涂料行业清洁生产工艺研究.docx

题目：涂料行业清洁生产工艺研究

内容摘要

涂料的用途非常广泛，没有涂料的现代化生活是难以想象的。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行业之一。
涂料是由主要成膜物质（树脂、油类等）、次要成膜物质（颜料）、溶剂及添加剂所组成。涂料中的绝大部分是采用有机化学品为原材料生产的，在涂料生产和加工过程中会产生大量的有机废物，对环境造成很大的污染和破坏。这就要求涂料生产工业必须不断创新，向着省资源、省能源、无害、无污染的方向发展。因此涂料行业清洁生产工艺非常具有研究意义。
本文通过查阅相关资料，熟悉有关涂料行业基本信息，对现有的涂料行业生产技术进行进一步研究并分析比较国内外先进工艺技术，提出合理化建议，改进现有的涂料行业生产技术，使其生产过程中产生的污染物量降到最低，从而达到清洁生产的目的。
本文共分三大部分:第一部分为第1章，是本文的导入部分，阐述了本文的研究背景、研究目的和意义、研究思路、和本课题有关的国内外研究现状、研究目标和预期的研究成果；第二部分为第2章，是介绍了涂料行业清洁生产工艺；第三部分为第3章、第4章，具体介绍了几种常见的涂料的生产工艺，根据前章中的涂料行业清洁生产工艺的相关理论基础并分析比较国内外先进工艺技术，对如何改进现阶段的涂料生产技术，促进我国涂料产业的清洁化生产作了探讨。

关键词：涂料生产、清洁生产、现状、综述

目录
第一章、绪论………………………………………………………………………1
第一节、研究背景……………………………………………………………2
第二节、研究目的及意义……………………………………………………3
第三节、国内外研究现状……………………………………………………4
第四节、预期的研究成果和创新点…………………………………………4
第二章、涂料行业的清洁生产工艺……………………………………9
第一节、清洁生产的基本内涵……………………………………9
第二节、涂料生产工艺介绍………………………………………..13
第三节、涂料行业进行清洁生产………………………………………..16
第三章、几种常见涂料生产工艺介绍………………………………………………24
第一节、粉末涂料介绍……………………………………………24
第二节、水性涂料介绍……………………………………26
第三节、高固体分涂料介绍…………………………….28
第四节、金属粉末涂料生产工艺介绍…………………………….28
第四章、涂料行业推行清洁生产的探讨…………………………………………32
第一节、清洁生产的产生和发展…………………….32
第二节、国内企业的生产现状……………………………………………34
第三节、实施清洁生产的措施……………………………………………34
参考文献………………………………………………………………………49
后记……………………………………………………………………………51

涂料行业清洁生产工艺研究

第一章 绪论

涂料行业是相对污染较高的行业，由于某些企业落后，简单的生产工艺，不科学的生产规模，不合理的产品结构,不规范的生产管理,导致资源利用的不合理。生产过程中大量的资源和能源变成“三废”排入环境,造成严重的环境污染。相反,过度的环境破坏和资源浪费又制约了经济的发展。为实现企业可持续发展战略,必须改革现有企业的生产方式和经济增长方式,通过调整原材料和能源结构,改进产品品质,加强技术改造,开展资源和“三废”的综合利用,减少或消除废物排放来实现经济与环境的同步发展。而这些措施的实施正是和清洁生产相吻合的,清洁生产为涂料行业提供了全新的发展方向。

第一节 研究背景

面对严重的工业污染、能源危机、生态环境遭受破坏这一系列的问题,人们开始在进行反思的基础上采取一些污染治理措施。传统的末端治理方法,虽然投入了大量的人力、物力、财力,但治理效果并不理想。因此人们意识到仅单纯依靠末端治理已经不能有效地遏制环境状况的恶化,不能从根本上解决工业污染和环境恶化问题。解决的方法只有从源头全过程考虑,清洁生产应运而生。1989年联合国环境规划署工业与环境中心制定了《清洁生产计划》,在全球范围内推行清洁生产。按照联合国环境规划署的定义,清洁生产是指将综合预防的环境战略,持续地应用于生产过程和产品中,以便减少对人类和环境的风险。清洁生产作为一种战略理念,强调节约资源,对我国和国际社会都具有重要的意义。我国应该多多借鉴国外清洁生产的先进经验,努力提高企业生产在国际上的竞争力,实现经济效益和环境效益的统一。
我们都知道，涂料是由主要成膜物质(树脂、油类等)、次要成膜物质(颜料)、溶剂及添加剂所组成。在涂料生产和施工中会有废气、废水、废渣产生。VOC的排放会引起光化学烟雾(一般溶剂型涂料和高固体分涂料的VOC在300%一600%之间)，欧美国家对溶剂型常温干燥涂料的VOC规定为4208/L,由于热塑性乙烯类，氯化橡胶类的涂料的VOC超标，而将被淘汰。废水、废气、废渣都不加处理就进行排放，就会对环境带来污染，对生态造成破坏。除此之外，涂料生产及涂装作业中，所使用的原料大都含有易燃易爆，并且对人体健康有害的物质。正因为如此，美国从“法规发展到1113法规，美国环保局还一次又一次地加大有害化学品的清单，向人们不断发出警告。目前列人到清单中的化学品已达2800种之多，这就要求涂料工业必须不断创新，向着省资源、省能源、无害、无污染的方向发展。

