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| 涂料助剂的研发现状及发展趋势 |
| 来源：中国粉体技术网 更新时间：2015-04-15 10:50:22 浏览次数： |
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（中国粉体技术网/班建伟）涂料助剂是涂料产品的一类重要组成材料，它的加入不仅可以避免产生许多涂料的缺陷及涂膜弊病，同时又可以使涂料的生产和施工过程易于控制，减少对环境的污染，而且某些助剂的添加，可以赋予涂料一些特殊的功能。尽管绝大多数助剂在涂料中使用的相对用量通常很少(一般为配方总量的1%左右)，但往往对提高和改善涂料和涂膜的性能却能起到十分关键的作用，因此越来越受到业界人士的重视。涂料助剂的应用和应用水平，已成为衡量涂料生产技术水平的标志之一。
随着人们健康和环保意识的提高，以及一系列环保法规的出台，涂料工业的环保问题越来越受到人们的重视。水性涂料市场得到了很大的发展，而水性涂料的发展又极大地促进了助剂产品的多样化和专业化。高效、无毒害、低挥发性有机物VOC、多功能化涂料助剂的研究和应用已成为主流。
1 涂料助剂的市场现状
据报道，美国涂料助剂市场的规模将以年均2.5%的速度增加，到2007 年将达到８亿美元以上。美国涂料助剂2002 年的总消费额为7.1 亿美元。其中，增稠剂约为2.9 亿美元，占总额度29%；增塑剂占0.96 亿美元，防腐剂达到0.85 亿美元，其它助剂约2.61 亿美元。其中增长最快的是表面活性剂(年增长率为3.3%)，其次是防霉抗菌剂(年增长率为3.2%)。另据PlusChem公司分析，涂料用助剂在欧洲2001 年的营业额达到12 亿美元，预计2006 年将达到13.8 亿美元，且利润率在涂料行业中居领先地位。
从上世纪八十年代开始，我国涂料工业进入较广泛使用涂料助剂的阶段。国外公司大量产品进入中国使我国涂料工业发生了很大改观。随着我国加入WTO，国外优质的涂料助剂、良好的服务及先进的技术进入我国，使得国内助剂市场的竞争更趋激烈。最近，在中国涂料市场竞争的不仅有跨国公司BYK、Henkel、EFKa、Ciba、Degussa、Rohm&Haas、Grace、Bayer、Eastman、Rodia 等，国内企业也有一系列产品推向市场。目前，国内涂料助剂业主要特点可以概括为：
(1)世界许多助剂生产跨国企业都进入了中国市场。国外助剂生产企业在引入更多优质产品的同时，也在加快助剂的中国本土化进程。2003 年，齐鲁石化和伊士曼化工有限公司合资在山东省建设世界级规模的精细化学品工厂，生产Texanol 酯醇和TXIB 增塑剂。2003 年，美国赫克力士公司并购广东江门量子高科生化工程有限公司，由美国赫克力士公司投资生产高档羧甲基纤维素钠(CMC)，年产达15000 t 以上，产量居世界前列。
(2)我国涂料行业每年的助剂需求量都在迅猛增长。随着我国涂料工业的健康、快速发展，与之相配套的涂料助剂的市场需求量也越来越大，助剂行业相对优厚的利润，也吸引了内资企业进行涂料助剂的研发与生产。中国一批石化公司和一些中小型生产厂和少量的助剂生产厂一直在从事涂料用助剂的开发和生产，其中也包括了一些涂料专门研究机构。但石化公司和国内的一些助剂厂主要是开发、生产一些石化原料生产的二次或三次加工产品和各种表面活性剂和乳化剂等。各涂料生产厂和研究所也只是开发、生产一些具有针对性较强的助剂品种，没有形成较为系列的产品，只能在一些特定的场合下使用。与跨国公司相比，国内企业的助剂产品在系列化和产品性能上还存在一定差距，某些产品开发、应用还处于模仿阶段，主要表现为产品特色不明显，各种类型助剂都生产，但每种产品的系列都不够完整。
