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0 前 言 从2015年以来，我国政府在大气污染治理方面打出的组合拳开始发挥作用，迫使国内涂料行业认真做出反应，推动这项的任务的前行。各涂料生产企业和涂装施工企业也积极思考和采取措施，选择未来发展的方向。也因为此，开发水性工业涂料便成了众多涂料企业的首选路径。 1 我国水性工业涂料发展现状 国家和地方政府治理大气污染的政策正式落地。自从2015年6月国家发布《挥发性有机物排污收费试点办法》，规定于2015年10月1日起开始征收VOC排污费以来，已经有14个省市陆续发布各自的收费办法。各省市征收VOC排污费情况见表1。  作为涂料生产企业，绝大多数都加快了以水性化为主要突破口的环境友好型涂料研发的步伐，品种几乎涉及了全部有机防腐涂料的应用领域。目前我国建筑墙面涂料水性化已超过80%，木器涂料水性化经过近20年的推广，现在达到5%左右；在工业防腐涂料领域，轿车工业的水性化发展速度最快，涂装基本全部采用电泳涂料，汽车中涂和色漆的水性化进展也很迅速，近5年使用份额由10%发展到大于60%；汽车修补涂料水性化的推广正在加快；船舶涂料中水性车间底漆、水性船壳涂料已有较多应用；集装箱涂料、工程机械涂料、建筑钢结构涂料水性化目前也都处于应用推广阶段。我国涂料水性发展情况见表2。  围绕着水性工业涂料研发，与之相关的树脂、助剂也在加紧研发，各种新材料在水性工业涂料中的开发与应用愈见活跃，水性工业涂料的施工工艺和施工装备也开始被重视。 2 几个主要领域水性涂料的发展现状 2.1 汽车及车辆水性涂料 车辆用涂料相对于其他涂料来说是发展最快的涂料品种，包括轿车、普通车辆、轨道车辆及农用车辆等，用量仅次于建筑涂料，也是性能要求最高的涂料品种，其中尤以汽车涂装要求最高。因此，汽车涂装材料往往代表了当代涂料工业发展的最高水平。 水性涂料在汽车工业领域则是应用最成熟、最广泛、最成功的。随着我国大量引进汽车生产线，先进的涂装技术也同时被引进，特别是轿车涂装材料和工艺，都与世界先进国家同步，这也带动了国内汽车涂料涂装技术的发展。到2015年，我国水性汽车涂料和工艺应用占比由2010年的14%上升到53%，已经成为涂装主流。目前，传统的溶剂型涂料体系和涂装工艺都在改变，发展趋势是：更多采用免中涂涂装工艺、更多使用涂装机器人、更多使用水性和高固体分涂层材料等，电泳涂料向高泳透力和低温烘烤发展，涂装工艺主要向溶剂型高固体分3涂1烘和水性3涂1烘工艺、水性免中涂及IPP(Integrated Paint Process)整合工艺发展。 由于汽车工业是涂装污染物排放的重点行业，国家已经在推动汽车涂装的水性化方面开展了系统的工作，并于2013年正式发布了《汽车业水性涂料》(HG/T 4570—2013)。接着，从2014年上海颁布了第一个地方汽车制造业(涂装)大气污染物排放标准以来，至今已经有北京、重庆、江苏和广州等5个省市颁布了各自的汽车制造业VOC排放标准，另外有山东等省份正在制订中。各地区发布的汽车涂装行业的大气污染物排放标准主要指标见表3～表7。      其他交通运输车辆，如轨道车辆、农用车辆、车辆零部件以及摩托车、自行车等，也在推行水性化涂装和高固体分涂料，其路径与水性汽车涂料相类似。其中轨道交通由于其在组织、政策、出口等的作用下，水性化速度比较快，双组分水性环氧底漆+双组分水性聚氨酯中涂、底色漆机罩光漆的体系，成功在出口客车上应用。在货运列车的涂装上，华豹等企业已经有了比较大的涂装应用。在农业机械领域，对于大型和乘用型农业机械，其涂装完成性要求已经提高到像汽车一样，底漆为阳极电泳涂料、面漆为低温固化的溶剂型涂料，含重金属的颜料逐渐被要求取消。但是虽然环保要求越来越严格，仍有大量小型农机装备和零部件的涂装，依然还在使用低固含量溶剂型涂料。 这个领域环保问题比较大的是在修补涂装环节，由于成本和施工条件的限制，市场上在很多车辆组装、零部件生产和修补涂装中，依然大量使用溶剂型涂料，这个状况亟待改变。目前我国的大城市逐步制定汽车修补的VOC控制标准，对各个涂层的VOC提出了不同的要求，面漆的VOC最高限值为420 g/L。要达到这一标准，必须使用水性汽车修补涂料才能够满足。 2.2 海洋涂料 海洋涂料是另一个具有代表性的重要的工业涂料领域。由于海洋环境的特殊性和防护要求的严格性，国内在船舶、海工港机等领域目前在主要的使用部位依然是溶剂型涂料为主，但是高固体分的涂料被要求使用得越来越多。