我國涂料行業(yè)常用顏料及應(yīng)用

我國涂料行業(yè)常用顏料及應(yīng)用

對于不同行業(yè)的客戶來說，涂料種類的花和色是完美的。每年要使用大量的著色顏料、防銹顏料、體質(zhì)顏料和特殊顏料,紅、黃、藍(lán)、白、黑、綠,多彩繽紛,既有無機(jī)顏料,又有有機(jī)顏料;有天然顏料,也有合成顏料。實(shí)踐證明,除樹脂合成技術(shù)及品質(zhì)決定涂料質(zhì)量外,顏料的選擇和使用是提升涂料品質(zhì),滿足多個(gè)領(lǐng)域客戶要求的關(guān)鍵問題之一。筆者對我國涂料行業(yè)使用面廣、量大的無機(jī)顏料,特別是對鈦白粉、鉛鉻系顏料、氧化鐵系顏料這三大類產(chǎn)品作一概述,介紹其現(xiàn)狀特別是品質(zhì)現(xiàn)狀及與國際先進(jìn)水平的差距,并提出一些建議和想法。1中國有機(jī)材料的質(zhì)量狀況與主要差異1.1汽車用顏料的性能要求顏料在涂料中是主要原材料,以無機(jī)顏料為主,其中鈦白占首位,也用一些耐候性優(yōu)異的有機(jī)顏料,特別是紅、藍(lán)色顏料等。涂料對顏料的品質(zhì)要求隨涂料品種、使用要求不同而有差異,一般而言,品質(zhì)優(yōu)異的涂料用顏料應(yīng)具備以下各種性能:(1)良好的分散性。在制造涂料時(shí)顏料能很好分散到涂料基料中,研磨分散時(shí)能較快達(dá)到所要求的細(xì)度標(biāo)準(zhǔn)。涂料在貯藏過程中不易再集聚、沉底,制成的漆膜外觀平整光滑;(2)優(yōu)良的耐光性及耐候性。經(jīng)過表面處理的金紅石型鈦白和鉻黃、鉬鉻紅均具有較好的耐候性;(3)優(yōu)良的耐熱性。特別是高溫烘烤漆,烘烤后不能變色,耐高溫涂料必須使用耐高溫?zé)o機(jī)顏料;(4)耐溶劑性。無機(jī)顏料絕大部分沒有問題,耐溶劑差的有機(jī)顏料在強(qiáng)溶劑中要溶解、滲色;(5)耐酸性、耐堿性。有些顏料不耐酸,不能用在接觸酸性介質(zhì)的環(huán)境;有些顏料不耐堿,不能用在接觸堿性物質(zhì)的場合;(6)耐其它化學(xué)品。有些涂料用于防腐蝕及接觸某些化學(xué)品,必須保證顏料也要適應(yīng)該環(huán)境;(7)顏料的混用性。有些顏料比重相差太大,在涂料中常出現(xiàn)分層,漆膜浮色、發(fā)花;有些顏料相互發(fā)生化學(xué)反應(yīng),不宜混用;(8)顏料的毒性。含鉛、汞、鎘等重金屬的顏料不能用于配制玩具漆等。出口的機(jī)械設(shè)備、工程機(jī)械等對涂料的毒性、對環(huán)保要求十分嚴(yán)格,特別是出口到歐美、日本等發(fā)達(dá)國家產(chǎn)品所用的涂料,嚴(yán)禁使用含重金屬顏料。汽車用涂料,尤其是高級轎車面漆對顏料的品質(zhì)要求特別嚴(yán)格,外觀要求美觀、豐滿、長時(shí)間日曬雨淋不變色、不失光,要有優(yōu)異的遮蓋力、耐水、耐溶劑性及耐烘烤性等,汽車用顏料的品質(zhì)代表了顏料品種的最高水平。卷鋼涂料要求耐腐蝕、耐粉化、耐熱、耐化學(xué)品、防火、防潮濕等,對選用顏料也有相應(yīng)的要求。此外,航空航天、軍工、車輛、建筑、船舶、防腐、各種金屬表面涂料、防火漆、耐高溫漆、熒光漆等對使用顏料的品質(zhì)都有不同的要求。1.2國產(chǎn)無機(jī)顏料與國外知名品牌產(chǎn)品對比分析和我國涂料工業(yè)相似,雖然我國已經(jīng)成為世界無機(jī)顏料的制造中心和消費(fèi)大國,但是和世界先進(jìn)水平相比,我們還沒有成為無機(jī)顏料制造強(qiáng)國,差距還很大。