第二节 研究的目的和意义

清洁生产是一种全新的发展战略，它借助于各种相关理论和技术，在产品的整个生命周期的各个环节采取“预防”措施，通过将生产技术、生产过程、经营管理及产品等方面与物流、能量、信息等要素有机结合起来，并优化运行方式，从而实现最小的环境影响、最少的资源、能源使用，最佳的管理模式以及最优化的经济增长水平。更重要的是，环境作为经济的载体，良好的环境可更好地支撑经济的发展，并为社会经济活动提供所必须的资源和能源，从而实现经济的可持续发展。
清洁生产是可持续发展的最有意义的行动，是工业生产实现可持续发展的唯一途径。 开展清洁生产是控制环境污染的有效手段. 清洁生产彻底改变了过去被动的、滞后的污染控制手段，强调在污染产生之前就予以削减，即在产品及其生产过程并在服务中减少污染物的产生和对环境的不利影响。这一主动行动，经近几年国内外的许多实践证明，具有效率高、可带来经济效益、容易为企业接受等特点，因而实行清洁生产将是控制环境污染的一项有效手段。 开展清洁生产可大大减轻末端治理的负担. 末端治理作为目前国内外控制污染最重要的手段，为保护环境起到了极为重要的作用。然而，随着工业化发展速度的加快，末端治理这一污染控制模式的种种弊端逐渐显露出来。首先，末端治理设施投资大、运行费用高，造成企业成本上升，经济效益下降；第二，末端治理存在污染物转移等问题，不能彻底解决环境污染；第三，末端治理未涉及资源的有效利用，不能制止自然资源的浪费。据美国环保局统计，1990年美国用于三废处理的费用高达1200亿美元，占GDP的2.8%，成为国家的一个严重负担。我国近几年用于三废处理的费用一直仅占GDP的0.6%~0.7%左右，但已使大部分城市和企业不堪重负。清洁生产从根本上扬弃了末端治理的弊端，它通过生产全过程控制，减少甚至消除污染物的产生和排放。这样，不仅可以减少末端治理设施的建设投资，也减少了其日常运转费用，大大减轻了工业企业的负担。 开展清洁生产是提高企业市场竞争力的最佳途径.。实现经济、社会和环境效益的统一，提高企业的市场竞争力，是企业的根本要求和最终归宿。开展清洁生产的本质在于实行污染预防和全过程控制，它将给企业带来不可估量的经济、社会和环境效益。 清洁生产是一个系统工程，一方面它提倡通过工艺改造、设备更新、废弃物回收利用等途径，实现“节能、降耗、减污、增效”，从而降低生产成本，提高企业的综合效益，另一方面它强调提高企业的管理水平，提高包括管理人员、工程技术人员、操作工人在内的所有员工在经济观念、环境意识、参与管理意识、技术水平、职业道德等方面的素质。同时，清洁生产还可有效改善操作工人的劳动环境和操作条件，减轻生产过程对员工健康的影响，为企业树立良好的社会形象，促使公众对其产品的支持，提高企业的市场竞争力。
通过查阅相关资料，熟悉有关涂料行业基本信息并分析比较国内外先进工艺技术提出合理化建议，改进现有的涂料行业生产技术，使其生产过程中产生的污染物量降到最低，从而达到清洁生产的目的。

第三节 国内外研究现状

国内涂料企业的生产现状
近年来,随着市场经济不断壮大,特别是建筑业和房地产业的迅猛增长,给涂料行业的发展带来了难得的契机"但目前涂料行业的区域性发展不平衡,规模!技术和生产工艺也参差不齐"许多小型企业为片面追求高额利润,根本不顾及环境污染,匆匆上马,“短!平!快”现象随处可见,给环境留下了诸多隐患"大中型企业也因经济效益等原因,对只投入不产出的环保项目往往存在资金投入不足,管理不力的问题"一些企业虽然投入了资金进行污染治理,但都侧重于末端治理,很少考虑源头削减!过程控制,治标不治本"再加上排放的污染成分复杂,治理难度大,环境污染问题始终得不到彻底解决"可喜的是,近年来有的企业已经开发环保!节能型产品,只是品种尚少,数量相对不足"随着科技的发展!现代工业化的推进和环境意识的加强,清洁生产必将越来越引起人们的高度重视,一些以清洁生产方式制造的产品得到消费者的普遍欢迎,并已使企业家们形成了共识"
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]"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%"