水性化方面开展的研究不及其他领域开展得广泛，但主要品种和大类都已经不同程度进行了水性化的研发，在成果的应用方面也做了大量探索工作，水性内舱涂料在大型船舶得到应用。但是船舶涂料的水性化依然有很多的技术瓶颈亟待突破，如施工环境影响、每道涂层厚度等。目前车间底漆已经大量使用水性环氧富锌底漆、水性无机磷酸锌底漆和水性无机硅酸锌底漆。水性环氧底漆可作为通用底漆，逐步替代传统溶剂型底漆。但是从全船配套来讲，水性涂料配套体系主要还是在舱室的应用。目前，船壳部位水性涂料的实际应用还非常少；在修船方面，水性涂料的应用就更加少。在《环境保护综合名录》(2015年版)中新增的5个“高污染、高环境风险”涂料产品中，就包括了“高VOC低固体分含量船舶涂料”。这对于船舶涂料未来发展提出了明确的限制性发展方向，这也必将推动环境友好型船舶涂料的研发和推广应用。港口机械和海工装备的腐蚀防护在理论上和船壳涂料的涂装保护方案是类似的，目前还是以溶剂型为主，水性涂料的应用还存在诸如现场涂装受环境制约等尚未解决的技术问题。 2.3 集装箱涂料 集装箱在使用过程中需要经历从陆地到海洋、从海洋到陆地的全过程，会遇到各种恶劣的气候环境，因此对集装箱涂装的要求就非常高。虽然如此，集装箱涂料的水性化还是比较成功，转化为应用也是比较快的，这主要是因为集装箱涂装的流水线作业可以大大减少涂装中的环境因素影响，使得涂层体系相对来说可以做得比较完美，从而满足恶劣环境的使用要求。 目前，威士伯(Valspar)已经率先为马士基集装箱工业公司(Maersk Container Industry)在东莞工厂所生产的船运集装箱提供水性涂料，已经实现全部水性化生产。在广东的深圳南方中集、惠州太平、惠州新华昌以及广州东方国际等4家集装箱工厂，都已经完成水性涂装生产线的改造，正在进行试线生产。另外新惠中集由于生产特种箱，对水性涂装的要求比较高，改线工作稍缓。 为了全面规范和管理集装箱涂装的污染物的排放，2016年7月1日起，广东省正式实施《集装箱制造业挥发性有机物排放标准》，规定VOC的排放不能大于110 g/m3。这是全国首个地方集装箱制造业VOC排放标准，这为集装箱涂料的水性化做了最好的示范和推动。另外，2016年3月，中国集装箱行业协会引领行业内企业共同签署VOC治理自律公约，其中主要一项就是全面使用水性涂料，除了2016年7月1日开始广东地区造箱全面使用水性涂料外，从2017年4月1日开始，全国各箱厂也要全面使用水性涂料。此行动可使集装箱行业VOC排放减少70%～85%以上。为了确保行业自律公约的有序执行，集装箱行业协会组织制定了集装箱水性涂料相关标准，包括：《集装箱用水性涂料》《集装箱用水性涂料施工规范》《集装箱用水性涂料涂膜检验方法和验收标准》《集装箱用水性涂料VOCs检测方法》，填补了我国集装箱行业水性涂料相关标准空白。虽然国内涂料企业在集装箱涂料水性化方面早期开展了较多的研发工作，但从目前应用来看，大规模实际应用的比例还比较小，这是比较遗憾的。 2.4 水性卷材涂料 随着汽车、装备制造、家电和家具等工业的迅速发展，卷材的用量越来越大，相应地，卷材涂料就成为涂料消耗量大的另一大类品种。国内在这个领域涂料水性化起步较早，底漆、面漆和背面漆都已形成完整的水性涂装技术，但是，受制于恶性竞争，受制于制造成本，水性卷材涂料的推广应用并不好。2015年我国卷材涂料的产量已达到50万t，占到全球产量一半以上。但是国内卷材涂料有70%以上属于低端、低档产品，根本不具备国际竞争力。以山东为代表的卷材涂料企业在山东有250多家，占了全国70%，但绝大多数是中小企业。由于行业竞争不断加剧，生产企业就不断减薄镀层、降低质量，导致出现利润全无的“垃圾板”。水性卷材涂料在未来的中国彩涂板市场潜力很大，竞争也更加激烈，紧迫的问题是如何摆脱掉野蛮发展、恶性竞争的局面，努力提高综合实力，面向出口市场和高端客户市场开发适用产品。 3 水性工业涂料发展中的问题和建议 随着国家环保政策的加强，水性涂料作为国家大力推崇的涂料品种，目前得到普遍认可，成为大多数涂企加大研发和市场推广的主要方向。但是，在水性涂料的发展过程中，还存在诸多问题需要重新认识和解决，才能使水性涂料的发展更科学、更健康。 3.1 存在的问题 首先，对涂料VOC的减排存在认知偏差。现在说到环保，必说水性；企业上新品种，只上水性；行业组织搞活动，重点做水性；政府审批涂料企业的新建和改扩建项目，只认水性，似乎只有水性才是涂料工业未来的发展方向。