至此,由中國涂料工業(yè)協(xié)會和歐洲文森集團聯(lián)合主辦的歐洲涂料學院(中國)第五屆國際涂料前沿技術研修會圓滿落下帷幕。14場報告精彩紛呈,2場主旨演講高屋建瓴,觀眾收獲頗豐,截至會議結束,累計47萬人次收看了直播報道。本次會議在深度解析國外生物基涂料和水性涂料最新市場現(xiàn)狀和相關技術路徑的基礎上,遍邀國內知名涂企、研究機構技術負責人對16場報告一一給予點評,將會議學習效果推向了新高潮。本次會議將于本月28日進行重播。
黨的二十大的報告中強調:高質量發(fā)展是全面建設社會主義現(xiàn)代化國家的首要任務,要堅持以推動高質量發(fā)展為主題,并指出要建設現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)體系,堅持把發(fā)展經(jīng)濟的著力點放在實體經(jīng)濟上。涂料行業(yè)作為實體經(jīng)濟中的重要一環(huán),要趁勢而為,抓住當前的創(chuàng)新轉型、綠色發(fā)展的新機遇,力爭在新時代,鑄就新的歷史偉業(yè)!新征程,再出發(fā),中國涂料行業(yè)綠色高質量發(fā)展的巨輪必將乘風破浪、揚帆遠航。
中國涂料工業(yè)協(xié)會副秘書長齊祥昭在總結時表示,歐洲涂料學院(中國)第五屆國際涂料前沿技術研修會到此結束,感謝各位領導的關注,感謝專家的專業(yè)點評。此外,歡迎各位涂料界同仁參加4月份舉辦的中國涂料大會以及8月份舉辦的上海國際涂料博覽會。
錢總就主旨演講和下午所討論的水性涂料的內容進行了小結,分享了自己的體會。
第一個主旨演講,Wentzel博士介紹了他們研究所的一個大項目Perfecoat,專門研究生物基涂料的原材料。介紹了生物基的基料、生物基的填料和生物基的顏料;生物基替代的前提是——質量&性能,這點很重要,國外也曾經(jīng)出現(xiàn)過所謂的“漂綠——greewanshing”技術(就是偽“綠色”),不能為了生物基而生物基,很值得我們借鑒;采用酶化學技術(發(fā)酵技術)來制備各種組分;生物基顏料——就是天然色素,天然著色劑;最后談到涂料行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的下一個目標任務:從空氣中捕獲CO2,制備丙酮,再衍生出其他化合物,很值得期盼。
第二個主旨演講,Apiz博士重點介紹了生物基的水性丙烯酸分散體和PUD。他指出生物基的分散體(乳膠)原料主要有:醇類、多元醇,衣康酸,蓖麻油;蓖麻油改性PUD和多相結構(核殼)的丙烯酸乳膠;提出了兩個觀點,很重要:①生物基含量>50%,②價格不高出20%;并給出了產(chǎn)品的應用實例和性能對比。
水性涂料的第一個演講,介紹了水性涂料的下一代創(chuàng)新路線。這篇演講的高度較高,從可持續(xù)發(fā)展的角度談了一些原則性的考慮因素,具體來講就是要減碳、降低能耗、降低廢料、回收使用、再生原料、提高性能、人類健康、提高生產(chǎn)效率,循環(huán)經(jīng)濟——綜合考慮。我對此的體會是,發(fā)展水性涂料是一個綜合性的目標,不單是用水替代溶劑,必須全面衡量。例如功能化涂料能否實現(xiàn)水性化?另外他明確了水性體系包括三方面——乳膠、水分散體、水溶液。
第二個演講,重點介紹了單組分水性丙烯酸金屬涂料的基料——早期抗黏連性。
其中,有幾個數(shù)據(jù),希望大家在開發(fā)水性金屬防腐涂料要記住,還是很有啟發(fā)的:
1)水性金屬防腐涂料的市場占比:輕防腐15%、中防腐5%、重防腐1%。
2)水性金屬防腐涂料重點是在C1~C3環(huán)境下使用(國內有些企業(yè)宣稱可在C4,甚至C5環(huán)境下使用,要慎重)。
3)采用了多相體系(核殼結構),實現(xiàn)性能的平衡,特別是快干性和防腐性之間的平衡。
4)采用了共焦激光顯微鏡研究了涂膜干燥動力學。 第三個演講,重點論述了快干和濕膜開放時間短的矛盾平衡。
有理論,有分析,有實際。這是非常好的一篇演講,也是本人收獲最大的一個演講。其中:
1)提出了預測(計算)濕膜流動的公式。
2)演講對濕膜厚度、固體分、黏度進行了分析和平衡,從而開發(fā)出三代產(chǎn)品。從加入親水高Tg聚合物→疏水聚合物→疏水核殼聚合物+親水樹脂,最終解決了濕膜開放時間太短而造成的涂膜弊病。
第四個演講,重點介紹了一種水性環(huán)氧體系使用的超性能固化劑(一種疏水型水性胺固化劑)ECA。加入到水性環(huán)氧涂料中后,可以省去使用環(huán)氧硅烷(附著力促進劑)、防閃銹顏料,使用片狀顏料即可達到高性能。
第五個演講,介紹了一種待有機官能團的硅烷,作為附著力促進劑,在2KPU、1K丙烯酸、2K環(huán)氧和富鋅底漆中的應用,包括氨基硅烷、環(huán)氧硅烷和脲基硅烷。
第六個演講,介紹的是高支化乙烯酯乳膠在建筑涂料中的應用。利用叔碳結構屏蔽生成的酯基,提高耐水解性。用新癸酸使碳原子鏈更長,實現(xiàn)叔碳的鏈增長。結果是疏水性提高、彈性增加(可用作屋面涂料)、改善耐水白性。其可以作為共聚單體,提高乳膠漆的性能。
第七個演講,談了12個對水性分散體的新要求。介紹了幾種水性涂料用生物基基料,PUD和ACD,用于乳膠漆。 其中比較感興趣的有:PUD——不含TEA、不含錫催化劑、不含胺(氨)中和劑(用KOH),這才是制備低氣味乳膠漆的正確途徑;采用碳化二亞胺固化PUD(而不是只為了合規(guī)而用異氰酸酯)。
最后一篇演講,介紹了水性醇酸涂料中用HPC(高性能催干劑)代替鈷催干料。這是非常好的思路,也是提高水性涂料性能的正確做法。其中提到,
1)水性醇酸的成膜機理是:聚集成膜+交聯(lián)固化(C—C鍵);
2)光是靠聚集成膜,存在很多縫隙,防護性能不好,只有采用交聯(lián)提高涂層致密度;
3)HPC是一種Fe-N絡合物。 總之,非常感謝每一位演講者,給我們在開發(fā)水性涂料過程中帶來了新的理念、新的技術、新的進展。
讓我們共同努力,腳踏實地,一步一個腳印,為涂料行業(yè)的綠色化、可持續(xù)發(fā)展做出新的貢獻!