(3)知识产权保护在国内不受重视。由于国外环保压力加大，助剂产品的开发成本急剧上升，而产品的模仿者却不必支付前期的毒理试验和风险试验经费。因此，如果相关部门不能有效实施对知识产权的保护，必然不利于我国涂料助剂行业的长远发展。
2 涂料助剂的新品种
2.1 超低VOC 或零VOC 助剂
随着环境法规的持续加强及涂料技术的多样化，涂料逐渐远离传统的溶剂型涂料而转向低VOC 技术，如水性涂料、高固体分涂料、UV 固化涂料和粉末涂料，而涂料助剂则需要适应这些体系的变化需求。
水性乳胶涂料中 VOC 最主要的来源是成膜助剂和防冻剂，成膜助剂是指添加在基于聚合物分散体系统中的涂料助剂，添加的目的在于促进和/或改善这些聚合物分散体在给定环境条件下的成膜性。传统成膜助剂包含TpiB(3－羟基－2,2,4－三甲基异丁酸戊酯，商品名Texanol，Eastman 产品)、许多水溶性乙烯基单体、丙二醇衍生物以及诸如白电油的脂肪烃等。这些涂料助剂导致无法将水性漆归类为不含有机溶剂、无挥发性或不含挥发有机化合物(NO-VOC)的油漆。
为了解决上述问题，美国ADM 公司近年开始生产零VOC活性成膜助剂，此产品主要由向日葵油和玉米油脂肪酸的丙二醇单酯类所组成，它可取代乳胶漆中所用的传统成膜肋剂，从而大大减少乳胶漆中的VOC 含量。另外据了解，三丙二醇正丁醚(TPnB)和丙二醇单叔癸酸酯(PmtD)能满足德国蓝天使DIN55649 标准认定的NO-VOC 标准，可以作为成膜助剂(PmtD，商品名SER-AD FX 510，CONDEA Servo 公司产品)。研究发现，使用TPnB 这样的聚合物，对涂料漆膜产生强大的增塑效果，因此，特别适合与高硬度分散体结合使用。PmtD 对涂料漆膜的增塑效果较弱，非常适合硬度较低的分散体。而且，PmtD 具有消泡的作用，消泡剂的用量可以减少或甚至不用。
为了满足市场需求，并且符合严格的环保法规，Troy 公司生产了一种低VOC 甚至零VOC 的Troykyd 牌消泡剂和Troysperse 牌无溶剂、高性能分散剂。这些产品 VOC 含量低，手工操作安全，优化了对表面性能的控制，并扩大了相容性。Rhodia 公司也开发了几种环保型助剂，包括Rhodoline DF消泡剂，其不含VOC 和APE。这些消泡剂用途广泛，能帮助涂料制造商符合环境法规而不需要牺牲某些性能。Rhodia 公司还为水性涂料引进了附着力促进单体，可以用来改善在金属表面的附着力。SipomerPAM 100 和200 是为水性树脂和溶剂型树脂设计的活性很高的游离基聚合单体，任何一种产品都可以掺入多种聚合体系，包括丙烯酸、乙烯、苯乙烯、丙稀酰胺以及它们的混合物。这些产品提供了在玻璃底材和金属底材上良好的附着力、更好的配方相容性和乳液的冻一融稳定性以及机械稳定性。
Elementis 公司的新产品有Thixatrol Max 和DaproW-96LV。Thixatrol Max 是设计用来降低涂层间附着的问题和最大限度地改善当溶剂型配方中含有大量不溶物时的相容性。Dapro W-96LV 是一种超低VOC 含量的表面张力改性剂，用来消除超低VOC 含量的水性涂料中的涂膜缺陷。ISP 公司开发了Fungitrol 720 和Fungitrol820，这些助剂的特点是不含VOC、低气味、颜色稳定，并且有很高的闪点，能广泛用于非水性体系和水性体系。
2.2 多功能助剂
在选择助剂时，主要考虑的是其在特定的配方中能否得到所期望的性能，但是现在的涂料制造商都希望一种助剂不只具有一种功能。当今市场上，功能兼合是另一个关注焦点，涂料助剂的多功能化是选择助剂的关键。多功能涂料助剂是采用多种优良的新型界面材料，进行复配应用试验，使其达到1+1>2的功能。由于各种界面材料具有不同界面功能和多个锚定基团，能使无机填料和有机聚合物之间形成化学桥键，并在填料表面形成单分子层而不会形成多分子层，使助剂具有表面改性效果，和聚合物通过反应基转移反应形成交联，达到改善涂料多种性能的目的。多功能助剂往往具有两种或多种功能，分别在涂料生产、施工和涂膜应用中发挥作用。