業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,目前我國各類無機(jī)顏料普遍存在技術(shù)水平低、低檔產(chǎn)品過剩而高檔產(chǎn)品嚴(yán)重不足的現(xiàn)象。雖然我國許多顏料品種在數(shù)量上在全球市場占有較大份額,但由于產(chǎn)品質(zhì)量和品種規(guī)格與國外知名品牌產(chǎn)品對比尚有較大差距,缺乏競爭力,技術(shù)含量低。附加值低,我國顏料企業(yè)的利潤較低。筆者在天津燈塔涂料從事生產(chǎn)、研發(fā)和技術(shù)管理工作近40年,并在中日合資汽車漆生產(chǎn)廠和日本關(guān)西涂料專家共事8年,生產(chǎn)轎車用OEM汽車漆。深深地體會到,國產(chǎn)無機(jī)顏料只能在中、低檔涂料中應(yīng)用,由于品質(zhì)上的差距,在汽車、船舶、集裝箱、航空航天、工程機(jī)械、鐵路橋梁、重點(diǎn)工程、特種涂料等高端產(chǎn)品中使用得較少,特別是要求高裝飾、耐久性好、防腐蝕性能好的外用涂料。經(jīng)過試驗(yàn)、篩選,不得不使用進(jìn)口顏料、國際知名品牌產(chǎn)品,但同類進(jìn)口顏料價(jià)格要比國產(chǎn)的貴得多。此外,國產(chǎn)無機(jī)顏料大多為通用型,品種少天津燈塔涂料有限公司生產(chǎn)顏料也有半個(gè)多世紀(jì)了,然而,技術(shù)裝備落后,物耗能耗高,產(chǎn)品檔次不高,結(jié)構(gòu)不合理,生產(chǎn)規(guī)模不大,不能節(jié)約生產(chǎn)、清潔生產(chǎn)、安全生產(chǎn),經(jīng)濟(jì)效益低下。和國際一流的顏料制造商無法相比,下面以鈦白、鉻系顏料、氧化鐵系顏料為例,分別介紹。1.2.1鈦白粉1.2.1.我國鈦白粉產(chǎn)品品質(zhì)與產(chǎn)品質(zhì)量現(xiàn)狀涂料對鈦白粉品質(zhì)要求主要是耐候性、遮蓋力、分散性、白度、光澤等。色漆中所用的顏料以無機(jī)顏料為主,鈦白粉占首位。據(jù)報(bào)道,我國鈦白粉生產(chǎn)廠除攀鋼錦州鈦業(yè)公司為氯化法外,其余均采用硫酸法。長期以來,我國硫酸法鈦白粉生產(chǎn)技術(shù)差異不大,工藝類似,產(chǎn)品同質(zhì)化現(xiàn)象比較嚴(yán)重,大多是中低檔通用型產(chǎn)品。近幾年來,通過與科研院所、大專院校產(chǎn)學(xué)研合作,采用新技術(shù)、新工藝,提高了技術(shù)水平,并加快了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐,集中力量對市場前景好、技術(shù)含量高的產(chǎn)品進(jìn)行研制和開發(fā),在提高產(chǎn)品檔次和附加值等方面取得了一些進(jìn)步。如山東東佳集團(tuán)的SR-236、攀鋼集團(tuán)重慶鈦業(yè)的R-244、中核華原鈦白粉的R-215、濟(jì)南裕興化工的R-818、錦州鈦業(yè)的CR-501、江蘇太白的ZR-940、ZR-960和攀鋼集團(tuán)鈦業(yè)的PTA-120等產(chǎn)品代表了我國鈦白行業(yè)產(chǎn)品的新水平。此外,一些企業(yè)正在研制開發(fā)金紅石型水性涂料鈦白和塑料級專用品種,我國鈦白粉行業(yè)的品種結(jié)構(gòu)正在向多樣化、高尖端產(chǎn)品發(fā)展。