最后也感謝本次會議的主辦方——中國涂料工業(yè)協(xié)會和文森公司,感謝同聲傳譯,謝謝大家的參與!
謝謝!
主要介紹了水性醇酸樹脂的高性能催化劑測試結果。這些工作主要著眼于水性醇酸涂料的耐候性研究,并將此性能與一些相關的丙烯酸基準進行比較,研究了我們所看到的一些性能的作用原理以及它如何影響這些材料的實際應用,著重介紹了用于這些工作的水性樹脂和催化劑。
醇酸樹脂可通過物理和化學交聯(lián)固化,化學交聯(lián)的氧化反應在很大程度上受到用于固化涂層的催化劑和催干劑的影響。這類催化劑一般有兩類材料,一種為之前慣用的羧酸鈷,另一種為高性能催化劑,此也是本次報告的重點,它不會對人類健康產(chǎn)生影響,環(huán)境友好。本次測試了5種不同的水性聚合物,以丙烯酸乳液作為基準配方,比較了4種是市售的醇酸乳液(包括短油度、中油度、聚氨酯改性材料)在使用鈷催化劑和使用高性能無鈷催化劑下的性能。結果表明,添加高性能無鈷催化劑的醇酸產(chǎn)品的干燥時間更具優(yōu)勢,硬度值相當,耐擦洗/洗刷性更佳,耐污性得到改善,具有出色的抗黏連性、耐候性、耐腐蝕性。最后解釋了這些性能提高的反應機理。
點評專家:劉憲文(中國涂料工業(yè)協(xié)會技術專家工作委員會常委、信和新材料股份有限公司技術總監(jiān))
點評內容:醇酸樹脂涂料是目前涂料品種中應用歷史最為悠久、應用范圍非常廣泛,是典型的可持續(xù)性發(fā)展的產(chǎn)品。但是由于醇酸涂料耐久性較差而嚴重制約其的進一步應用,可見,研發(fā)使用壽命長久的醇酸樹脂涂料具有非常重要的意義,對進一步拓展該類涂料的應用非常關鍵。美利肯利用無鈷高性能催化劑對醇酸進行選擇性催化干燥,實現(xiàn)了增強水性醇酸涂料耐久性的目標。報告指出,所制備的水性醇酸涂料,各項性能優(yōu)越,達到或超過了傳統(tǒng)水性丙烯酸樹脂涂料的性能。報告比較了傳統(tǒng)鈷催干劑和高性能催干劑對醇酸涂料作用過程和化學機理。這項性能非常值得關注。
報告聚焦于使用可再生原料分散體和混合物面臨的挑戰(zhàn)。目前隨著時代的進步,市場對于供應鏈提出了新的要求。報告中列舉了多種生物基成膜物(PUD、聚酯、丙烯酸共聚物等),可應用于木器、內外墻、屋頂、織物、金屬、塑料涂料等多種領域。
其中Synthopol公司旗下PUD4-1是一種基于可再生原料的產(chǎn)品(含有可再生原料為25%),可提供良好的耐化學性、低VOC、良好的硬度等。隨著對于可再生原料及性能的關注,該公司又相繼開發(fā)了可再生原料占比更高的PUD4-2(35%)、PUD4-3(50%),并保持原有性能。而加入不同比例的可再生原料(36%、51%)的丙烯酸分散體,其與石化基產(chǎn)品性能相當,硬度方面更具優(yōu)勢。
此外報告中還介紹了不含三乙醇胺或不含胺的可用于DIY涂料的生物基成膜物,丙烯酸/醇酸改性體系的機理和物化性能,達到低烘烤溫度的實現(xiàn)途徑,碳二亞胺的交聯(lián)改性,H12MDI和IPDI用于聚氨酯分散體后的性能對比等。
點評專家:閆福成(中國涂料工業(yè)協(xié)會技術專家工作委員會副主任、艾仕得涂料系統(tǒng)大中國區(qū)交通運輸涂料產(chǎn)品總監(jiān))
點評內容:Synthopol公司的Rolf Simon博士在報告中對于分散體和基于再生原料的單體、混合物的使用以及所面臨的挑戰(zhàn)進行了清晰的描述。特別是供應鏈問題、可持續(xù)發(fā)展問題、化學品法規(guī)限制等都要做通盤考慮??上驳氖牵F(xiàn)在已經(jīng)找到了一些方案,正在進入實施階段。Rolf Simon博士列舉了和生物基相關一些成膜物比如PUD、丙烯酸分散液、PUD改性的生物油、脂肪族PUD改性聚酯、醇酸改性丙烯酸體系以及碳二亞胺交聯(lián)的聚脲分散體、氫化MDI、IPDI的聚氨酯分散體等,其可制備出低溫交聯(lián)產(chǎn)品,制備單組分或雙組分的體系,都具有良好性能。此報告具有很好的參考價值。
水性裝飾和防護涂料的主要要求之一是高耐水性和耐濕性。VeoVa乙烯基酯是生產(chǎn)用于各種環(huán)境友好水性涂料的疏水性膠乳的理想共聚單體。這些乙烯基酯單體是真正的多功能單體,因為它們可以很容易地通過自由基聚合與乙酸乙烯酯和丙烯酸單體發(fā)生反應。作為新癸酸、新壬酸和2-乙基己酸的乙烯基酯,這些不同的單體Tg涵蓋了-36~70 ℃的范圍。其高度支化的疏水結構的加入在許多方面強化了乳膠性能和最終應用性能,特別是在穩(wěn)定性、耐久性、附著力以及防水和耐堿性方面。這使它們成為生產(chǎn)用于高戶外耐性涂料的乳液聚合物的理想共聚單體。用支化乙烯基酯改性的丙烯酸聚合物表現(xiàn)出更高的耐堿性、非常好的且持久的防水性以及改進的干濕附著性。需要這些特性的典型應用實例包括木材著色劑、外墻仿石涂料、防腐涂料和彈性屋頂涂料。
點評專家:李效玉教授(北京化工大學)
