第３１卷第４期　２０１３　年　４　月　化学工业　ＣＨＥＭＩＣＡＬ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　・３５・　

高固体分防腐涂料开发与产品推广应用趋势　

陆　刚　

（广东省江门化工材料公司，江门５２９１００）　

摘要：高固体分涂料是一种高品质的防腐涂料，具有可挥发分少，固化速度快，施工性能好、粘接力强和加　工改性容易等功能特性和施工优点。文章还讨论了该涂料的关键技术与新产品研发方向。　关键词：涂料；防腐；市场调查；展望　文章编号：１６７３—９６４７（２０１３）４－００３５—０６　中图分类号：ＴＱ６３０．７　文献标识码：Ａ　

如今的涂料有固体和液体之分．总的来说分　

为溶剂型涂料．水性涂料和粉末涂料。在物件表　

面涂覆涂料具有保护（防腐、防水、防油、耐化　学品、耐光、耐温等）、装饰（颜色、光泽、图案　

和平整性等）功能。随着科学技术的发展，一涂料　

的施工工艺也在发生着变化。　高固体分涂料简称ＨＳＣ．很难有确切定义。　

一般的溶剂型热固性涂料．在喷涂要求的粘度下．　其固体体积分数一般在４０％～６０％．而所谓的高固　

体分涂料则在６０％～８０％　ＨＳＣ发展到极点就是无　溶剂涂料（无溶剂涂料又称活性溶剂涂料）．随着　

环境保护法的进一步强化和涂料制造技术的提高．　

高固体分涂料（ＨＳＣ）应运而生。　

因成膜物不同．颜料量不同．高固体含量指　标差距很大。例如，对于ＰＶＣ值高的底漆．高固　

体分意味着固体体积分数为５０％．而对于ＰＶＣ值　

低的高光泽面漆或清漆则为７５％以上　这项指标　乍看起来不是很难．特别是对于业内人士来说。常　常认为只要降低成膜物的相对分子质量便可达到　

实际不然．因为高固体分涂料不仅要解决粘度高　

低问题．而且是同时保证漆膜性能和涂料应用性　能能达到一般溶剂热固性涂料的水平或更高　这　

是一个十分复杂的课题　最早使用的干性油或一　

些油性涂料便是高固体分涂料　它们不加或只加　

很少的溶剂．但是这些涂料品质不高．现在不可　能将涂料水平降低到油性涂料的水平．高固体分　

涂料应该是一种高品质的防腐涂料　

油漆当前面临重大挑战：一是环保问题．涂　料中的有机溶剂已成为大气污染的主要源头之一．　

减少涂料中ＶＯＣ含量是涂料开发的主攻方向．这　是涂料生存与发展的关键问题：二是高技术的迅　

猛发展提出了新要求．功能化涂料发展日益受关　注：三是面临激烈竞争．涂料的高性能和低成本　

成为涂料发展的重要目标　当前涂料的研究和开　

发无不围绕着这三个关键问题　涂料的特点在于　它是多学科的综合　

１高固体分涂料是一种高品质的防腐涂料　

高固体分溶剂型涂料是２Ｏ世纪８０年代初美　国首先开发的。常见种类有醇酸树脂类、聚酯树　

脂类、丙烯酸树脂类、聚氨酯类、环氧类、聚有　

机硅氧烷类　通常的低固体分溶剂型涂料固体体　积分数量只有３０％～５０％　以满足日益严格的限　

制．但引起了溶液黏度的增加　因而在降低挥发　

含量的同时。目前采用降低树脂相对分子质量、　

极性基玻璃化温度．使树脂更易溶于有机物。这　类树脂的相对分子质量分布要窄．以防止低相对　

分子质量部分降低漆膜性能。另外．需要使用催　化剂来提高反应活性．使用流变调节剂减轻黏度　