目前,國內(nèi)金紅石型鈦白粉生產(chǎn)廠家已超過10家,質(zhì)量不斷提高,其中攀鋼集團(tuán)重慶鈦業(yè)、中核華原、濟(jì)南裕興、江蘇太白、攀鋼錦州鈦業(yè)、南京鈦白、山東東佳金虹公司的產(chǎn)品品質(zhì)均處于行業(yè)領(lǐng)先水平。應(yīng)該清醒地看到,由于資金、技術(shù)、產(chǎn)品競爭力等因素的制約,我國金紅石型產(chǎn)品的發(fā)展仍然滯后,遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足涂料工業(yè)發(fā)展的要求,與國際上85%～90%為金紅石型鈦白粉比例相比差距很大。1.2.1.國內(nèi)外鈦白粉質(zhì)量指標(biāo)的對比試驗(yàn)作為鈦白粉的主要用戶在關(guān)注技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí),更關(guān)注標(biāo)準(zhǔn)中沒有列出的產(chǎn)品的關(guān)鍵性指標(biāo)、品質(zhì)的穩(wěn)定性、產(chǎn)品適應(yīng)性、配套兼容性、耐久性和環(huán)保安全性等,用戶滿意度是衡量產(chǎn)品品質(zhì)的重要標(biāo)準(zhǔn)。與國際先進(jìn)水平的主要差距如下:(1)關(guān)于鈦白的品種分類及標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)是使用者關(guān)注的問題之一,但是用戶更注重產(chǎn)品的實(shí)際應(yīng)用。二氧化鈦現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn):GB1706-1993《二氧化鈦顏料》;現(xiàn)版國際標(biāo)準(zhǔn):IS0591-1:2000《色漆用二氧化鈦顏料一第1部分:規(guī)格和試驗(yàn)方法》?，F(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)已被修訂,2003年完成報(bào)批?，F(xiàn)行的國際標(biāo)準(zhǔn)IS0591-1將涂料用鈦白分為金紅石型和銳欽型兩大類,五個(gè)等級。全世界35家主要鈦白生產(chǎn)商推出了600多個(gè)牌號,用于涂料的有375個(gè),占62.5%。375個(gè)牌號中,金紅石型占77%,銳欽型占23%,R型鈦白粉占絕對優(yōu)勢。未處理的銳鈦型、處理的銳鈦型及未處理的金紅石型三個(gè)等級的實(shí)際用量只占涂料用鈦白總量的1%。這說明國外涂料工業(yè)基本上不用銳鈦型鈦白和未處理的金紅石型鈦白。筆者在中日合資汽車漆生產(chǎn)廠和日本關(guān)西合作8a,汽車漆用電泳底漆、中涂層、面漆等幾乎全部使用日本石原、帝國等制造商提供的金紅石型鈦白粉。面漆用鈦白粉對耐候性要求更高,價(jià)格更貴。日本根據(jù)表面處理劑成分和二氧化鈦含量來分類(JISK5116-1973),不處理的銳鈦型為1類,用Al、Si處理的為2類,用Al、Si、Zn或Al、Si處理的為3類,用Al、Si處理、TiO2含量82%以上的為4類。而美國則根據(jù)耐久性來分類,分為:I類,易粉化的銳鈦型(TiO2含量94%以上);Ⅱ類,中等抗粉化的金紅石型(TiO2含量92%以上);Ⅲ類,中等抗粉化的金紅石型(TiO2含量80%以上);Ⅲ類,高抗粉化的金紅石型(TiO2含量80%以上),適用于有優(yōu)異耐久性和保光性的外用涂料。