點評內容:剛才大家聽到的是關于叔碳酸乙烯酯所參與的乳液共聚合所獲得的共聚物乳膠及其特性的報告。報告中主要講述了新癸酸乙烯酯,這種結構的單體主要是由于其含有叔碳酸基,因叔碳酸基的空間作用以及碳原子數(shù)非常大,具有非常好的抗水解性能,同時還具有非常好的耐水性,因此可以與丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醋酸乙烯酯等進行共聚,來設計合成所需要的涂料成膜物。另外,屬碳酸乙烯酯中,除了新癸酸類的外,還有新壬酸類,由于順碳酸基的結構不同,其均聚物的玻璃化轉變溫度也不同,最低可達-40 ℃,最高可至70 ℃,因此可根據(jù)實際需求,在配方中添加叔碳酸乙烯酯類單體,來參與共聚合,制備所需性能的共聚物乳膠,從而制備水性涂料。我們國內現(xiàn)在也有生產(chǎn)叔碳酸乙烯酯類的廠家,有些涂料企業(yè)也已經(jīng)開始用添加叔碳酸乙烯酯來提高水性涂料的耐水性等。
功能性有機硅烷在我們的產(chǎn)品中重要存在,生物基醇加入后可以改善碳足跡,介紹低聚環(huán)氧硅烷,產(chǎn)品黏度較低,可以用作活性稀釋劑。
介紹了三種相關產(chǎn)品,各有特色,在應用過程中,雙組份聚氨酯技術,通過配方做展示,看看功能性有機硅烷怎么提升功能。設計了幾個模塊化的體系,應用更加簡單,涵蓋了測試場景,控制黏度,促進交聯(lián),使用大約10%的餾分。測試體系中,得到了一組不同的涂料體系。
作為附著力促進劑,在2KPU,1K丙烯酸,2K環(huán)氧和富鋅底漆中的應用,包括氨基硅烷,環(huán)氧硅烷和脲基硅烷,效果不錯,抗腐蝕性強,效果可持續(xù),耐老化性強。
點評專家:朱延安 中國涂料工業(yè)協(xié)會技術專家工作委員會常委
點評內容:該報告主要介紹了高性能水性涂料賦能者有機硅氧烷產(chǎn)品。有機硅氧烷產(chǎn)品的分子結構主要由三部分組成,功能基團,如氨基、環(huán)氧基、乙基、異氰酸基、甲氧基、脲基、巰基、聚硫基等,它與樹脂通過化學鍵相連;鏈接基團,鏈接功能基團與硅原子;烷氧基硅烷基團,該基團在無水時是非常穩(wěn)定的,遇水會水解成硅醇,能與基材中的氧化物或氫氧化物形成很好的結合??梢宰鳛槎喙δ苤鷦┯糜谒院透吖毯苛?,促進附著、偶聯(lián)或者交聯(lián)作用,提高水性涂料和高固含涂料的性能,增強其使用壽命。
MP 200作為A-187的升級產(chǎn)品,分子中的環(huán)氧基團具有很高的活性,克服了A-187不能用于單組份的缺陷,是非常好的附著力促進劑和交聯(lián)劑,也可以作為活性稀釋劑。作為A-1100的升級產(chǎn)品e-free 1100,分子中還有氨基,克服了老產(chǎn)品的缺陷,不產(chǎn)生乙醇,可以100%替代原有產(chǎn)品,是優(yōu)異的附著力促進劑和交聯(lián)劑。Y-11699是一款雙硅氧烷基氨基硅氧烷,改善儲存穩(wěn)定性。A-1524CF是一款脲基硅氧烷,不含氨基甲酸酯。DRI是一款疏水性硅氧烷樹脂乳液,不含VOC,可與水性乳膠和分散體混溶,在常溫下可以形成彈性膜,具有非常好的熱穩(wěn)定性。
在實際應用中,環(huán)氧基硅烷MP200和脲基硅氧烷A-1524CF可以明顯提升水性聚氨酯和丙烯酸體系的濕膜和干膜的附著力和抗腐蝕能力,顯示出優(yōu)異的相容性、耐久性和高效性。氨基硅烷e-free1100和水性硅氧烷樹脂提供優(yōu)異的高熱穩(wěn)定性高性能環(huán)氧配方,對鍍鋅鋼板具有非常的防護能力。
水性環(huán)氧樹脂被大量使用在涂料行業(yè),VOC排放是行業(yè)關注的問題。工具型環(huán)氧樹脂分散體,可以提供優(yōu)異的防腐性能,和多種固化劑配合,選擇了多種固化劑來實驗。配置了高性能的底漆,PVC是28%,做性能測試后,特性能顯現(xiàn)出來。
- EPI-REZTM Resin 6521-WH-56:屬于通用型- 快干、附著力強、防腐性能好、配方廣泛、不需要GHS的特殊標識、漆膜半光可做底面漆;
- EPI-REZTM Resin 6531-WH-57: 一款獨特型樹脂- 附著力強、防腐性能好、不需要GHS的特殊標識,其特別性能是耐沖擊性和柔韌性好;
- EPI-REZTM Resin 7723-W-53: ZVOC epoxy dispersion 零VOC的環(huán)氧分散體及適合不同的底材。
重點介紹了一種水性環(huán)氧體系使用的超性能固化劑(一種疏水型水性胺固化劑)ECA。加入到水性環(huán)氧涂料中后,可以省去使用環(huán)氧硅烷(附著力促進劑)、防閃銹顏料,使用片狀顏料即可達到高性能。
點評專家:王 健 中國涂料工業(yè)協(xié)會技術專家工作委員會常委
點評內容:Dominique女士就是基于瑞士工具模塊化設計的概念進行考量不同市場需求及各樹脂不同的性能,做到了客戶定制(Tailormade),報告例舉了3款樹脂。
除了基料樹脂設計外,水性固化劑也是非常重要的考量,報告特別闡述了ECA固化劑設計的優(yōu)勢——減少特殊添加劑和顏料的需求;穩(wěn)定的長久附著力;較長的罐中壽命便于施工及不需添加昂貴的環(huán)氧硅烷附著力促進劑而降低配方成本。該報告通過模塊化設計的理念達到客戶定制需求,非常值得我們涂料配方設計師參考。
