水性高固含无溶剂工业防腐涂料产品全生命周期的环保分析
我国是涂料生产和消费大国,统计数据显示,2016年我国涂料产量达到1899.78万t,其中溶剂型涂料占50%左右。溶剂型涂料以有机溶剂作为分散介质,主要包括烃、酮、醇、酯以及醚等。有机溶剂极易挥发,产生挥发性有机化合物(VOC)。有些VOC会产生光化学烟雾,是近几年大气雾霾的主要诱因之一。因此,严格控制涂料生产、涂装过程中的VOC排放,加快开发不用或少用有机溶剂的涂料,实现从传统涂料向绿色涂料的转型,实现涂料生产以及涂装过程的绿色化和清洁化,是涂料产业的发展方向。
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我国的环保新政与绿色产品战略
中国在实施制造强国战略第一个十年的行动纲领“中国制造2025”中,绿色发展也已成为基本方针之一。创新发展、绿色发展已成为涂料行业“十三五”产业规划的指导思想。为了加快涂料行业绿色转型(即向水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料和辐射固化涂料转型),我国近几年出台了一系列法律法规和标准。2016年4月4日,国务院办公厅印发《贯彻实施质量发展纲要2016年行动计划》,首次提出“开展含挥发性有机物涂料质量标准提升行动”。
欧美发达国家政府制订环保法规,制造厂商和许多民间团体自觉兴起绿色环保运动。欧盟于1992年通过第EEC880/92号条例出台了“生态标签”体系进行绿色产品认证,对产品认证中的VOC、含硫气体以及重金属含量进行了限定。美国不同州对涂料的VOC进行不同的限制。中国于1998年正式实行中国环境标准认证,简称“中国绿标”。该认证产品将建筑涂料纳入认证范围,但工业防腐与重防腐涂料均未纳入认证体系。2016年,我国启动了《绿色产品评价涂料》标准的编制工作,该标准由全国涂料和颜料标准化技术委员会牵头承担,计划于2017年完成。在该标准中,对绿色涂料产品特性做如下定义:在全生命周期过程中,符合环境保护要求,对生态环境和人体健康无害或危害极小、资源能源消耗少、品质高的涂料产品。表1列举了绿色防腐涂料产品的环保、施工特点及其在腐蚀防护领域的应用。
表1 绿色防腐涂料的特点及其在腐蚀防护中的应用
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水性工业涂料技术
2.1水性工业涂料面临的挑战
水性工业涂料最常见的有水性环氧涂料、水性丙烯酸涂料、水性聚氨酯涂料,水性氟碳涂料以及水性无机富锌涂料。与传统的溶剂型涂料相比,水性涂料在配方设计、生产以及施工的过程中仍然存在不少挑战:①复杂多相体系;②需要乳化剂、消泡剂;③对颜填料和底材润湿难;④水性环氧的适用期难以判定;⑤较差的流平和流挂性;⑥成膜性能受天气、施工工艺影响大。水性工业涂料体系由于配方设计、通风不良、温度不均、稀释比过大等因素影响,涂料在施工后漆膜表面会产生针孔、缩孔、流挂以及闪锈等缺陷(如图1所示),给其施工工艺控制带来相当大的挑战。
图1 水性工业漆常见漆膜缺陷
2.2水性工业涂料施工特性
水性涂料一般需要在≥5℃的条件下贮存和运输,低于该温度会产生冻融问题,即使温度重新回升,涂料状态已是不可逆的了。水性涂料在施工过程中需要良好的通风条件,对环境的温度和湿度也都有严格的要求,通常要求温度≥10℃,湿度≤80%;在施工环境不能满足时需要进行强制通风和加热。这些无疑增加了水性涂料在运输、贮存以及施工过程中的能耗。
2.3水性工业涂料的环保特性分析
水性工业涂料由于极低的VOC排放特性,已经在部分领域替代了溶剂型防腐涂料。。此外,为了引领行业的健康发展,降低环境污染,中国集装箱行业协会全体协会会员单位于2016年签署了VOC治理自律公约。《公约》的核心内容主要体现在“三个统一”:统一“禁油推水”,统一有关的技术标准、规范;统一接受违约监管与处置。这些标准和公约为水性工业涂料的发展提供了新的契机。但是,在发展水性涂料的过程中,也要面对新的问题:(1)国内公司由于树脂乳化技术不完善造成产品质量不稳定,而国际公司的产品价格又偏高,造成水性涂料原材料价格偏高;(2)水性涂料涂装需要特定的涂装工艺设备,需要额外增加投资成本;(3)水性涂料在考虑降低VOC排放的同时,需要全面研究计算在设备改造、贮存运输以及通风烘烤方面的能耗;(4)水性涂料在生产、施工过程中产生的废水中含有有机共溶剂和乳化剂,在后期处理过程中难分离,会污染水与土壤,所以在生产和施工过程的废水处理也是非常大的挑战。因此,在推广和发展水性工业涂料的过程中一方面要继续优化和提升水性工业涂料产品的性能,使之达到能与溶剂型涂料相同或接近的水平,另一方面,要谨防对水性工业涂料的过热追捧,使大量投资涌向水性涂料,造成中低端水性涂料产能过剩,带来新的资源消耗和环境污染。
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高固含/无溶剂工业涂料技术
3.1高固含工业防腐涂料
高固含涂料....
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