第四节 预期的研究成果和创新点

能够提出一涂料行业的清洁生产方案或对现有的生产技术提出合理化建议，使其生产排放达标。并且使工程造价尽量降低，实际操作简单，自动化程度得到提高。
徐料工业的发展正朝着8E的方向发展：
Excellence of film卓越、优秀的涂膜(涂膜的高质量化，产品的高质量);}
Ease of application涂料施工的简易化、方便化、省力化;
Efficiency涂料生产和施工的高效化;
Economy涂料生产和施工应充分注意经济效益;
Energy saving涂料生产和施工的节能化;
Economical resource涂料生产和施工时应尽量地节省资源;
Ecology涂料生产与施工应充分注意到生态的影响，不应使自然界的任何均衡系统受到破坏;
Environmet pllution涂料在生产和施工中应防止对环境造成污染。
8E原则，实际上就是要求我们涂料工业要不断地改进配方设计，采用先进的工艺技术和设备，使用清洁的能源和原料，努力提高企业的内在素质，完善
管理，从源头上消减对环境的污染，提高对资源的利用，减少或避免生产及施工过程中污染物的产生和排放。

第二章、涂料行业的清洁生产工艺
第一节、 清洁生产的基本内涵

不断创新设计思路（新思路、新观念）
设计 采用先进工艺技术
方案 采用先进的生产设备
采用清洁能源、原料
清 采用源头治理—尽量减少对环境的污染—实行零排放
洁 提高资源的利用效率—堵绝资源的浪费—副产品的再利用
生 生产过程 （含废弃物的再利用）
产 充分注意，想方设法降低能源消耗。（尽量采用清洁能源，非清洁能源采用时要充分考虑对可能产生的污染源实行源头治理，以免产生终端排放再治理的被动局面）
提高全员的清洁生产意识
管理模式 加强综合利用的力度
彻底改善或摆脱旧有的管理模式
在生产、施工和使用过程中尽量（消除）污染物的产生、排放
目的 实施循环经济的生产模式，满足可持续发展的需要
彻底消除对人类健康和环境的危害

第二节、 涂料生产工艺介绍

涂料主要由基料（主要为成膜物质，常用的为丙烯酸树脂和醇酸树脂）、颜料、填料（轻质碳酸钙、重质碳酸钙、硫酸钡、高岭土、云母粉滑石粉）、有机溶剂（常用的有二甲苯、醋酸丁酯）、助剂（分散剂）预混合均匀后，经研磨至所需细度后，在根据需要调整黏度和颜色，符合用户要求即为合格产品。主要生产流程如下：
配料 →单色砂磨 →调漆 →灌装
配料： 成膜物质（60%的树脂单体或聚合物，其余为相应的有机溶剂）与有机溶剂充分混合，并加入了部分添加剂如高岭土（二氧化硅）、滑石粉（二氧化硅）或碳酸钙，在高速混合器内混合均匀；
研磨：混合料浆根据用户要求进行研磨；
调漆：根据不同的要求调整色泽、黏度，补加溶剂、添加色料和消泡剂、流平剂等。充分混合至均质
检验包装：
入库。