10年前,我們就開始設計新的聚合物,用于裝飾涂料領域,也就是三代不同基料的聚合物。當前,水性化是涂料的一個趨勢,涂膜對比中,溶劑型產(chǎn)品和水性產(chǎn)品過程不同、效果也不同。
濕邊問題是常見的涂裝問題,導致了本課題的理論研究,提出了一個預測(計算)濕膜流動的公式,奧查德的公式描述了涂料的整體流平性,涂層的厚度和黏度來計算,變量是溶劑的蒸發(fā),重點講了快干和濕膜開放時間短的矛盾。濕膜開放時間太短(表干太快),會帶來許多涂膜弊病。對濕膜厚度、固體分、黏度進行了分析和平衡。
開發(fā)了三代產(chǎn)品。從加入親水高Tg聚合物---疏水聚合物----疏水核殼聚合物+親水樹脂,最終解決了問題。其他涂層的性能也相當好,能達到醇酸PU的水平,下一代產(chǎn)品做純丙烯酸樹脂,第二代產(chǎn)品中,延長施工時限,提升硬度,流平有了新的挑戰(zhàn)。第三代性能更好,施工流暢,性能出眾,適合室內外應用。
點評專家:朱延安 中國涂料工業(yè)協(xié)會技術專家工作委員會常委
點評內容:該研究重點的方向是水性裝飾涂料施工性能的提升,主要研究的內容是水性涂料施工的開放時間問題。由于水性涂料具有優(yōu)良的環(huán)保特性和可持續(xù)發(fā)展特性,使得水性涂料的發(fā)展備受關注,但水性涂料本身的特性(多相:樹脂分散在水中)與油性涂料的特性(均相:樹脂溶解在水溶劑中)決定了其成膜過程的不同而出現(xiàn)施工開放時間短的缺陷。
對于開放時間有三種不同的定義,一種是“刷痕”開放時間,即刷痕可消失的時間;一種是“濕邊”/“搭接”時間,即搭接施工時可無縫流平的時間;一種是“十字叉標記”時間,即修復十字叉的再流平時間。決定涂料施工開放時間的是涂料的“流平力剩余”??偼苛狭髌搅ζ渲饕獩Q定于涂膜干燥過程中涂料濕膜厚度h和涂料粘度η的變化。
涂料流平力剩余就是涂料徹底干燥時的流平力與任意時間流平力的差值。延長開放時間的挑戰(zhàn)在于降低涂料干燥過程中粘度的增加,常規(guī)的丙烯酸分散體涂料的施工開放時間大約在7分鐘,而溶劑性涂料的施工開放時間大于30分鐘。根據(jù)溶劑性涂料的特性——高分子樹脂是溶于溶劑中的,為了延長施工開放時間,可以通過將親水聚合物溶解在水中,而不是分散在水中,從而改善涂料施工開放時間。這是第一代產(chǎn)品。但這樣會出現(xiàn)新的問題,如涂料的抗粘連和早期耐水性和差。為了解決該問題可以通過親水聚合物與氣干醇酸聚氨酯結合進行改善。這個是第二代產(chǎn)品,有非常好的抗粘黏性和早期耐水性,硬度也很高。但有出現(xiàn)黃變的新問題。只適合室內。同時在第二層施工時施工開放時間變得異常的短。
為了解決新的問題,通過合成全丙烯酸體系的疏水核親水殼的新型樹脂,該樹脂除了可以很好解決施工開放時間外,為純的聚丙烯酸酯樹脂,同時可以將生物基含量提高至78%,具有非常好的最低成膜溫度和玻璃化溫度的平衡。
Chintankumar Patel的報告重點在于金屬防護涂料和單組分丙烯酸基料的話題。他表示,金屬防護涂料用量不大,但呈增長態(tài)勢,歐洲和北美在金屬涂料的使用量上也在穩(wěn)步增加。在金屬涂料領域,根據(jù)ISO的規(guī)定將防護等級分為C1至C5級,數(shù)字越高,對涂料的防護等級要求越高,另外,Chintankumar Patel還介紹了判斷水性涂料功能好壞時的評估標準,如好的黏著力、抗污能力、障礙屬性等,當然,有了標準,如何做呢?比如設計屬性均衡的顆粒,一系列干燥動力學分析等。他最后總結,丙烯酸分散顆粒經(jīng)過定制,以顯示更快的干燥速度;實現(xiàn)的性能和干燥時間的平衡;先進的分析有助于指導設計過程。如此,才有機會制造高質量的水性金屬涂料。
點評專家:王?。ㄖ袊苛瞎I(yè)協(xié)會技術專家工作委員會常委)
點評內容:報告比較實事求是,在工業(yè)防護涂料領域水性涂料僅占5-10%,增長空間很大,長期的預期水性涂料在工業(yè)防護領域可以占到30-40%,但挑戰(zhàn)也很大的。
水性防護涂料技術廣泛,該篇報告集中于丙烯酸分散體水性涂料在工業(yè)防護涂裝的一般防護領域C1-C3應用環(huán)境下的研究,并抓住影響丙烯酸分散體水性涂料成膜物的主要因素,包括玻璃化轉變溫度(Tg)、成膜助劑、增塑劑、粒子形態(tài)及干燥固化條件等進行了詳細研究。
在工業(yè)防護領域的涂料,要充分平衡涂膜干燥固化速度(生產(chǎn)效率)和防腐性能的關系,當然還要特別關注環(huán)保低VOC。該研究主要集中在改善丙烯酸分散體粒子的形態(tài),既軟、硬核粒子相復合來達到干燥固化速度(既效率)和附著力(防腐性能)的平衡,并提出了相應的粒子形態(tài)平衡模型。而且先進的分析測試手段引導并驗證了其設計過程。