著名制造廠的產(chǎn)品樣本,除列出該公司參照的國際標(biāo)準(zhǔn)或本國標(biāo)準(zhǔn)外,還列出了每個(gè)牌號和實(shí)際應(yīng)用性能有關(guān)的多項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo),以及每個(gè)牌號的適用范圍、業(yè)績、使用指導(dǎo)及建議等,這正是涂料廠家實(shí)際需要的內(nèi)容,涂料制造商可以通過試驗(yàn)論證,選擇使用多種用途的鈦白,節(jié)省時(shí)間,少走彎路。眾所周知,國外著名品牌的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)才是品質(zhì)的最高標(biāo)準(zhǔn)。(2)與國際先進(jìn)水平品質(zhì)T方面的主要差距國產(chǎn)鈦白粉因質(zhì)量原因不能滿足涂料高端市場和特種涂料等要求,很難進(jìn)入國內(nèi)外高檔鈦白粉市場。目前,高檔市場被杜邦、美禮聯(lián)、科美基、石原等世界大生產(chǎn)商壟斷。主要差距在:國外企業(yè)以光學(xué)性能好、遮蓋力、消色力、耐候性、分散性優(yōu)異的金紅石型鈦白粉為主,其中又以經(jīng)過表面處理的鈦白粉居多,并有各種專用鈦白粉產(chǎn)品。國內(nèi)產(chǎn)品難以保證,高檔鈦白粉暫時(shí)還要依賴進(jìn)口。涂料是鈦白粉大用戶,根據(jù)各行各業(yè)和不同涂料用戶的要求以及國內(nèi)外鈦白市場質(zhì)量價(jià)格和變化,幾十年來鈦白粉的應(yīng)用試驗(yàn)從未間斷過。2006年,為了保證產(chǎn)品質(zhì)量,降低成本,提高經(jīng)濟(jì)效益,筆者曾對出口到香港的白膠玉磁漆等品種所用的鈦白粉重新進(jìn)行篩選,以達(dá)到性價(jià)比更加合理的目的。選用了14種國內(nèi)外鈦白粉用同一配方進(jìn)行制漆試驗(yàn),重點(diǎn)考核分散性、光澤、耐粉化性、耐候性等,設(shè)想價(jià)位較低的國產(chǎn)R型鈦白粉替代價(jià)位較高的進(jìn)口R型鈦白粉。試驗(yàn)結(jié)果表明,國產(chǎn)R型鈦白粉目前仍未達(dá)到國際先進(jìn)水平,特別是耐粉化性、耐候性見表1。外購或使用國外知名企業(yè)的產(chǎn)品。雖然鉛鉻黃含重金屬鉛,隨著環(huán)保要求越來越高,玩具漆、鉛筆漆、出口儀器、機(jī)械用漆等嚴(yán)禁使用含鉛顏料,但是由于其性能和價(jià)格方面的優(yōu)勢,有機(jī)黃顏料、釩酸鉍顏料等暫時(shí)在我國還不能完全代替它,在涂料行業(yè)鉛鉻黃將繼續(xù)占有市場。我國仍然是鉛鉻系顏料的主要消費(fèi)市場,是世界鉛鉻系顏料低檔及初級產(chǎn)品的重要貢獻(xiàn)者。據(jù)報(bào)道,近年來我國鉛鉻系顏料企業(yè)加大了技術(shù)進(jìn)步的步伐,紛紛采用新技術(shù)、新工藝,集中力量對市場前景好、技術(shù)含量高、附加值高的產(chǎn)品進(jìn)行研究和開發(fā),不斷提升產(chǎn)品的檔次和附加值。同時(shí),進(jìn)一步貼近市場和用戶,從過去注重檢測產(chǎn)品通用指標(biāo),到現(xiàn)在重視產(chǎn)品的適用性、實(shí)用性、耐久性等用戶所追求的品質(zhì)要求,以滿足顧客需求,讓用戶滿意。