引起的流挂现象　降低相对分子质量会导致涂料　使用时干燥前的流挂和干燥后的低硬度．可通过　选择一些官能团单体和增加适量交联剂来弥补这　

一缺陷．却又会造成涂料长期贮存稳定性差。随　

着涂料科技的发展．例如以硅酸盐类等无机物为　基料的高固体分锌粉涂料．与以环氧树脂等有机　

基料为基础的高固体分锌粉涂料一样．具有较强　

的防腐蚀性：高固体分底漆赋予涂膜优良的耐腐　

蚀性和力学性能　在硅烷类附着力促进剂存在下．　

收稿日期：２０１３—０１—３１　作者简介：陆刚（１９６９一），男，广东省人，工程师，主要从事　材料技术工作。

　化学工业　・３６・　ＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ　２０１３年第３ｌ卷　

用某些活性稀释剂．可赋予高固体分环氧涂料独　

特的除锈渍和浸润特征．使它们在简单的表面处　

理工艺后，就可在高腐蚀性的环境中进行施工　除硅烷外。已开发出一些新型附着力促进剂．如　

新型的锫铝酸盐附着力促进剂　这些促进剂在高　

固体分环氧涂料和聚酯涂料中能起防锈作用　汽　车工业中所选的树脂有聚酯树脂、丙烯酸树脂和　

聚氨酯树脂　这些树脂能赋予汽车面漆各种优良　的性能，如优良的光泽和保持、耐酸蚀性、优良　

的力学性能及耐光光稳定性等　高固体分涂料所含的有机可挥发分比普通的　

溶剂型涂料少．因而对环境的污染轻．并且一次　

施工可得到较厚的漆膜．很快被广泛接受。目前　市售的膨胀型防火涂料固含量一般为６０％～７０％．　

一次涂覆的厚度可达７０～８０　ＬＬｍ或更高。海洋化　

工研究院的ＳＣＭ一２超薄型钢结构防火涂料固含量　达７０％以上．一次涂厚可达１５０　Ｉｘｍ　但是．因为　

这些涂料仍含有约３０％的可挥发分．因而在一些　应用场合仍旧受到限制　海内一些企业．特别是　

涉外企业．已经对涂料的可挥发分提出了明确要　求，在对损坏的防火涂层进行修补时．就提出了　

挥发性有机物（特别是苯、甲醛等气体）对环境　

的污染、安全及对职员身体健康影响的题目　因　此可见．高固体分防火涂料只能是环保型防火涂　

料问世前的一种过渡产品　

２高固体分涂料性能凸显必将成为发展的　

趋势　

（１）随着防腐技术的成熟．防腐涂料也必将　得到进一步发展　其中高固体分涂料因可挥发成　

分少、固化速度快、施工性能好必将成为发展的　

趋势。另外．环氧树脂涂料、聚氨酯涂料由于具　有较高的机械强度和粘接力、加工改性容易等特　

点．其防腐性能、应用范围也会进一步得到提高　和扩大。　（２）高固体分涂料的应用范围及主要品种高　

固体分涂料主要应用于汽车工业．特别是作为轿　车的面漆和中涂层使用占有较大的比例。美国已　

有固体分９０％的涂料用作汽车中涂层．日本也逐　

渐接近美国的水平　目前．高固体分涂料的主要　

品种为氨基丙烯酸、氨基聚酯及白干型醇酸漆。　

另外．石油化工储罐及海洋和海岸设施等重防腐　

工程等也在采用　

（３）高性能高固体反光纳米涂料在高等级公　路和普通公路上能得到交通标（志）线的全天候　

可视效果的应用，以及能实现在交通标桩、路缘　

石、防撞墩上的夜间反光．将有助于降低交通事　故的发生率。如果在现有市售产品的成本基础上．　

实现降低综合成本，提高标（志）线机械化的施工　质量和效率．展开反光涂料标（志）桩的工厂化　