Andre van Linden表示,阿克蘇諾貝爾通過能源轉換、高效過程、溶劑排放、循環(huán)解決方案四個領域減少碳排放。過去幾年提到的許多減少碳足跡和改善健康、安全與環(huán)境狀況的優(yōu)先事項可能會導致采用水性涂料,但需要在水性涂料的開發(fā)中邁出下一步,比如考慮在產(chǎn)品生產(chǎn)的整個生命周期中考慮環(huán)保問題,以確保我們可以更廣泛地使用它們并滿足更嚴格的規(guī)范。我們公司的理念也是“人類、地球、涂料”,將水性涂料作為未來的重要路線之一。為了實現(xiàn)我們的目標,我們需要轉變處理能源、原料和材料的方式。在我們參與的研究聯(lián)盟中,我們研究了幾種新方法,以更有效的方式制造涂料,并增加新的功能,從而生產(chǎn)出客戶需要的產(chǎn)品。除了行業(yè)已經(jīng)完成的所有工作外,新的見解和技術有助于以多種方式減少、再利用/回收和再生原材料和產(chǎn)品。只有當整個鏈條上的學術界、初創(chuàng)企業(yè)、供應商、直到客戶和廢物處理商共同努力,才能找到解決方案,朝著使用和制造可持續(xù)發(fā)展涂料的新方式邁出重要的幾步。
點評專家:申亮(江西科技師范大學教授)
點評內容:水性涂料是低VOCs涂料的主要研發(fā)方向,面對全球氣候變化引發(fā)的環(huán)境危機,各國都設定了碳中和的時間節(jié)點,涂料研發(fā)應考慮整個生命周期內碳排放的最小化,通過本課程可獲得以下啟發(fā),低碳涂料產(chǎn)品不僅要關注成膜物碳足跡的高低,還要從涂料配方、施工方式、干燥方式和使用壽命全方位考慮如何減少碳排放,在設計低碳涂料排放的產(chǎn)品時,要考慮成膜物、助劑、溶劑的碳來源,比如要考慮生物基為原材料的成膜助劑、溶劑等,要考慮到低溫的施工方式來減少碳排放,在涂料低碳發(fā)展過程中,要重視涂料的循環(huán)利用,特別是涂料廢物的再利用,最后通過學習也可以了解到,行業(yè)對于生物基涂料的重視,行業(yè)普遍認可碳14含量的測試來衡量涂料產(chǎn)品中生物機碳含量的百分比。
洪嘯吟教授對上午關于生物基涂料的內容進行了總結和點評。他指出,當前環(huán)境問題日益嚴重,而綠色低碳生產(chǎn)與綠色低碳產(chǎn)品是可持續(xù)發(fā)展的必由之路。綠色低碳涂料產(chǎn)品可分為3個層次:無毒、零VOC或低VOC、綠色低碳,其中減少對大氣的污染,減緩生態(tài)惡化,實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。其中,生產(chǎn)綠色低碳涂料可通過提高涂料各組分的生物基含量、控制涂料全生命周期的綠色低碳兩種途徑來實現(xiàn)。生物基是全部或部分來源于生物質資源衍生材料的材料,生物基產(chǎn)品發(fā)展有利于碳中和目標的達成,有利于緩解氣候變暖和資源缺乏。而生物基含量的確定可以使用C14測量的方法區(qū)分生物基產(chǎn)品和化石基產(chǎn)品。
洪教授在演講中特別介紹了對于涂料行業(yè)而言,涂料各組分的生物基化途徑。其中,成膜物可選用桐油、大漆、淀粉、蓖麻油;溶劑與助劑可選用松節(jié)油、桐油、乙酰丙酸衍生物、生物基乙醇、丙酮及生物基偶極非質子溶劑呋喃。并介紹了“碳足跡”和“碳手印”的概念。他指出增加生物基含量不是目的,可持續(xù)發(fā)展,減少溫室氣體排放才是最終目標。并對未來涂料發(fā)展進行了展望:一是要利用現(xiàn)在生物基原料(乙酰丙酸、衣糠酸、5-羥甲基糠醛、糠醛、呋喃二甲酸等)作為平臺;二是要重新審視有關資源和廢棄物;三是要使用生物化學法——發(fā)酵法制醇;四是對于二氧化碳的利用——聚合與超臨界。
歐洲涂料學院(中國)第五屆國際涂料前沿技術研修會繼續(xù)進行,下午會議由中國涂料工業(yè)協(xié)會副秘書長齊祥昭主持,接下來的會議內容主要圍繞水性涂料展開,將有8位專家依次登場,敬請關注。
來自企業(yè)、高校、科研院所的技術人員觀看歐洲涂料學院(中國)第五屆國際涂料前沿技術研修會的熱情不減,他們的積極參與是會議圓滿成功的重要保障。
Tina Radespiel博士在報告中概述了ALTANA集團下屬4大子公司可持續(xù)性發(fā)展的目標、生產(chǎn)、研發(fā),其在中國和巴西的工廠已經(jīng)實現(xiàn)了零CO2排放。主要介紹了畢克公司生物基助劑產(chǎn)品,指出目前畢克公司已經(jīng)將可持續(xù)性整合到產(chǎn)品的開發(fā)當中,并對現(xiàn)有產(chǎn)品進行可持續(xù)性評估。畢克公司的可持續(xù)產(chǎn)品包括低VOC產(chǎn)品、帶生態(tài)環(huán)保標簽的產(chǎn)品等。制備生物基助劑的關鍵之一,就是原材料的可持續(xù)性,使用生物基原料等,保證產(chǎn)品安全可持續(xù),并首選C14標準測試方法進行生物基碳含量測試,以甄別是否可用、是否為生物基產(chǎn)品。
報告還介紹了BYK的主要幾種產(chǎn)品——生物基CERAFLOUR 1000系列、消泡劑BYK-1740以及部分生物基原材料的性能和應用領域。
點評專家:劉憲文(中國涂料工業(yè)協(xié)會技術專家工作委員會常委、信和新材料股份有限公司技術總監(jiān))