1.2.2.鉛鉻黃顏料用總體而言,由于技術(shù)水平不高,特別是表面處理技術(shù)的應(yīng)用差距很大,難以生產(chǎn)出高檔次、高品質(zhì)產(chǎn)品,經(jīng)濟(jì)效益也很低。鉛鉻黃顏料可以用二氧化硅或銻化合物、稀土化合物進(jìn)行表面處理,提高其耐光、耐熱和化學(xué)穩(wěn)定性。筆者曾在合資企業(yè)使用過汽巴精化公司產(chǎn)品的鉛黃顏料,價(jià)格在50～60元/kg左右,是國產(chǎn)產(chǎn)品的幾倍。實(shí)踐表明,經(jīng)表面處理過的無機(jī)鉛鉻系黃顏料(康納鉻黃GMX-15-SQ、GMXH-25-SQ、1.2.2鉻系顏料1.2.2.汽巴精化的鉛鉻紅鉛鉻黃顏料色澤鮮艷純正,遮蓋力強(qiáng),黃色色譜齊全,綠色又多以鉻黃同藍(lán)色顏料配制而成,用途很廣。經(jīng)過表面處理的鉻黃耐候性可提高至4～5級,有些品種已用在耐曬要求很高的汽車、工程機(jī)械上。天津燈塔涂料現(xiàn)用黃、綠色顏料仍然是以鉛鉻黃、鉛鉻綠為主,其用量僅次于鈦白粉。燈塔涂料鉛鉻黃用量約350t/a、鉛鉻綠300t/a、鉬紅100t/a左右,主要使用本廠產(chǎn)品,使用在各類涂料產(chǎn)品和各個(gè)領(lǐng)域,基本上能滿足中、低檔產(chǎn)品和一般用戶的要求。需要特殊功能的黃、綠色顏料及有機(jī)顏料需GMXH-35-SQ和GMXH-45-SQ等,號碼越小代表綠光越大,號碼越大代表紅光越大),耐光性能達(dá)到藍(lán)羊毛尺8級,耐候性達(dá)到灰尺4級,耐二氧化硫、耐溶劑。汽巴精化的鉬鉻紅(AAH-3-SQ,MLH-75-SQ等)有很好的遮蓋力,容易分散,耐候性和色飽和度都很高,能滿足微型轎車、卡車、工程機(jī)械等要求。為了給卡車配套黃色涂料,用戶要求價(jià)廉物美。筆者曾用國產(chǎn)鉛鉻黃和韓國、德國、荷蘭、汽巴精化等不同產(chǎn)地的產(chǎn)品制漆試驗(yàn),結(jié)果表明,國產(chǎn)鉛鉻黃經(jīng)紫外線照射2h后,嚴(yán)重失光和變色,而進(jìn)口產(chǎn)品基本上不失光、不變色,為了保證質(zhì)量滿足汽車廠的品質(zhì)要求,我們不得不使用進(jìn)口名牌產(chǎn)品。值得可喜的是,國內(nèi)鉻系顏料生產(chǎn)企業(yè)包括國有、民營、合資等多種所有制企業(yè),通過技術(shù)引進(jìn),自主創(chuàng)新,加快了新技術(shù)、新產(chǎn)品開發(fā)和推廣應(yīng)用的步伐,對易分散、耐溫、耐候、高著色強(qiáng)度等進(jìn)行研究,形成自主核心技術(shù),不斷提升企業(yè)的核心競爭力,已經(jīng)取得了一些成效。重慶江南化工有限責(zé)任公司和日本菊池色素株式會社合資建立了重慶菊池化工有限公司采,用日本技術(shù)生產(chǎn)高光澤、高耐光性的包膜鉛鉻黃和鉬鉻紅,產(chǎn)量達(dá)到3500t。用重慶菊池生產(chǎn)的鉬鉻紅和汽巴精化、美國產(chǎn)品制成的丙烯酸聚氨酯漆、氨基烘烤漆進(jìn)行對比,在保色、保光等方面均達(dá)到國外先進(jìn)水平,已正式在汽車漆、大橋漆、工程機(jī)械漆中使用。江蘇雙樂化工顏料有限公司、江蘇泰州中建實(shí)業(yè)公司等也生產(chǎn)包膜鉛鉻黃、鉬鉻紅,經(jīng)過試驗(yàn)篩選,耐高溫、耐光鉛鉻黃已經(jīng)成功地用于環(huán)氧防腐漆中,制成的涂層有較好的耐堿、耐酸、耐化學(xué)藥品性能,達(dá)到用戶的品質(zhì)要求。