[01714478]水性工业工程功能防护涂料的开发及推广应用

中国涂料年产量已居世界第一，但占主导的依然是溶剂型涂料，释放大量VOC，对环境及人类健康造成巨大威胁，而环保水性工业涂料仅占10％，远低于欧美国家，其原因是中国水性工业工程涂料性能差，不能满足使用要求。国外产品价格昂贵，有的涂料(如水性风电涂料)性能也达不到要求。该项目针对中国工业工程领域对水性表面防护涂料的需要，通过研究涂料树脂间的交联成膜机理、树脂分子和填料及功能助剂间相互作用机制等关键技术问题，解决了水性工业涂料抗风沙打击性差、防腐性低、保光保色和耐候性不足等技术难题，设计开发出了水性风电涂料、水性机械防护涂料、水性工程防腐涂料、水性耐污渍及抗菌防霉涂料等系列水性工业工程用的功能性面涂料，分别在风电设备、石油化工装备、金属防护、地铁和建筑工程等领域进行了推广应用。 1.主要技术内容和创新点：(1)根据“分子设计”原理，设计合成了水性聚氨酯/丙烯酸聚合物，引入水性氟碳树脂，通过不同网络分子间强迫互溶，实现了分子间协同效应，首次探究了水性涂料的粘弹性和防沙(石)击机理，解决了涂层的抗风沙(石)击问题。(2)针对水性金属表面涂料保光保色性和耐候性差等问题，利用水性丙烯酸聚氨酯改性醇酸树脂，增强涂料保光保色性和耐候性，创造性地开发了一种聚丙烯酸酯改性纳米粒子水性单分散体，既克服了纳米粒子的分散及其对树脂降解问题，又提高了抗紫外线性，增强了涂层的防腐、耐候和保光保色性。(3)针对恶劣环境中水、Cl^-、氧、酸碱分子等对涂层侵蚀问题，首次研究了涂层中聚合物、颜填料和助剂间交联作用机制，利用水性聚氨酯和环氧与硅丙树脂交联成网状结构，形成基料-填料-底材间一体的致密保护层，提高了涂层耐水、附着力、抗侵蚀性和防腐性。(4)通过硬核软壳乳液壳层中-OH基团与硅丙乳液发生交联，形成Si-O-Si和C-Si-C交联网状结构，提高了涂层耐水性和硬度，增强了耐沾污浸渍性，利用有机无机复合抗菌防霉剂相结合，提高了涂层抗菌防霉性。 2.技术经济指标：通过研究解决功能涂料的多个技术难题，开发的涂料附着力达8.0MPa、耐老化2000h、抗沙(石)击达10级，耐擦洗3000次，耐污渍达85，抗菌99％，防霉菌0级，优于国产涂料，达到国际领先或先进水平。发表论文17篇，其中SCI收录3篇；授权国家发明专利30件，实用新型等18件；有10项成果通过省部级签定或评价；制订国家和化工行业标准10项，其中国标3项。 3.推广应用情况：开发的水性工业工程用功能涂料在晨阳集团建成了8条自动化水漆生产线，产品在京津冀、山东、河南、江苏和辽宁等地风电设备、石油化工装备、交通车辆和重大工程等领域进行了推广。近三年累计新增产值257080万元，新增利润43840万元，打破了国外的市场垄断，促进了中国涂料行业技术进步和产品更新换代，推动了涂料企业转型升级、绿色环保及节能减排工作。