點評內容:大家好,可持續(xù)發(fā)展是當今涂料行業(yè)發(fā)展的主題之一,Tina Radespiel博士的報告為我們講述了ALTANA´s是如何按照產(chǎn)品生命全過程可持續(xù)性發(fā)展理念開展可持續(xù)性產(chǎn)品研發(fā)的。報告明確了什么是生物基產(chǎn)品,指出:“生物基產(chǎn)品全部或部分來自生物來源的材料,不包括嵌入地質構造和/或化石的材料。”BYK圍繞可持續(xù)性發(fā)展要求開發(fā)了包括生物基助劑CERAFLOUR 1000系列、消泡劑BYK-1740等可降解無毒生物基助劑,其中所新開發(fā)的CERAFLOUR 1001具有非常細的顆粒尺寸,以達到最大透明性,而CERAFLOUR 1002表現(xiàn)出最高的消光效率,由于粒徑更大,能夠形成輕微的表面紋理。報告推薦采用C14標準測試方法進行生物基含量測試,還介紹了兩種OECD產(chǎn)品毒性和生物降解性試驗方法。在此,特別感謝Tina博士的精彩分享。
溶劑有助于混合配方中的各種成分,保持穩(wěn)定性和分散性,控制黏度、干燥和固化的速度,從而形成光滑的涂膜表面,是涂料中重要的組分。但其也是VOC和HAP的來源,因此越來越多的法規(guī)禁止使用一些傳統(tǒng)的石化基的溶劑,以減少VOC排放、毒性和降低對人體的傷害。使用水性涂料、粉末涂料和高性能涂料替代傳統(tǒng)溶劑型涂料可達到減低VOC和HAP的目的,但都存在各自的缺點,比如耐久性、適用性、后處理、成本投入、高收縮率等問題。因此使用生物基溶劑制備溶劑型涂料是理想的解決方案。
Anna Zhenova在報告中介紹了兩種生物基溶劑。第一種是乙酰丙酸酯,目前已經(jīng)商業(yè)化量產(chǎn)。它可以從纖維素廢料中提取,能顯著減少溫室氣體排放,安全環(huán)境友好,焚燒無NOx和SOx排放,可生物降解。另一種為Cyrene(二氫左旋糖苷酮),其價格較高,但可從纖維素廢料中提取,是一種綠色合成物,可替代偶極非質子溶劑,不含S和N,無毒性,可溶解多種聚合物,在涂料行業(yè)的應用前景廣泛。
點評專家:李效玉教授(北京化工大學)
點評內容:剛剛聽到的報告是關于生物質涂料用溶劑的介紹,其中有兩個化合物分子,一個是乙酰丙酸酯,另一個是二氫左旋糖苷酮。乙酰丙酸酯的分子結構中有羰基,同時還有酯基,可以對于大多數(shù)涂料樹脂有很好的溶解性。另一個分子是二氫左旋糖苷酮,這個分子的特點是,分子內既含有羰基,又含有分子的醚鍵,同樣是一種非常好的溶解涂料樹脂的溶劑。這兩款溶劑是通過纖維素及其纖維素的廢料,用生物法提取出來的,是環(huán)境友好型的溶劑。我們從事涂料配方設計的工程師不妨試用,看這些溶劑在涂料配方中,對樹脂體系是否有很好的溶解性,以獲得環(huán)境友好型的涂料。
近年來,普遍的可持續(xù)發(fā)展意識、立法以及隨之而來的客戶要求決定著涂料工業(yè)發(fā)展的趨勢。
醇酸樹脂作為本征生物基衍生聚合物的代表,仍然大量存在于許多涂料領域,但它們有著一些固有的缺點。在過去幾十年里,高性能涂料普遍使用石油基原材料生產(chǎn),在保持視覺、防護和其他特殊性能的同時,顯著改善了基材防護,使耐用性持續(xù)更長時間。
長期以來,水性涂料因其某些性能無法與溶劑型涂料媲美而應用受限,但隨著人們對于健康和污染的關注以及立法機構對于VOCs的限制,目前,人們越來越多地開始研究許多化石基組分的潛在替代品。工作集中在用于聚合物(樹脂)合成的新的或改進的生物基單體。其中,最簡單的辦法是直接取代方法,即一種化石基物質被一種相同的來自生物質的物質取代。生物基碳可以通過C14或生物質平衡(BMB)認證進行驗證。此外,許多替代用生物物質已在各種涂料體系中使用和評估,比如聚氨酯改性的水性醇酸樹脂,以琥珀酸為原料制備的聚酯,無雙酚A涂料體系的應用,以及通過生物基的化合物制備一系列聚酯和丙烯酸酸樹脂。對于這些物質在涂料領域的應用,除了性能外,還必須考慮性價比,特別是需要通過準確的生命周期評估(LCA)來證實樹脂和涂料是可持續(xù)發(fā)展的。
點評專家:桂泰江(中國涂料工業(yè)協(xié)會技術專家工作委員會主任委員、海洋化工研究院有限公司總工)
點評內容:Helios樹脂公司是一家百年企業(yè),主要生產(chǎn)涂料用的丙烯酸和聚酯樹脂,現(xiàn)為日本關西涂料的子公司。Martin Ocepek博士介紹了該公司可持續(xù)發(fā)展的途徑,主要有生物質材料、高固體分、水性涂料、生物基的醇酸樹脂、無雙酚A替代方案等,重點介紹以生物基原料制備樹脂產(chǎn)品,如聚氨酯改性的水性醇酸樹脂,提高性能和環(huán)保性;以琥珀酸為原料制備的聚酯,無雙酚A涂料體系用于罐內涂料和卷材涂料,以及通過生物基的衣康酸、丙烯酸、甲基丙烯酸和呋喃化合物制備一系列聚酯和丙烯酸酸樹脂,實現(xiàn)了在木器、卷材、工程機械和馬路劃線等領域的應用。這些對生物質涂料的發(fā)展有所啟示。
分享了涂料淀粉酯的知識。淀粉的作用,和涂料的結合,淀粉的改性,獲得成膜物特性及總結展望。
淀粉主要用在食品領域,淀粉可分為兩種聚合物,直鏈淀粉和支鏈淀粉,不同結構水平的鏡像、顆粒也不同,討論生物聚合物的劣勢和優(yōu)勢。涂料中天然成膜物可獲得性不確定,高分子量的聚合物,通過化學改性可以消除淀粉的缺點。