鉛鉻系黃顏料暫時(shí)還不會退出市場。但是,隨著環(huán)保要求進(jìn)一步嚴(yán)格,總有一天會被淘汰。各國科學(xué)家正致力于這方面的研究,找到更合適的代用品,現(xiàn)在這些代用品的價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于鉻系顏料,涂料用戶接受比較困難。1.2.3氧化鐵系顏料1.2.3.氧化鐵系涂料在鋼結(jié)構(gòu)防腐底漆和面漆中大量使用氧化鐵紅。天津燈塔涂料有限公司使用鐵紅約500t/a,用于各種防銹底漆和面漆也使用云母氧化鐵、鐵黃、鐵黑、透明氧化鐵紅、透明氧化鐵黑等生產(chǎn)各種用途的涂料。和鉛鉻黃一樣,天津燈塔涂料有限公司基本上使用自己生產(chǎn)的氧化鐵系顏料,一般能滿足中、低檔涂料品質(zhì)要求。云母氧化鐵和透明氧化鐵紅、鐵黑等需要外購,甚至進(jìn)口。1.2.3.國外氧化鐵品質(zhì)主要表現(xiàn)為現(xiàn)在,我國氧化鐵行業(yè)跟國外先進(jìn)水平相比還有相當(dāng)大的差距。國際著名氧化鐵公司生產(chǎn)向大型化、高度自動化、精細(xì)化發(fā)展,檢測水平和工藝控制能力極高,最先進(jìn)的企業(yè)已實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、遠(yuǎn)程控制。雖然我國氧化鐵系顏料2006年產(chǎn)量已達(dá)到68.52萬t,但品種單一,質(zhì)量檔次不高,有競爭力、有品牌影響力的產(chǎn)品甚少。初級品、大路貨產(chǎn)品充滿市場,而高檔、具有特殊功能的微細(xì)化、顆?；?、色漿化、無毒、耐熱型品種很少,高技術(shù)含量、高性能、高附加值的新材料發(fā)展緩慢,導(dǎo)致企業(yè)低成本、低價(jià)格、低效益、低水平運(yùn)營,企業(yè)后勁不足。雖然我國氧化鐵產(chǎn)品在產(chǎn)量上躍居前列,但產(chǎn)品檔次及質(zhì)量與世界著名制造商還有較大差距,企業(yè)科技投入不足,自主開發(fā)能力弱,各類高檔品的專利權(quán)和新品均掌握在國外著名企業(yè)手中。國外氧化鐵行業(yè)始終以最大限度地滿足客戶需要為目標(biāo),不斷拓展應(yīng)用領(lǐng)域,朝著多功能的方向發(fā)展新品種,這就是我們和國外先進(jìn)水平的最大差距。中國涂料產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展對鐵系顏料提出了更高、更新的要求。如需要低吸油量、高強(qiáng)度;通過加工或添加助劑后易分散、難沉淀、耐高溫、耐腐蝕等。2世界平均顏料生產(chǎn)中心涂料工業(yè)的高速發(fā)展給顏料工業(yè)帶來了機(jī)遇和挑戰(zhàn)。我國將成為世界無機(jī)顏料制造中心,與涂料一樣,是僅次于美國的世界第二大生產(chǎn)國。然而,我們是世界涂料、顏料生產(chǎn)大國,而不是強(qiáng)國,離世界強(qiáng)國差距甚遠(yuǎn)。筆者建議重點(diǎn)抓好以下工作:3.1產(chǎn)品的質(zhì)量要求應(yīng)該穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量,改善產(chǎn)品性能,特別是用戶關(guān)注的關(guān)鍵性能和指標(biāo)、品質(zhì)的穩(wěn)定性、環(huán)保