生产，无疑将推动和提高交通工程安全施标（志）　

线产品的整体水平　在常温快干，漆膜分别达到０．４　ｍｍ、０．６　ｍｍ、　

Ｏ．８　ｍｍ厚度时，智能机械化的标线施工机器的单　线划线效率是６～８　ｋｍ／ｈ．在保证施涂质量的前提　

下是热融涂料施涂工效的ｌ０倍　其施丁总成本较　

现市传统产品具有较大的竞争优势　该系列产品　在生产贮存运输、施工的整个过程中，符合国际　

社会和我国政府对生态环境、资源、效益的整体　

要求　独特的耐久性、耐磨性能指标显示了与国　际公认标准水平的接轨．其重要的特性指数均在　

１８～２４个月时才呈现了衰减的趋势。在我国北京、　上海、山西、江西等省的公路路面、军用机场、　

首都机场、公路及铁路标（志）桩的试用证明，　该系列产品没有发生过涂膜的龟裂现象　在环境　

污染．路况较脏的沥青路面上．同期施涂的热融　

涂料已发灰发黑．而该产品未发现返黄．且抗玷　

污性能良好　与水泥路面、沥青路面及热融涂料之间的附　

着力经在山西和北京的实际试涂．结果优异．无　需任何底涂．常温施涂任一物体表面４～６　ｒａｉｎ就　

能干．１Ｏ　ｍｉｎ内不粘胎，２０　ｍｉｎ后不怕雨水浸蚀，　

不会发生涂膜本身的任何裂缝（龟裂）或起壳现　

象．即使是在玻璃板表面施涂该涂料产品，其表　现的漆膜状态和涂料性能亦较优秀　标（志）桩、示警桩、路ＶＩ桩、防撞墩、路　缘石等安全标志（示）类产品，以水泥为主要底　

材．要实现夜视反光和低成本．使用该系列产品　

可以实现工厂化加工生产，装配和施涂，完全可　以达到反光帖膜的夜视反光效果．突破了传统反　

光膜制作标志（示）类产品的单一格局，耐玷污，　

耐洗刷．养护方便，成倍地降低了产品的总成本。　

（４）水性涂料与粉末涂料对设备都有专门的　要求．投资大，且操作施工比较困难，在使用溶　

剂型涂料的生产线上均无法直接使用高固体分涂　

料　由于其施工性能及所需的施工条件与现有溶　

剂型涂料基本相同．原有的涂装线不需进行大的　第４期　陆　刚：高固体分防腐涂料开发与产品推广应用趋势　・３７・　

改造就可使用，因此，为了降低ＶＯＣ的排放，适　

应环保要求．许多汽车厂开始使用高固体分的涂　

料　高固体分涂料采用低黏度的聚酯、丙烯酸树　脂．以及高固体的氨基树脂．最高的施工固体分　

可大于６Ｏ％．更多的是使用施工固体分比传统的　高出ｌＯ％～２０％的涂料．涂料的溶剂挥发量可减少　

１／３以上。在汽车用单色面漆、罩光清漆、塑料　专用涂料和修补用涂料等方面应用相当广泛．例　

如塑料件使用的聚氨酯与非异氰酸酯双组分涂料。　可通过新的交联方式低温快速固化．而且具有活　化期长．施工固体分高等特点．漆膜冷却几分钟　

后即可抛光　高固体分涂料采用低黏度树脂．易　

产生流挂．施工不便　为保证漆膜厚度又要防止　其产生流挂．必须采用各种助剂来改变涂料的流　

平性．方可获得优异的抗流挂性能和漆膜外观。　

由于高固体分氨基树脂醚化度高．聚合度低，交　联活性低．自聚反应少．因此其固化过程不易控　

制．可能会影响漆膜性能．因此固化过程控制和　流挂控制是高固体分涂料的两大技术关键　

３高固体分涂料的功能特性及施工优点　

３．１功能特性　（１）高固体分涂料ＨＳＣ的施工优点在于无需　

对现在的施工设备作重大改变　只要在设备上稍　作改变即可　实际上无空气喷涂和静电无空气喷　