在涂料工业中应用最广泛的多功能助剂首推安格斯化学公司的产品——AMP-95 分散剂(2-氨基-2-甲基-1-丙醇)。AMP 有非常广的性能，其中一个是改善涂料的光泽，另外是助分散、耐洗刷、稳定pH、低气味、不黄变、降低VOC、高酸碱缓冲容量等。现在全球都有降低VOC 的压力，AMP 的多功能之一是可以降低VOC。此外，它也可用于油性涂料。例如，在溶剂型醇酸涂料中，加入AMP-95 AG 型产品，其溶于水的特性使树脂、溶剂和添加剂最优化，能作为有效的共同分散剂、乳化剂和中和胺。此外，它能带来pH 稳定性、低气味和罐内耐腐蚀性。以减少挥发性有机化合物成分(VOC)的方式在降低配方成本的同时保证了最佳性能，并释放出其他添加剂的潜能，同时降低了油漆总成本。
目前研制成功的多功能分散防沉剂具有优良的分散性能。它能以化学桥键将颜、填料和有机聚合物结合起来，具备一种防沉功能，贮存期达数年也只是软结底。这是由于其特殊界面性能，改善了有机物与无机物(颜、填料)的相容性，有利于制备高固体分涂料，特别是有利于提高炭黑、酞菩系列等易引起触变颜料的固含量，改善加工工艺；可以分散炭黑、酞菩蓝等难分散的颜料，对珠光颜料、铝粉及各类有机和无机颜、填料都有良好的分散性能。因其具有良好的包覆效果，能以化学键和颜、填料结合；没有迁移现象，有效防止了颜、填料的团聚，在砂磨时更能将磨细的颜、填料重新包覆，保持颜、填料的微细颗粒，所以能提高各类颜料的色彩鲜艳度、防止浮色、发花、掉粉现象；具有良好的助磨作用，能缩短研磨道数和研磨时间；能防止返粗。
最近，一种新型的多功能纳米涂料助剂——美乐迪(MLD)的面世，引起了建筑界的广泛重视。它具有以下下特性：
(1)具有明显的增白作用，从而可提高低档涂料的白度；
(2)可明显提高涂料的对比率和覆盖力，可以适当减少涂料中昂贵的钛白粉用量；
(3)能使涂膜致密，从而大幅度提高涂膜的硬度、耐污染性、耐水性、耐碱性，尤其是用于一般的涂料时，这种特性显得尤为突出，用于高档涂料时，效果虽不明显，但可以大大提高涂膜的抗老化性；
(4)能使涂料具有优良的流平性，不留刷痕，涂刷效果好，是生产丝光涂料的理想助剂，它能使较低档次的乳胶漆在不增加成本的情况下提高档次和品质，从而显著提高经济效益；
(5)生产涂料时，若将其预先分散在水中，有助于颜料、填料的均匀分散；
(6)有明显的增稠作用，能改善涂料中颜料下沉与表层浮水的问题，使一般的涂料达到与高级乳胶漆一样理想的开罐效果。CD586 是Sartomer 公司的最新产品，它是一种白色的蜡状单体，熔点为31℃。Sartomer 公司生产的约含95%丙烯酸酯的C18 以自由基聚合固化，可用于织物涂料和防粘涂料。CD586 可以在涂料中作为助剂提供疏水性和低粘度，或用作消泡剂，能提供耐冲击性、低收缩性、耐水性和耐候性。
Sartomer 公司的SR535 是用于聚合的一种低挥发性、快干型单体。它含有一个侧羟基，能帮助改善附着力和在硫酸法固化的弹性体中的耐可逆性。这种产品可以给涂料、弹性体、电子产品、焊接遮罩、油墨和密封剂提供耐磨损性、耐热性、耐水性和耐化学性。
2.3 广谱性助剂
对于涂料制造商来说，选择一种能用于很多种涂料的助剂是有好处的，那些在很多体系中有多种功能的助剂对于涂料制造商才有选用价值。
Rohm & Haas 公司新近推出一系列无溶剂型的涂料助剂，如Acrysol RM-5000、RM-6000 和RM-7，其中Acrysol RM-5000和Acrysol RM-6000 均为非离子型增稠剂，用来使磁漆流动，提高效率。据称，在许多配方中加入此产品能提高20%的效率，提供很高的剪切粘度。Acrysol RM-7 在广交联乳液配方中提供了改进的流变性和效率。所有这些产品在水性配方中的用途都很广泛，从传统的民用涂料到工业维护用涂料、水性涂料。