第三节、 涂料行业进行清洁生产

涂料、涂装业实施清洁生产，可以极大地提高企业的市场竞争能力。我们从清洁生产的内涵中知道清洁生产从设计、生产管理等方面，自始至终都强调了一个不断创新的意识。要有创新的设计思路，要采用先进的生产工艺生产设备，要提高资源的利用效率……这一切足以使企业的经济效益、社会效益得到极大的提升。实际上我国绝大多数企业（包括涂料和涂装业）在资源利用、能源消耗及与环境友好发展等方面，与国外同类企业有着较大的差距。我国生产同样价值的产品所消耗的能源是世界消耗能源平均值的3倍左右……所以我们的单位生产成本就必然要比国外大得多。如此巨大的差距，我们若不实施清洁生产，怎么能在激烈的市场竞争中赢得一席之地。实施清洁生产就是要使我们的产品质量达到最优化，资源的利用率达到最大化，能源消耗达到最小化，我们企业的生产成本达到最低化。
随着工业化、城市化进程的加快，我国资源、能源的消耗也大幅度地不断攀升，过去的粗放式、外延式的经济增长方式，加大了资源、能源的供求紧张局面，也造成了环境的极大污染和生态的严重破坏，巨大的矛盾，已成为我国经济、社会发展的巨大障碍（瓶颈）。所以加快资源节约型、环境友好型新型工业化的建设已是势在必行。
在很长一个时期内，由于我们对科技投入较少引进产品和技术较多（实际上大多并非国外的关键技术），自行开发有独创的较少，仿制别人的较多，所以入世后，就发生了一系列的知识产权之争，并打起了以技术权益为核心的国际官司。如日本提出的摩托车，飞利浦提出的DVD等。入世后，我们必须遵循着WTO的游戏规则，按照一系列的国际法规办事（涂料、涂装界的企业家们不少对其游戏规则还不十分清楚）。入世后我们在农业品、轻工业产品、家电等方面都有了较大的出口量但由于我们对欧盟及一些发达国家，出于对环境、生态，人们的健康、安全等方面的考虑所制定的一系列法规缺乏足够的了解，致使我国出口的农产品因农药残留量、重金属超标，木器家具因涂料中的VOC和有害物质、重金属超标而被拒之门外，纺织品由于拉链不合格（国外需要经过涂装的拉链头）而全部退回“技术”、“绿色”两大壁垒，已摆在我们涂料、涂装业面前，我们的产品要走出国门，就必须打破“技术”、“绿色”两大壁垒所设置的重重障碍，就必须认真地实施清洁生产，只有如此才有可能拥有我们自己的、具有自己“知识产权”的、合乎国际法规和国际市场需求的全新面貌的绿色产品。
涂料、涂装业实施清洁生产就要求涂料厂和涂装厂在作业中所产生的废气、废水、废渣，必须根据国家环保法的要求全部达标，一定要满足ISO14000的基本要求，并要对可能发生的一些事故和不安全因素采取必要的防范措施和应急预案，把可能造成的环境危害降低到最小程度，要全面杜绝涂料生产中的跑、冒、滴、漏和废弃物未经处理任意排放的陋习和涂装厂漆雾满天飞的不文明局面。
各行业只要认真实施清洁生产，就会大大改善我们的生活环境和生存质量。

第三章、几种常见涂料生产工艺介绍
第一节、 粉末涂料介绍
在涂料工业中,粉末涂料发展最快,出于国际上对环保要求的日益严格,要求开发无公害、省能源的涂料品种。因此,无溶剂、100%地转化成膜,具有保护和装饰综合性能的粉末涂料因其独有的经济效益和社会效益而获得飞速发展。粉末涂料分为热塑性粉末涂料和热固性粉末涂料。前者主要有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、氟树脂等粉末涂料品种。后者主要有,环氧、聚酯、环氧-聚酯、聚氨酯、丙烯酸等粉末涂料品种。`
1. 1　聚氯乙烯粉末涂料
聚氯乙烯粉末涂料是以聚氯乙烯为主体,加入稳定剂、颜料、增塑剂、流平剂、改性剂等各种助剂,经混合裂化,挤出造粒、粉碎筛选等工序加工而成[8]。聚氯乙烯粉末涂料不溶于水、酒精、汽油,在醚、酮、氯化脂肪烃和芳香烃中能溶解,在常温下可耐任何浓度的盐酸、浓度在90%以下的硫酸、浓度为50% -60%的硝酸以及浓度在20%以下的烧碱溶液腐蚀,在盐类溶液中也相当稳定。固化时无副产物生成,具有优良的耐蚀性和耐候性,可供性,涂层平整光滑,色彩鲜艳,机械强度高,目前广泛应用于油田、矿山、户外护栏、化工设备、钢制家具、管道等。
1. 2　聚酯/丙烯酸粉末涂料
以羧基聚酯和缩水甘油基丙烯酸树脂为基础的混合型粉末涂料,可代替含有害物质三缩水甘油异氰酸酯(TGIC)的PES/TGIC粉末涂料。该涂料具有优良的机械性能,存贮性能稳定,耐黄变性好,在固化时无挥发物质产生。可用于家用电器、户外设施、汽车等的涂装。
1. 3　环氧/丙烯酸粉末涂料
环氧树脂与丙烯酸树脂基的混合型粉末涂料,可以弥补环氧树脂耐老化性差,丙烯酸树脂的机械性能较差的特点。在涂膜硬度、耐化学性、耐污染性等方面都优于聚酯/环氧混合型粉末涂料,其耐候性更为显著[9]。广泛应用于气候较寒冷地区的户外建筑、桥梁等。
1. 4　粉末涂料的发展趋势
粉末涂料拥有诸多优点的同时,也有一些缺点:粉末涂料的生产和喷涂需要专用设备,提高了成本;热固化粉末涂料的固化温度较高,一般在180℃以上,限制了其只能用于金属等耐热基材、而木材、塑料、合金等热敏基材则不能使用;热固化粉末涂料的熔融流平和固化开始阶段有一定重叠,以致稍微掌握不好,涂层就会出现平整度上的缺陷。所以,粉末涂料向着低温和快速固化、薄膜化、功能化、专用化和美术型粉末涂料方向发展[10]。解决这些问题的途径主要有合成新的可低温固化的树脂和采用新的固化工艺。预计未来十年内,粉末涂料世界总体增长将维持在6. 5%左右。