其结果是大家都往水性涂料这一条道上挤，忽视了同样是低VOC排放涂料的高固体分涂料、粉末涂料以及UV固化涂料等，这对于通过涂料的技术进步达到环保要求和涂料技术的全面发展是很不利的。 其次，对于水性涂料的特性认识不充分。水性涂料的优点不必多言，但其存在的缺点也是非常突出的。主要表现在，乳液制备过程仍然要用大量有机溶剂；水性涂料中仍然含有2%～12%有机溶剂；由于水的表面张力大，使基材润湿较难，同时水极易腐蚀金属；更重要的是，水性涂料干燥时间长，成膜速度慢，受环境因素影响太大，导致户外施工困难，特别是在低温高湿的环境中更加困难，成为其致命的弱点。另外，从水性工业涂料的性能来讲，还不能完全达到溶剂型涂料的效果，特别是在使用环境比较恶劣的重防腐方面，水性工业涂料还有较大差距。虽然集装箱、汽车已经应用水性涂料作为防腐保护，这是由涂装生产线来完成的，而对于更多的非涂装生产线的水性涂料涂装，如船舶、桥梁、海工装备以及大型机械等，由于涂装的限制，水性工业涂料的性能就比较难以满足使用要求。 之所以强调了水性涂料的缺陷，是因为诸如碳排放、涂膜质量、施工容忍度以及废水中的溶剂处理等问题的存在直接影响了水性涂料的发展。因此，我们在推动水性涂料的时候要充分考虑到这些因素，同时，政府在政策引导方面也应该更加科学和实事求是，切不可盲目发展、武断专行。 3.2 对水性工业涂料发展的几点建议 第一，对于工业涂料的发展，一定要秉持实事求是和科学的态度。涂料水性化只是控制VOC排放的手段之一，千万不能够作为唯一手段，这是因其先天缺陷决定的。高固体分、无溶剂、粉末、UV光固化等环境友好型涂料等也都是今后发展的重要方向。因此，不管发展哪种类型的涂料，不论是水性还是高固体分，是粉末还是光固化，只要是属于环境友好型涂料，就应该认真去研发，用力去推动，目的是为了降低排放、减少污染。绝不应该在发展过程中片面取舍，重此轻彼，更不可盲目追风。为了降低VOC排放这一目标，应该秉持数路并重，同时发展原则，不可偏颇，要加强多种手段交互发展、协同研发和整体推动。 第二，对于水性工业涂料的环保问题，乃至整个涂料行业的环保问题，应该由与涂料涂装相关的各个方面一起共同努力来解决，而不是仅仅依靠或者说仅仅针对涂料生产企业提出要求和限制就可以解决了的。这需要政府管理部门进行科学管理和积极引导，全社会的舆论推动和公民教育，保护涂料企业在解决涂料环保问题上的积极性和可持续性，最终达到减少VOC排放的目标。 第三，要在技术上提高水性工业涂料的整体性能，需要与水性涂料技术相关的各方面的努力。不仅需要对水性涂料自身的研究要有突破，更需要与之相关的树脂、助剂以及其他材料在水性化方面的共同发展。同时一定要重视新材料的应用，如石墨烯、碳纳米管等的应用，以期用新材料助力水性涂料发展，这样才有可能在诸多技术瓶颈上得到突破。 第四，针对水性工业涂料的缺点，加大研发力度。对于水性涂料户外涂装易受涂装施工环境的影响等关键问题，在研发阶段可将研究重点放在水性固化技术上，考虑采取多种技术综合使用。除了烘烤固化、水性UV固化、微波固化等技术外，能否考虑尝试对钢结构底材采用电磁加热技术促进水性涂料的固化；加快研究适合户外现场使用的、能促进水性涂料固化的设备装置，这种小型化的、灵活性高的装备可以极大地推动水性涂料的户外普及使用。如果解决了户外施工方面的问题，水性工业涂料将会有突破性发展。 第五，可考虑率先在水性工业涂料领域推行涂料涂装一体化。涂装总体来说，一种是有涂装生产线的，如家具、汽车、轨道车辆等行业；一种是现场涂装。前者比较容易做到涂料和涂装一体化的结合，而后者则更应该尝试探索。要从涂料、施工、涂装设备以及结算模式等诸方面统一考虑。涂料涂装一体化的好处很多，这方面已经很多专家进行了探讨，现在需要第一个“吃螃蟹”的人出现。 第六，水性涂料、低VOC涂料等标准和规范应该建立、健全和统一。目前从国家到行业、地方和企业各种标准不统一、不全面、不完整，有的概念、术语表述不科学等。这种状况不利于水性涂料的健康发展。 4 结 语 水性涂料是涂料工业未来发展的重要方向之一。但是，由于水性涂料的自身缺陷、水性市场的尚未成熟、政策法规的不够完善、行业标准的尚待规范等客观原因，决定了水性涂料还有很长、很艰难的路要走，需要我们涂料人以及政府和社会的共同努力，克服困难，携手前行。让我们一起为推动我国水性涂料的快速发展，为还子孙后代一个美丽的蓝天做出贡献。 |
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