Troykyd D734 和D740 是低VOC、高性能的消泡剂产品，有着良好的消泡性，能去除微小的泡沫。另外，它们还有高光泽度和涂膜透明性。Troykvd D726 是一种低VOC、高效能、通用型的消泡剂，可以在从哑光涂料到高光涂料的施工中替代多种消泡剂。Troykyd D726 能消除小孔、缩孔和微小的泡沫，在加工和施工过程中都能有效地消泡。Troysperse 200SF 是一种新型的无溶剂分散剂，能在难以分散的颜料(如有机颜料和炭黑)中提供好的分散性。这种产品在大量体系中的分散能力到达了一个新的水平，而且在研磨阶段不需要其它分散剂和润湿剂，可用于溶剂型涂料和无溶剂型涂料。
Ciba 公司开发了Tinuvin 405，一种为粉末涂料设计的UV吸收剂。据该公司称，这种产品推荐使用于催化型丙烯酸或聚酯树脂，而其熔点低，用于甲基丙烯酸缩水甘油酯型粉末涂料也很理想。具体应用包括汽车用粉末清漆、塑料用粉末涂料、木器漆和高性能的工业涂料。
2.4 其它特殊功能助剂新产品
Micro Powders 公司最近为水性涂料和UV 涂料体系开发了Micromatte 1213 UVW 消光助剂，它极易掺入微粉蜡中。Eastman 公司的最新产品包括CP 730-1 和AP-550-1，它们能改善在难以附着的底材(如PP 和TPO)上的附着力，这种新一代的产品不仅给出了出众的附着力，而且还有良好的耐有机溶剂(如汽油)性。作为对CP730-1 的补充，AP-550-1 是一种非氯化附着力促进剂。
Ciba 公司近期开发了一系列新型助剂，包括Lignostab1198，这是一种新的木材光稳定助剂，能防止木质的光氧化。Lignostab 1198 是一种易施工的水性游离基净化剂，可以给天然的或着色的木材提供出色的保护作用，并且改善了用清漆涂装的和用透明颜料涂装的木材的耐久性。
Shamrock 科技公司最近为水性卷材涂料市场开发了一种新型的PTFE 改性聚乙烯水性分散体。据该公司称，这种产品可以直接用于金属卷材底漆，而这种底漆要求耐磨损、制造方便、耐盐雾、涂层间附着力好。
3 结语
随着涂料工业的快速发展和新技术的不断涌现，将会不断的开发出一些新型助剂产品，来改善涂料的流变性、光泽度、流动性、流平性以及更多的性能。针对我国涂料助剂行业所面临的机遇和挑战，我国的助剂生产企业及相关的科研院所应采取一系列的应对措施，以提高企业的国际市场竞争力。
(1)利用目前进口助剂大量涌入国内涂料市场的时机，拓展对涂料助剂的应用，不断提高涂料产品的性能，加快涂料产品的更新换代。涂料生产厂可根据本身产品的性能和体系特性，选择适合自身产品特点的助剂，加快市场开拓能力，推进技术进步的进程。
(2)组织国内有关开发研究、生产、使用涂料助剂的单位研究涂料助剂的发展。根据自身的特点，开发系列涂料助剂产品，以适应市场不同档次、不同类型及各种性能的要求，如有机硅系列，氟碳系列、PU 系列等。目前，国际助剂行业的竞争要求生产企业对产品进行市场细分，一方面可以避免产品过于同质化，另一方面也有助于产品的系列化、深入化。国内企业由于目前处于相对落后的技术水平，更需要集中精力发展自己的特色产品。
(3)鼓励国内目前的涂料助剂的生产厂，不断开拓新产品，开发适合于涂料产品发展方向的新型助剂，如水性涂料用助剂(乳胶漆、水性工业漆及电泳涂料专用助剂)、高固体、粉末涂料、无溶剂涂料等助剂。这些助剂的开发及应用又能进一步促进环保型涂料的技术进步。
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