涂设备最适应　随着超高带静电盘和静电旋杯的　

推出．利用ＨＳＣ的假塑性特性．在静电盘和静电　旋杯的较高旋转速度下．使涂料的雾化行为大大　

改善　超临界流体喷涂法是一种新的喷涂施工方　法．使用的是临界温度和压力分别为３１３　ｍＬ和　

７４　ＭＰａ下的液态ＣＯ，　这种ＣＯ显示类似于烃的　

溶解能力．但是它们并不被看作为ＶＯＣ　高固体　分涂料因溶剂挥发较慢：易发生流挂。不仅如此，　

还易发生烘道流挂　因为高固体分涂料进人热烘　道后．黏度下降幅度比常规涂料的大．湿膜在将　进烘道前很好．在烘道内发生流挂　烘道分区在　

一定程度上可以控制热流挂．低温度区使溶剂挥　发时间更多，可能还发生些交联，湿膜在进入高　温区前，就达到较高的固含量和相对分子质量　

调整溶剂组成不足以控制许多高固体分涂料的流　挂，必须使用触变剂．如用细粒度的二氧化硅处　

理的膨润土或聚酰胺凝胶等　程度小的流挂在白　

色的漆膜上显示不出来．但会影响漆膜中金属片　的取向，在金属漆的漆膜上很显著．因此．高固　体分汽车金属色涂料流挂问题就显得特别严重。　这种涂料中不能使用二氧化硅来获得触变性．因　

为二氧化硅的散射影响漆膜的随角异色效应，通　

常使用丙烯酸微凝胶形成溶胀体颗粒来获得触变　

性．微凝胶的折射率很接近已交联的丙烯酸聚合　物．对随角异色没有干扰．而且微凝胶也会改进　

漆膜的强度　（２）正确选择溶剂可以提高涂料的固体分，　

同时降低ＶＯＣ　一般来说．溶剂的相对分子质量　越低．涂料的黏度及ＶＯＣ越低　由于高固体分丙　

烯酸树脂的合成温度较高．这就要求溶剂有足够　

高的沸点和对体系的溶解能力。溶剂最重要的性　

质是对高分子成膜物质的实际溶解能力，这是溶　剂能否使用的首要条件　当溶剂的溶解度参数和　

聚合物的溶解参数相等或相近时，溶剂的溶解力　最强　良溶剂可使聚合物的链段充分舒展．聚合　

物分子的自由度增大。从而使得溶液的黏度降低。　

溶剂主要以下述方式影响溶液的黏度：在溶　

解力强的良溶剂中．聚合物溶液黏度比在同浓度　的不良溶剂中的黏度低：氢键的形成。聚合物中　

若含有大量和羧基．则由于相互之间的氢键作用，　

黏度可能很高．但加一些同类溶剂，如环己酮，　

则聚合物溶液黏度可以下降很多。这是因为这类　溶剂不仅不提供氢键．而且还是氢键的受体，能　起到转移聚合物链之间氢键作用力的作用：人们　

常常忽视了溶剂本身的黏度．事实上，黏度相差　

不大于１　ｍＰａ．ｓ的两种溶剂．其同业的黏度会相　

差成百上千倍　所以在配置任何一种涂料时，为　使黏度满足产品规格的要求，除了考虑溶解度参　

数及形成氢键的可能性外．还须考虑溶剂本身的　

黏度　一般说来，酮类溶剂的溶解力强，自身黏　度较低．是高固体涂料较为理想的溶剂。很多参　

数都会影响涂膜干燥时间和施工期限。强溶剂可　以提高涂料固体含量．但不会提高反应活性和延　

长施工期限　

３．２施工优点　（１）由于涂料的表面张力较高，漆雾的直径　比常规涂料大．表面积对体积较小，挥发掉溶剂　

也就较少．操作者能够通过可调节喷涂设备和条　

件而获得相同的雾化　高固体分涂料的树脂相对　

分子质量较低．浓度较高．因而溶剂分子数与树　

脂分子数比比常规涂料低。降低溶剂的挥发速度。　高固体分涂料的浓度变化更快．溶剂稍挥发后．