量、质量、应用和人们的认识上都有了较大的进步,产量2003年的近34万t,年均增长率达15%以上,成为世界第一大粉末涂料生产国。目前我国粉末涂料产品品种已基本形成十大类型:装饰型环氧、绝缘环氧、防腐型环氧酚醛、环氧丙烯酸花纹型、聚酯环氧装饰型、环氧美术型、聚酯/TGIC、聚氨酯、半光、无光及其它功能性粉末涂料(包括阻燃型、导电型、耐热型等)。功能性粉末涂料的种类及其广泛用途粉末涂料以粉末形态进行涂装并形成涂层，固体分可达100％，由于不使用溶剂，因此可以减少环境污染，节省资源，并具有可回收等特点。功能性粉末涂料是具有特殊功能，提供特种用途的表面涂装材料。它不仅可以起到传统的保护和装饰等作用，还赋予材料的各种特异功能，主要包括绝缘、导电、防污、耐热、阻燃、防辐射等多种功能。我-4-国功能性粉末涂料的研制和生产刚刚起步，与国外先进水平相比尚有较大差距。目前国际上普遍使用的功能性粉末涂料大致有以下几种类型：绝缘型粉末涂料绝缘型粉末涂料是用于电机、电子电器元件的一种专用涂料，除了具有一般粉末涂料的保护、装饰性能外，同时具有良好的电器绝缘性能。环氧树脂是制造绝缘型粉末涂料的上佳原料。它可以通过改变固化剂的种类，或添加专用改性剂和具有优良绝缘性及耐热性的填充料来调节固化速度，得到从十分柔软、富有弹性到非常坚硬、耐磨的多种涂膜，以适应在不同绝缘条件下的应用。近年来，除环氧粉末涂料外，聚氨酯粉末涂料、聚酰亚胺粉末涂料、丙烯酸粉末涂料等也在不断开发与使用。导电型粉末涂料导电型粉末涂料是涂于非导电底材上，使之具有一定传导电流和消除静电能力的功能涂料。这种涂料主要有两种：掺合型和本征型。掺合型粉末涂料是以绝缘聚合物为主要成膜物质，在其中掺入导电填料后形成涂料。导电填料主要有金属粉末，如银、镍、锌、铝等；非金属粉末，如石墨、炭黑等；金属氧化物，如氧化锌、氧化锑等。成膜基料主要选择乙烯基树脂、聚酯树脂、聚酰胺和环氧树脂等。本征型导电聚合物是使聚合物本身导电，目前该类聚合物尚处于理论和研究阶段，没有实际应用。防腐型粉末涂料目前使用的该类涂料主要是环氧酚醛防腐型粉末涂料，它以环氧树脂与酚醛树脂为基础成膜物质，二者交联形成涂膜。这种涂料中所采用的环氧树脂，一般选用分子量1400、2900及3570的高分子品种。环氧树脂本身具有附着力、柔软性及抗碱性好的特点，而酚醛树脂具有优良的耐酸碱、耐溶剂、耐热、耐湿寒等性能，两者有机结合成为防腐材料中比较理想的类型。由于环氧树脂与酚醛树脂之间反应活性较弱，所以涂层的成膜固化温度需在较高条件下进行，适量加入咪唑类催化剂可降低固化温度。耐热型粉末涂料耐热型粉末涂料是指能长期经受200℃以上温度，涂膜良好，并能使被保护对象在高温环境中正常发挥作用的粉末涂料。从聚合物热稳定性机理来讲，聚合物的耐热性主要取决于其分子结构。因而通过在主链上引入较大或较多的极性侧基，增加分子间相互作用力，从而提高聚合物的热稳定性。提高粉末涂料耐热性能的另一种途径是在聚合物中加入耐热的颜料和填料。常用的颜料、填料有铝粉、云母粉、不锈钢粉、镉粉、二氧化硅等。目前，耐热粉末涂料仍以有机硅粉末涂料为主。这种涂料今后研究的主要方向是开发能耐更高温度并具有良好成膜性和施工性能的耐高温树脂作为耐热涂料的基料，以及研究能显著提高基料在高温条件下的各种性能的颜料、填料新品种。装饰型粉末涂料装饰型粉末涂料的特点是涂膜表面有美观清晰的花纹，给涂装物体以美丽多彩的外观。粉末涂料形成花纹的机理与溶剂型涂料有很大差别，二者花纹形式亦有所不同。粉末涂料主要运用其熔融特性产生纹理效应，花纹形式和大小与配方组合、配制工艺和粉末粒度大小有很大关系。配方组合中的合成树脂、固化剂、流平剂、颜料和各种添加剂等，是形成花纹的主要因素。目前研制途径主要有以下思路：采用不相容的高聚物产生不同的流平状态，形成立体感花纹；采用不同固化速率的固化剂，因流平速-5-度的差异形成适宜的皱纹；采用不同的填料，造成粉末涂料流平性、光泽度和色相差别，产生纹理效应；采用不同粒度与不同色光的金属颜料，使其在涂膜中处于不同位置、不同角度，从而产生光泽与色相的差异。阻燃型粉末涂料高分子聚合物阻燃性差，在许多领域应用受到限制，改善高聚物的阻燃性是非常具有现实意义的。阻燃型粉末涂料具有防燃、阻燃、隔热的功能。随着现代电子和家用电器工业的迅速发展，对阻燃涂料的要求越来越迫切。目前这种涂料的主要品种是环氧粉末涂料。功能性粉末涂料是一种特殊功能的材料，在科技、国防、工农业等许多领域发挥着越来越重要的作用。粉末涂料的特殊性和施工要求粉末涂料是