第二节、 水性涂料介绍
水性涂料是以水作溶剂,从根本上消除了涂料中因溶剂挥发而产生的隐患,也减少了对人体的危害。其主要品种有:水性聚氨脂涂料、水性环氧涂料、水性丙烯酸涂料、有机硅丙酸酯涂料、含氟丙烯酸涂料等。
1. 1　水性聚氨酯涂料
水性聚氨酯涂料是由水性聚氨酯树脂为基础,并以水为分散介质配制的涂料。它最大的优点就是VOC含量较低,气味小,不可燃,毒性低于溶剂型涂料。同时,由于水性聚氨酯具有耐磨、耐腐蚀、光亮、附着力强、良好的装饰性,被广泛用于工业和民用设备的保护和装饰,是综合性能最好的涂料品种之一水性聚氨酯涂料有单组分和双组分之分。单组分水性聚氨酯分散体涂料的聚合物相对分子质量较大,成膜过程中不发生交联,方便施工。双组分水性聚氨酯涂料由含异氰酸酯基(-NCO)的交联剂和含羟基的水性树脂组成,施工将二者混合均匀,成膜过程发生交联反应,涂膜性能好。
1. 1. 1　单组分水性聚氨酯涂料
与溶剂型聚氨酯涂料相比,聚氨酯水分散体涂膜的耐水性、耐化学品性和耐溶剂性差,硬度较低,表面光泽不高,而且分散体的自增稠性差、固含量低等,限制了其应用领域。可通过改性的方法来提高聚氨酯水分散体涂料的性能。交联改性可以提高其机械性能和耐化学性能,通过选用多官能度的原材料如多元醇、多异氰酸酯、多元胺等合成具有交联结构、甲亚胺和氮杂环丙烷类等化合物,该类化合物在碱性条件下相对稳定,在聚氨酯分散体中能稳定存在,涂膜在干燥过程中因水及中和剂的挥发,使涂膜的pH值下降,交联反应得以进行。其它改性的方法还有:用丙烯酸接枝、环氧树脂及干性油改性。
1. 1. 2　双组分水性聚氨酯涂料
与溶剂型双组分聚氨酯涂料相比,水性双组分聚氨酯涂料的羟基树脂必须具有分散功能,常采用乳液型多元醇(粒径在0. 08-0. 5um之间),如丙烯酸乳液多元醇。其特点是涂膜在室温下干燥速度快、成本低,但存在乳液的分散能力差、涂膜外观不理想等缺点。分散体型多元醇(粒径小于0. 08um)称为第二代水性羟基树脂,包含聚酯多元醇、丙烯酸多元醇和聚氨酯多元醇等。将丙烯酸聚合物接枝到聚酯分子链上制备聚酯-丙烯酸杂合分散体多元醇,可以提高聚酯链的耐水解性,由此配制的涂料具有良好的综合性能,另外,双组分水性聚氨酯涂料的VOC含量较溶剂型降低了70% -90%,聚氨酯多元醇分散体是双组分聚氨酯涂料理想的羟基组分,广泛应用于纺织印染、皮革、胶黏剂、建筑和造纸等行业。
1. 2　水性环氧涂料
水性环氧涂料与溶剂涂料相比的优点是低的VOC含量,较小的气味,使用安全,可用水清洁等,而且具有优良的附着力和防腐性。除用于汽车涂料外,还可用于金属罐装涂料以及电器、医疗器械等领域。
环氧树脂的水性化主要有以下3种方法:
(1)直接乳化法。采用机械法等方法将环氧树脂磨碎,然后加入乳化剂水溶液,再通过机械搅拌将粒子分散于水。
(2)转化法。在反应型水性环氧乳化剂与环氧树脂的混合物中加水,将聚合物包水状态变成水包聚合物状态。
(3)自乳化法。将表面活性基团引入到环氧树脂分子中,使其具有亲水性,从而可在水中分散。一步法(干法乳化):环氧树脂中加入水性固化剂,这类固化剂以多胺为基础,要求必须既是交联剂又是乳化剂,在其分子中引入具有表面活性的链段,使它成为两亲分子,从而具有很强的乳化作用。该体系多采用液体树脂,一般不需要再加入有机溶剂,因此,VOC含量可降为极低。二步法(湿化乳化):环氧树脂中首先加入乳化剂,在水中形成稳定的水性分散相,再逐步加入水性环氧固化剂,外加乳化剂中含有少量有机溶剂作为成膜助剂。较之一步法,二步法具有表干时间短,适用期长的优点。常用的环氧树脂有:双酚A型等树脂。
1. 3　水性丙烯酸涂料
常规丙烯酸涂料具有固体含量高、干燥速度快、硬度高、成本低及耐候性好等优点,但存在成膜性差、不耐溶剂及热黏冷脆等不足,需要进行改性。在丙烯酸乳液聚合过程中引入可交联的基团,如氨基、乙酰乙氧基等,通过自交联提高涂膜的耐化学性能,改善聚合物形态。采用无皂乳液聚合工艺,可制成丙烯酸乳液。当乳液粒径在100nm以下时,表面张力低,对底材具有极好的渗透性、润湿性、流平性,使所涂物件具有高质量的加工性和极好的装饰性。在路面、建筑物墙壁、桥梁、管道和工业厂房等领域都有良好的应用。
1. 4　水性涂料的发展前景
由于水性涂料的优越性十分突出,因此,已经替代了不少惯用的溶剂型涂料。随着各国对挥发性及有毒物质的限制越来越严格,以及树脂和配方的优化和适用助剂的开发,预计水性涂料在金属防锈涂料、装饰涂料、建筑涂料等方向替代溶剂型涂料将取得突破性发展。预计到2015年,水性涂料将占世界涂料40%的份额。