今天兩種體系介紹,1,降解淀粉,氧化最后得到成品。2,溶劑型淀粉改性,通過反應增加淀粉酶的量。
水性體系合成過程是一個復雜的過程,水性分散體的例子,溶劑型改變不同分子量的研究,取代度差不多,最后降解處理取決于成膜特性,水性分散體共溶劑,隨著鏈長的增加,濃度上升,獲得20%固含量,分析了流變性能。
流變情況,測量驗證了材料的粘彈性,類流體的行為,根據(jù)濃度的不同,附著力表現(xiàn)不同。硬度方面,涂層硬度,隨著鏈長的增加,淀粉酯變得柔軟,調整涂層的硬度,分子量的影響??赡嫖裕苊浨闆r,提供了初始和最終循環(huán)的憑證。
降解酯化改性,流變性獲得無色涂膜,表現(xiàn)出優(yōu)異的附著力,最后溶劑型淀粉酯也顯示出了有前景的結果,性能也不相上下。溶劑型淀粉酯可以獲得市場的認可,未來水性和溶劑型的都能推廣。
點評專家:申亮 江西科技師范大學教授
點評內容:天然淀粉通過降解和酯化兩步,可以改性用于涂料成膜物,介紹了溶劑型電分子和電分子水分散體的固含影響因素,流變性能,在玻璃和鋁板上的附著力。
通過學習,有三點借鑒:
一,根據(jù)成膜物的供應形式和應用要求,選擇原料和工藝。
二,研究構效關系,如通過支鏈的長度調控親水疏水性能,后交聯(lián)提高電分子的硬度和耐性等。
三,通過涂層阻抗測試,表征涂層的耐水性。
現(xiàn)在可以提供的甲基丙烯酸酯產(chǎn)品,具有優(yōu)秀的技術發(fā)展路徑,包括三種單體,部分生物基的甲基丙烯酸酯帶特殊官能度。改變醇組分,增加生物碳的含量,減少碳足跡,是環(huán)保的趨勢,甲基丙烯酸生物基含量認證就此展開。
未來,關注的不僅是生物基,還有單體的減少,有兩個選擇,1,提供直接替換性產(chǎn)品。2,研究了單體的全球變暖潛能值,減少20%GWP,優(yōu)勢超過短鏈的常規(guī)產(chǎn)品。
另外一個方案,擴展解決方案,基于新的原料商用醇類產(chǎn)品,給樹脂帶來新的特性,提升樹脂的性能,開發(fā)4種新甲基丙烯酸產(chǎn)品。新的交聯(lián)劑,韌性更軟,諸多產(chǎn)品提供了不同的需要。
超越生物基,不僅和節(jié)能減排有關,還和土地應用、糧食生產(chǎn)有關,都是和生物基材料有關的問題,將會給行業(yè)帶來新的變化,對產(chǎn)品的開發(fā)產(chǎn)生重大影響。
點評專家:劉仁 江南大學教授
點評內容:贏創(chuàng)以甲基丙烯酸酯系列單體為開發(fā)對象,制定清晰產(chǎn)品開發(fā)計劃:
第一階段,使用技術成熟比較高的生物集成路線,初步降低該系列單體的生物基含量,并且先開發(fā)代替有色單體的生物基產(chǎn)品,也就意味著擁有直接市場。
第二階段,進一步開發(fā)一系列擁有不同特性的生物基甲基丙烯酸酯系列,供樹脂乳液等的性能設計,同時,在儲備第三階段的產(chǎn)品技術,使用循環(huán)回收的MMA用于產(chǎn)品開發(fā),以這個方式減少碳足跡,也就是所謂的超越生物基。
介紹了乙酰丙酸酯衍生物的用處,涂料配方的特性,產(chǎn)品的優(yōu)勢。
石油和天然氣的使用有負面影響,綠色化學的十二原則,促進了生物化學品的進展,乙酰丙酸酯和乙酰丙酸酯縮酮是最值得關注的化學物,有些衍生物,獲得市場選擇。
介紹了生產(chǎn)工藝和過程:乙酰丙酸酯化,不使用轉基因材料,不具有刺激性,不在危險清單中,百分百可再生,獲得了環(huán)保認證,加強產(chǎn)品定位,產(chǎn)品性能需要。根據(jù)碳數(shù)量決定生物基含量,做不到百分百的原因是生物醇難以獲得,努力確保大多數(shù)的產(chǎn)品能超過50%。溶劑的碳足跡數(shù)據(jù),取決于人們怎么看待,使用材料碳當量超過3的情況,對環(huán)境污染較大。
產(chǎn)品會有多種應用,水性配方的關鍵應用,替換掉部分溶劑共溶劑來提升,替代二甲苯取得了好成績,生產(chǎn)和應用設備的清理,清除殘留物,我們的產(chǎn)品有一定的抗菌功效。
成膜助劑實現(xiàn)成膜幫助成膜,比較了四種不同的成膜助劑,LPK的基本特性,苯乙烯丙烯酸樹脂等等,配合其他原料使用,效果最佳。成膜溫度、硬度、抗黏連性,提升成膜效果,相關的比較試驗。
點評專家:劉仁 江南大學教授
點評內容:介紹了生物基平臺分子的乙酰丙酸酯生物溶劑,可開發(fā)碳含量都在50%以上,充分挖掘新產(chǎn)品價值點。
一是通過第三方論證,客觀評判產(chǎn)品可再生碳含量。
二是對新產(chǎn)品毒性、生物降解性,系統(tǒng)評測,消除消費者擔心。
三是以應用為導向,系統(tǒng)挖掘乙酰丙酸酯生物溶劑,替代石化品,不僅包括使用性能,還包括了工藝過程。
