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涂料产业依靠新材料促进产业升级 加速转型

发布时间:2013-12-29 阅读:47
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怎样使建筑物外墙在日益严重的环境污染侵蚀下依然光鲜如新?怎样使高压电线在极端天气尽量避免跳闸?怎样让汽车玻璃防尘又防雾?……这些与每个人生活息息相关的问题,都可以在复旦大学材料科学系周树学教授团队研发的新型自清洁涂层材料中找到新的解决方案,从而研发出了一种新型的“自清洁”涂料。

  据周树学介绍,作为一种新型的功能涂料方向,自清洁涂层材料的研究兴起于本世纪初。目前,实际自清洁应用效果最好的是光催化二氧化钛纳米粒子,对于此种涂料的研发也比较成熟。“但这种材料仍有不足。”为此,周树学团队又研发出了一种超双亲有机无机杂化自清洁涂层材料。这种涂层材料采用了有机无机杂化粘结剂,在实际使用中,有机物的分解能够暴露二氧化钛纳米粒子,而无机物的存在则支撑纳米粒子,防止脱落,从而延长了涂层的寿命。

  无独有偶。近日,中山职业技术学院梦之队的参赛作品《空调散热片铝箔用SiO2纳米粒子改性含氟丙烯酸超疏水涂料的研制》在“第一届全国大学生高分子材料创新创业大赛”,荣获大赛二等奖,并获得2万元创业技术投资资金。

  据了解,由于这种涂料应用了新材料,它能够提高空调热交换器的热工性能和铝箔的散热效率。据中山职业技术学院王俊老师介绍,空调散热片铝箔用超疏水涂料是一种新型功能材料,它克服了空调散热片铝箔因为未使用憎水涂料而产生的上述诸多问题,提高了空调热交换器的热工性能和铝箔的散热效率。本项目最大创新、科学性以及先进性之处在于,首先通过自由基溶液聚合制备含氟丙烯酸树脂,然后采用物理共混的方式加入SiO2纳米粒子以改善涂料的超疏水性能、机械性能以及耐热性能等性能,并首次应用于空调散热片铝箔表面。

  长期以来,中国涂料制造业走的是低成本、价格战、恶性竞争的路线,外资企业凭借强大的资本、技术大势入侵,挤压国内涂料企业市场,导致市场日渐萎缩。要打破这一局面,就要加快产业结构调整,使传统涂料制造业逐步向高附加值产业转移。所幸目前新材料技术的创新应用为传统涂料产业调整转型带来了曙光。

  变则通达

  广东鸿昌化工有限公司、湖南湘江涂料集团有限公司等大批涂料企业都成功实现了新材料在传统涂料制造业的创新应用,产品质量与功能实现了飞跃式发展,产品附加值由中低端转向高端。

  “穷则思变,变则通,通则达。”用这句话来概括传统涂料制造企业转型之路再合适不过。

  鸿昌化工紧紧围绕绿色环保的发展战略,依靠科技创新,推出了一系列绿色环保、技术领先的生态涂料产品,比如主持的“三连续涂膜网络的单组份室温交联水性工业涂料”项目获国家“十五”863计划新材料技术领域批准立项,开启了民营企业主持国家高技术研究开发计划的先河,这也是涂料行业首家应用新材料技术攻克产业关键技术的涂料企业。此外,鸿昌化工还利用纳米新材料技术攻克了一个一个环保关键技术。

  鸿昌化工技术负责人向记者介绍,我国生产涂料的企业达1万余家,产量占全球涂料产品的40%左右。我国国内涂料企业大多数为中低端产品,技术含量少,产品附加值低。

  而与我国形成鲜明对比的是欧美涂料企业。由于技术含量高,其产品长期占据高端市场,以不足30%产量分得了全球80%的利润。像立邦、多乐士在民用涂料领域占据了将近30%的市场,且大多为高端市场;而PPG、佐敦等则占据了工业漆大部分高端领域,其利润之高另国内涂料企业望其项背。

  此外,湘江涂料也不断应用新材料技术加速高端转型。近年来,湘江涂料新材料从研发到应用取得了突出的进步,以汽车涂料、工业涂料、特种涂料为代表的新材料开发取得长足发展,技术水平在各个领域具有比较优势,产品形成一定规模,具有较强的市场竞争力。也正是因为在新材料技术取得的巨大发展,湘江涂料今年9月份当选为湖南省新材料产业协会常务副会长单位。

  巧借东风

  新材料产业作为当今科技和经济发展中最为活跃的产业领域之一,呈现出产业关联度高、经济带动力强、发展潜力大的特点,成为促进经济快速增长和提升企业、地区竞争力的源动力。目前,从国家到地方政府,都给予新材料产业大力的扶持,传统制造企业完全可以借助新材料产业,实现跨越发展。