第三节、 高固体分涂料介绍
一般固体分含量在60% -80%的涂料便可称为高固体分涂料(High solid coatings)。高固体分涂料除可有效减少VOC的排放外,还有如下优点:制造和施工所用设备均与普通涂料相近,无须增加新的设备投资;高固体分涂料的分子量少、黏度小、涂装时对基材润湿性好,平流性及丰满度佳,不易产生缩孔等缺陷;由于高固体分涂料的固含量大于75%,其施工固含量大于60%,所以一次喷涂就可得到较厚涂层,在得到同样满意的情况下,省时、省力、省资源,并减少环境污染。广泛用于汽车中涂、面漆及汽车修补漆,其它工业涂装也在推广使用。
3. 1　聚酯高固体分料
聚酯高固体涂料的固含量一般达70% -85%。聚酯树脂提供了任何树脂所不能达到的综合性能[11]。如合成的含新戊二醇和三甲基戊二醇(TM-PD)的高固体分聚酯树脂,使用于单组分三聚氰胺交联体系和双组分体系,在单组分体系中,具有优良的底材附着力,耐溶剂性和耐污染性,硬度、柔韧性、耐久性及耐清洁剂性,并且广泛用于仪器、仪表和卷材的涂料。
3. 2　高固体分丙烯酸聚氨酯涂料
双组分高固体分聚氨酯涂料由羟基丙烯酸树脂和多异氰酸酯组成,其漆膜固化是由丙烯酸树脂提供的-OH基与多异氰酸酯提供的-NCO基在室温或低温下进行逐步加成聚合反应而实现的[12]。由于-NCO与-OH反应的物质的量的比一般为1: 1,因此涂料中的羟基组分的固体分对最终产物的VOC起关键作用,因为典型的商品化多异氰酸酯固化剂的黏度很低,其固体分含量可达100%。所以,高固体分丙烯酸聚氨酯涂料是一种极有发展潜力的绿色涂料。被广泛应用于飞机蒙皮、家电、火车、轿车和一般汽车等产品的涂饰,也常用作户外各种物面保护装饰漆。高固体分丙烯酸聚氨酯涂料固化时所消耗的能量很低,是一种满足时代要求的涂料新品种。
3. 3　高固体分涂料的发展
与其它低污染涂料相比,高固体分涂料既可减少挥发又可充分利用现有的生产设备,对现有溶剂型的设备工艺及配方进行改进和调整,就可得到高固体分涂料。如果能采用多重方法减少VOC排放,高固体分涂料将会得到发展。高固体分涂料发展的极点就是无溶剂涂料,目前主要应用于汽车工业、石油化工贮藏以及海洋设等重防腐工业等。预期高固体分涂料有着良好的发展前景,年增长约6%,是工业涂料增长速度的3倍。