Gregor Apitz表示,Alberdingk Boley公司注意到生物基材料的需求正快速增長,并分析了消費者在購買環(huán)保材料時的喜好。他演講的重點放在了幾款生物基產(chǎn)品的技術指標和試驗表現(xiàn)上,一是裝飾涂料ALBERDINGK CO-PUD 1,他表示,新型基于生物的蓖麻油PUD具有優(yōu)異的耐濕擦洗性能,氣味低于其他生物基油漆,適用于標準油漆配方和防腐劑且具有積極的道德方面,因為它不與糧食作物競爭;二是金屬涂料產(chǎn)品ALBERDINGK REN AC 1,Gregor Apitz從原材料的角度、法律法規(guī)的角度以及市場角度對這款產(chǎn)品所需要的生物基原料進行了分析,比較全面地解釋了生物基涂料在制備方法、市場表現(xiàn)以及技術難點等方面所面臨的優(yōu)勢以及劣勢。
點評專家: 閆福成(中國涂料工業(yè)協(xié)會技術專家工作委員會副主任、艾仕得涂料系統(tǒng)大中國區(qū)交通運輸涂料產(chǎn)品總監(jiān))
點評內容:Gregor Apitz博士做了非常好的報告,闡述了生物基涂料的進展和現(xiàn)狀,生物基原料的來源有限,所以無法大規(guī)模產(chǎn)能,生物基含量固然重要,但碳排放也很重要,最后,市場營銷上使生物基涂料有特別標識亦很重要。
Alexander Wentzel介紹了四方面內容,一是他所供職的單位,挪威科技工業(yè)研究所。二是實現(xiàn)更加可持續(xù)的涂料工業(yè)路徑;三是重點介紹了PERFECOAT項目;四是對涂料行業(yè)的展望。Alexander Wentzel的觀點明確,他認為生物基涂料是有希望的,是朝陽產(chǎn)業(yè),同時他通過市場規(guī)模、預計增長規(guī)模等數(shù)據(jù)佐證了自己的觀點。Alexander Wentzel認為,生物基涂料的組分構成是使一款涂料被稱為生物基涂料的根本,因此,PERFECOAT項目應運而生,這個項目的目標是將涂料中的生物基組分提高至25%以上,從而降低污染,其中包括工業(yè)木器和裝飾涂料,PERFECOAT項目進程過半,投入500萬歐元,在這個項目的眾多合作伙伴中,挪威科技工業(yè)研究所除了協(xié)調各方工作以外,還負責生物基化合物的生產(chǎn)、化學改性和安全問題的研究。另外,Alexander Wentzel特別提到了海藻鹽酸,這是挪威科技工業(yè)研究所研究和提取這種物質已經(jīng)經(jīng)歷了20年,目前研究所可以從海藻中提取也可以通過微生物的方式進行生產(chǎn),此后,Alexander Wentzel從技術方面介紹了海藻鹽酸的制備方法和研究進展以及其他生物質基料的生產(chǎn)與制備的過程和方法。
點評專家:桂泰江(中國涂料工業(yè)協(xié)會技術專家工作委員會主任委員、海洋化工研究院有限公司總工)
點評內容:來自一家歐洲最大的獨立研發(fā)機構SINTEF的Dr. Alexander Wentzel,他的的報告主要介紹了四個歐盟項目,三個與涂料相關的,海洋防污涂料、防腐涂料、生物質涂料,還有一個利用二氧化碳制備化學品的項目,以減少碳排放為目標。
重點介紹了PERFECOAT PROJECT(May 2021-April 2024)基于生物質原料開發(fā)用于木器和裝飾涂料新技術,形成具有競爭力的產(chǎn)業(yè)鏈,有歐盟7個國家,12個機構共同承擔,有大學、科研機構和公司,產(chǎn)學研的融合。項目通過生物發(fā)酵制備藻朊酸,以此原料進一步制備涂料用的基體樹脂、填料、顏料(一個紅色顏料,很有意思)、功能的助劑,并進行了評價,取得了一些有價值的實驗結果,項目完成會可喜成果,項目24年完成。
對咱們如何開展生物質的研究有借鑒,政府政策的制定、研究機構研究方向的確定、產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向等都有參考意義。
文森集團涂料業(yè)務副總裁Sonja Schulte博士在隨后的致辭中表示,如果沒有涂料,世界不會像現(xiàn)在一樣。涂料無處不在,必不可少。涂料的挑戰(zhàn)在不斷增加,因此新體系的開發(fā)永遠不會停止?,F(xiàn)在,國際涂料行業(yè)中最熱門的一個主題是生物基和水性涂料。我們與中國涂料工業(yè)協(xié)會和文森公司的專家一起提供獨家的課程,很多公司的領先專家的演講旨為您帶來工作靈感。祝大家學習愉快。
中國涂料工業(yè)協(xié)會名譽會長孫蓮英首先致辭,她表示,歐洲涂料學院(中國)國際涂料前沿技術研修會,便是中國涂料工業(yè)協(xié)會聯(lián)手國際知名出版集團德國文森共同打造的一座集專業(yè)培訓、研修和前沿技術論壇為一體的國際高端平臺。在黨的二十大開局之年,我們再次精心籌劃,以“綠色低碳,創(chuàng)新未來”為主題,首次將生物基涂料和水性涂料兩大熱門專題聯(lián)合同臺演繹,邀請來自歐洲知名科研院所以及國際知名公司的16位專家學者,帶來16場前沿技術和實際解決方案精彩報告;同時,特別邀請了洪嘯吟老師、錢伯容老師等10位國內權威專家學者精彩點評,并以中英文雙語頻道網(wǎng)絡直播精彩呈現(xiàn),打造了一臺跨地域、跨時空的互聯(lián)互通的技術盛宴!
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