  在日前举办的新博会上,工信部原材料司副司长高云虎透露,“十二五”期间,我国新材料产业预计总产值达2万亿元,年均增长率超过25%。到2020年,新材料产业将成为国民经济先导产业。“十二五”期间,将建立稳定的财政投入机制,设立新材料产业发展专项资金,加大对新材料产业的扶持力度。建立健全投融资保障机制,鼓励和支持民间资本投资新材料产业。到2015年要建立起具有一定自主创新能力、规模较大、产业配套齐全的新材料产业体系。

  新材料产业的发展也加快了涂料应用新材料的步伐,此外国家也推动涂料新材料技术应用。比如2012年,国家工业与信息化部发布了《新材料产业“十二五”发展规划》,被列为发展重点之一的“先进高分子材料”包括:功能性高分子材料,大力发展环保型高性能涂料、长效防污涂料、防水材料、高性能润滑油脂和防火隔音泡沫材料等品种;利用纳米粉体材料研发高端涂料,高性能环氧树脂应用风力发电等。

  此外,2013年7月5日,工信部发布的《新材料产业标准化工作三年行动计划》提出,制定和发布环境友好型涂料以及功能性化学品等一批重点产品标准,完成测定方法、通用技术条件、应用规范等配套标准制修订。

  当今世界,科技革命迅猛发展,新材料产品日新月异,产业升级、材料换代步伐加快。新材料技术与纳米技术、生物技术、信息技术相互融合,结构功能一体化、功能材料智能化趋势明显,材料的低碳、绿色、可再生循环等环境友好特性倍受关注。而我国涂料产业也意识到高端突破的紧迫性和重要性,因此也频频借力新材料技术,加快新材料在低碳、绿色环保、高性能等方面的运用,其中像纳米技术在涂料中的应用最为广泛。

  国外在纳米涂料的研究开发和产业化方面起步较早,美国研究开发成功并已进行产业化的有具有随角异色性的豪华轿车面漆、军事隐身涂料、绝缘涂料等,另外,还开展了光致变色涂料纳米sio2与有机颜料的结合、透明耐磨涂料、包装用阻隔性涂层等纳米涂料的研究。日本则在静电屏蔽涂料、光催化自清洁涂料的研究开发方面取得了成功并实现了产业化。

  但是在国内纳米涂料的发展,主要集中在改善建筑外墙涂料的耐候性和建筑内墙涂料的抗菌性方面。纳米涂料因为其原材料纳米tio2、sio2、zno等材料价格较高,所以总价格仍居于高位,这也限制了它的广泛使用。

  纳米技术为涂料工业的发展提供了一个难得的发展机遇,具有十分广阔的市场前景。

  纳米涂料改善涂料的耐候性、电磁性、力学性能、抗菌性和大气净化性能,比如国内涂料企业利用纳米技术研发了抗菌防霉涂料、光催化涂料、自洁涂料、纳米材料改性水性聚氨酯防腐蚀涂料等产品。此外,纳米技术大量应用到环境友好型功能性涂料上。

  水性聚氨酯是以水为分散介质替代有机溶剂的环境友好型材料,以其制备的涂料广泛用于轻纺、皮革、木器、塑料、建筑、造纸、汽车和工业维护等领域。但是,由于水性聚氨酯分子中引入了亲水基团,在耐水性、耐溶剂性、耐候性、干燥速度等方面表现欠佳,限制了它的应用范围。

  为了满足人们对环境友好型功能性涂料的需求,通过对水性聚氨酯进行分子结构设计、复合改性、合成工艺和成膜技术改进等方法,制备出特殊性能的水性涂料以应对市场需求,如在分子尺度上进行多元醇分子设计,或将特定分子结构或者元素引入多元醇来改变大分子主链结构,或在微观尺度上进行纳米复合改性,或在成膜过程引入特定官能团进行交联改性等多种方法来提升水性聚氨酯涂料的功能。通过功能化设计制备的功能型水性聚氨酯涂料具有一般通用型水性聚氨酯涂料所不具备的性能,如阻燃、防腐蚀、防霉杀菌、防涂鸦、透明隔热等特殊性能。

  不过,有业内人士坦言,涂料企业要继续发展,技术、人才以及资金是必须要解决的问题,但目前很多国内涂料企业在这方面存在着很大的困难和问题。技术问题实际上就是人才问题,像鸿昌化工、合众化工主要采用产学研结合方式解决,目前已取得良好效果。而在资金问题上,政策支持无疑也是最为重要的。但不管怎么说,新材料技术的应用逐步走向成熟,将会提高我国涂料的技术含量、附加值,有力促进产业转型升级。

 

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