第四节、 金属粉末涂料生产工艺介绍

粉末涂料涂膜金属效果的形成是通过加入金属颜料来实现的，加入的方式主要有两种：熔融挤出法和干混法，在实际生产中二者工艺又进行了不断的改进与完善。
2.1熔融挤出法
刚开始的金属粉末涂料基本是采用熔融挤出法进行生产的，与传统粉末涂料的生产工艺类似，在各种粉末涂料的原料中增添了金属颜料，然后高速预分散、熔融挤出、压片破碎、磨粉筛分，制得成品。该法工艺简便，金属颜料与粉末基料达到充分的混合与黏结，但由于工艺过程中存在着高温（130℃）挤出、高剪切粉碎，造成金属颜料表面的部分氧化、粒片变形或被粉碎，造成涂膜外观金属颜色灰暗甚至无金属效果。为了提高涂膜外观效果，金属颜料生产商改进了颜料生产工艺，生产过程中采用惰性气体保护，对金属颜料粒子表面进行覆膜保护处理，显著提高了金属颜料耐高温耐腐蚀的能力；粉末制造商则在研磨成的粉末中再加入少量的金属颜料，然后进行简单干混处理，达到改进产品外观效果的目的。虽然各方都采取了努力，但最终适宜该法生产的只有少量金属粉末涂料产品，如闪光粉末涂料（微闪银效果）、锤纹粉末涂料。
2.2热混工艺
初期的干混生产工艺就是将金属颜料加入预先加工好的粉末状的基料中，使用高速混合设施进行充分混合分散后成为成品，该法的优点可以将金属颜料很好地分散而不破坏颜料粒子的形状，颜料片的漂浮与定向能力得到充分发挥，涂膜的金属效果突出。其明显不足是金属颜料粒子与基料粉末粒子两者的物性（如密度、形状）差别较大，且二者没有黏结吸附，在流化、喷涂带电、静电吸附的过程中产生分离，造成涂膜外观色泽不一,回收粉因金属颜料含量明显增加而难以回收再使用，普遍还存在喷枪枪头积粉、放电击人、烧枪等其他问题。上述问题促进了干混设备与干混工艺的改进与完善，针对颜料片与基料粉末颗粒分离的问题，技术人员开发了加热混合（热混技术也称邦定技术）的生产工艺，就是将金属颜料与粉末基料加入混料罐（釜）中，往夹套中通入热水或热油对罐（釜）体加热，边混合分散边对材料进行加热，同时采用惰性气体保护措施，在一定的温度下（50～60℃）粉末基料粒子表面逐渐软化并与金属颜料片产生黏附，黏结一定时间后，将物料冷却至常温，然后进行粉体处理，筛分即得成品。因材料系统有别，不同厂家采用的热混工艺与热混设备有不同，但热混制得的金属粉末涂料产品其涂膜外观效果都有显著改善。目前热混工艺逐渐臻于成熟，能生产出众多的金属粉末涂料产品，涂膜装饰效果五光十色，应用的范围十分广泛，市场上的销量与日俱增。

第四章、涂料行业推行清洁生产的探讨

第一节、 清洁生产的产生和发展
清洁生产的出现是一个历史的发展过程。工业化初期,废物的产生完全依赖于自然界的消纳,基本上是以“稀释排放”来解决环境污染问题;二十世纪50年代,许多国家相继出现了一些恶性环境污染事件,各国不得不由“排污”转向“治污”,即针对生产末端产生的污染物开发行之有效的治理技术,这就是人们常说的“末端治理”。相对于稀释排放”,“末端治理”已有了很大进步,它不仅有助于消除污染事件,也在一定程度上减缓了生产活动对环境的污染和对生态的破坏。随着工业化的进一步扩展,污染物急剧增加,“末端治理”也很快显出其局限性。从50年代至70年代,尽管人类为治理污染付出了巨大代价,但全球的环境污染问题依然日趋严重。面对这种情况,人类开始意识到,与其治理“末端”污染,不如开发替代产品,调整工艺过程,优化系统配置,使污染减至最少。经过一个时期的孕育,“清洁生产”逐渐成型问世。1976年巴黎召开的“无废工艺和无废生产国际研讨会”标志着清洁生产正式提到了议事日程。1979年欧共体宣布推行清洁生产。1989年联合国环境规划署工业与环境计划活动中心进一步制定出《清洁生产计划》。进入90年代,不仅清洁生产的内涵日臻完善,更有许多国家相继出台有关政策、措施,一些国际组织也大力参与推进,清洁生产开始遍及全球,并在很多地方取得明显成效。

第二节、 国内企业的生产现状
近年来,随着市场经济不断壮大,特别是建筑业和房地产业的迅猛增长,给涂料行业的发展带来了难得的契机。但目前涂料行业的区域性发展不平衡,规模、技术和生产工艺也参差不齐。许多小型企业为片面追求高额利润,根本不顾及环境污染,匆匆上马,“短、平、快”现象随处可见,给环境留下了诸多隐患。大中型企业也因经济效益等原因,对“只投入不产出”的环保项目往往存在资金投入不足,管理不力的问题。一些企业虽然投入了资金进行污染治理,但都侧重于末端治理,很少考虑源头削减、过程控制,治标不治本。再加上排放的污染成分复杂,治理难度大,环境污染问题始终得不到彻底解决。可喜的是,近年来有的企业已经开发环保、能型产品,只是品种尚少,数量相对不足。随着科技的发展、现代工业化的推进和环境意识的加强,清洁生产必将越来越引起人们的高度重视,一些以清洁生产方式制造的产品得到消费者的普遍欢迎。涂料行业是相对污染较高的行业,由于某些企业落后,简单的生产工艺,不科学的生产规模,不合理的产品结构,不规范的生产管理,导致资源利用的不合理。生产过程中大量的资源和能源变成“三废”排入环境,造成严重的环境污染。相反,过度的环境破坏和资源浪费又制约了经济的发展。为实现企业可持续发展战略,必须改革现有企业的生产方式和经济增长方式,通过调整原材料和能源结构,改进产品品质,加强技术改造,开展资源和“三废”的综合利用,减少或消除废物排放来实现经济与环境的同步发展。而这些措施的实施正是和清洁生产相吻合的,清洁生产为涂料行业提供了全新的发展方向。

第三节、 实施清洁生产的措施

3·1　转变思想,提高认识
企业实行清洁生产要转变旧的观念。传统的生产往往重结果管理而轻过程管理,在污染的控制上只注重末端治理。而清洁生产则从原材料出发,把控制污染排放贯穿到整个生产过程中,有效的减少或降低废物的产生量和毒性。因此首先要树立明确的清洁生产意识,认清清洁生产的重要性、必要性,领导重视,全员参与,把实施清洁生产真正落到实处。
3·2　加强管理,优化操作
涂料企业要加强内部管理、挖掘潜力、优化操作,最大限度的利用有效资源、能源。各车间实行水、电及生产成本考核制度,并采取相应的奖罚措施。要鼓励节约,减少浪费;加强废物回收,控制污染排放;加强对设备维护保养,彻底消灭跑、冒、滴、漏现象;消灭长明灯、长流水;各工序严格按操作规程操作,严禁违章作业。
3·3　改进工艺,减少污染
涂料在生产过程中,“三废”的排放量大,若全部实行末端治理势必要投入大量资金,既增加处理难度,又加大运行费用。这就需要从控制源头做起,从改进生产工艺着手来削减污染量。如树脂生产采用计算机控制系统,可以做到计量准确、反应灵敏、避免涨溢现象;氨基树脂生产,由于车间甲醇气体的浓度很高,排放废水COD深度高达到(2·0×105~3·5×105) mg/L,可以通过改变投料顺序,大幅度降低甲醛的挥发量;氨基废水可实行静置分离回收水溶性树脂,余液再在碱性条件下多级精馏,可回收89%以上的甲醛、丁醇,基本实现废物重新利用;铅催干剂可通过改进生产工艺,废水全部回用,不仅提高产品合格率,而且废水实现零排放。
3·4　废物回用,循环经济
“循环经济”在我国也许是个新名词,但在西欧早已人尽皆知了,他们甚至小到一张包装纸也不放过回收利用。涂料企业在生产过程中可重复利用的物料很多,如冷却水可全部循环使用;编织袋、绳子、铁罐之类可分类袋装重复使用;树脂车间的溶剂、树脂也可以进行回收,其循环经济效益是显而易见的。
3·5　改进原料,更新产品
涂料稀释剂大多含苯类等有毒物质,对人体健康和周围环境都有很大影响,通过使用无苯稀释剂,无毒颜料,无汞杀菌剂,开发绿色、环保型涂料,可大大减少涂料的毒害作用;另外通过开发水性涂料也是一条有效的途径。目前,该项技术在国外已得到快速发展,而在我国却刚刚起步。随着人民生活水平的提高和环保意识增强,绿色环保涂料会受到人们的青睐,将具有强大的生命力、竞争力和发展前景。
3·6　治理环境,绿化企业
在做好源头把关、过程控制、回收利用的同时,对企业的少量污染废水集中到污水处理池进行生物降解处理,实行达标排放。厂区通过种植草皮和树木等措施,利用绿色植物吸收有害气体,滞留粉尘,阻隔噪音,净化空气,美化环境,创建花园式工厂。当今,国外企业对工厂环境卫生和绿化是相当重视的,国内企业也不妨借鉴采用。特别是在中国入世后,国内的产品要走向国际市场,必须按国际标准化组织生产。只有好的企业形象,好的生产环境,好的产品质量,才能最终赢得市场。