在當今環保意識日益增強的時代,塗料行業正經歷著深刻變革,水性塗料憑藉其環保優勢,成為市場矚目的焦點。2025年,水性塗料行業在技術創新與市場拓展方面取得了顯著進展,不過也面臨著諸多挑戰。從市場數據來看,其應用範圍不斷擴大,市場規模持續增長,預示著廣闊的發展前景。但與此同時,技術瓶頸和應用限制等問題,也在一定程度上制約著行業的進一步發展。
《2025-2030年全球及中國水性塗料行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出,水性塗料近年來備受關注,然而,在發展過程中也面臨一些技術難題。由於親水性基團的加入,漆膜在形成時,非均相間的相互交聯固化會導致漆膜在耐水性、耐腐蝕性等方面表現不佳,塗層還容易出現閃銹、針孔等問題。隨著應用場景變得更加複雜,水性塗料在使用標準和品質要求上也面臨更大挑戰。目前,研發高性能水性防腐塗料,提升施工性能以適應更多施工環境,成為水性塗料研究的關鍵方向。
環氧樹脂是水性環氧塗料的主要成膜物質,其結構中的極性官能團使其對基材有較強附著力。為提升水性環氧塗料性能,主要從以下幾方面進行改進。一方面,添加阻隔性材料延長腐蝕因子的腐蝕路徑,比如石墨烯納米材料。石墨烯的二維片層結構能延緩金屬腐蝕,但它的導電性和疏水性存在缺陷。經過結構修飾後,它能更好地分散在水性環氧塗料中,有效提升塗層的耐蝕性。除石墨烯外,像改性蒙脫土、修飾後的 \(SiO_{2}\) 助劑等也被應用到水性環氧塗料中,增強其性能。另一方面,加入功能性助劑解決漆病問題,如添加有機鋅螯合物類型的閃銹抑制劑提高防閃銹性,加入消泡劑改善消泡和光澤度。此外,對主要防腐成分進行改性,像用鉬酸鋅改性防鏽顏料磷酸鋅,能進一步增強塗料的防腐性能。
水性無機富鋅塗料的成膜物質通常是無機矽酸鹽,其交聯固化過程是活性矽酸與鋅粉、鐵原子絡合,使漆膜與鋼結構表面緊密結合。當前研究主要以鉀、鋰及鈉矽酸鹽為成膜物質,並對其進行改進。例如,通過製備高模數矽酸鉀成膜物質,復配聚二甲基矽氧烷分散體,可有效改善塗料的耐水性能。利用還原氧化後的石墨烯改性,能顯著提高塗層的耐腐蝕性。還有將電氣石粉引入成膜物質,或者合成新型有機成膜物質矽丙乳液加入無機矽酸鉀溶液中,都能製備出性能更優的水性無機富鋅塗料。
水性丙烯酸樹脂塗料的主鏈結構決定了它具有良好的化學穩定性,常被用作面漆塗層。在改性研究方面,主要通過改變乳液組分、引入功能性助劑來提高塗料的交聯反應性和交聯密度。比如採用有機矽改性丙烯酸酯乳液,加入水性助劑,能使塗層在硬度、附著力等方面表現出色。添加改性後的納米氧化鋁顆粒、利用二氧化矽納米粒子與丙烯酸酯類單體聚合,都可以有效改善水性丙烯酸樹脂塗料的性能。
水性聚氨酯塗料因優異的耐候性常用於面漆塗層,但雙組分水性聚氨酯塗料固化時,固化劑與水的副反應會產生二氧化碳氣體,影響膜的外觀和性能,還限制了復塗增加膜厚。為解決這些問題,主要採取納米粒子填補縮孔、自修復破損塗層、改變合成原料等方法。例如,通過特定原料製備水性聚氨酯乳液,加入硫酸鋇等助劑改善防水性能;將環氧樹脂基水性多元醇與多異氰酸酯混合,加速交聯反應,提升塗料在耐衝擊、附著力等方面的性能。
儘管水性塗料在研究上取得了不少成果,但在大型鋼結構橋樑行業,它還未能實現規模化應用。
鋼結構橋樑所處環境惡劣,對鋼材防護等級和塗料耐蝕標準要求極高。橋樑的腐蝕常發生在焊縫、孔隙等部位,容易出現點蝕、應力腐蝕等現象,這就要求塗料必須滿足這些特殊部位的防腐需求。
水的特性使得水性塗料在應用時存在一些問題。與有機溶劑相比,水的蒸發潛熱大、表面張力大等,導致水性塗料對環境溫濕度敏感,施工窗口窄,對基材清潔度要求高,固化期間還易閃銹。現代鋼橋製造周期長,這進一步限制了水性塗料在鋼橋行業的應用。
隨著鋼結構橋樑的發展,水性塗料面臨更多挑戰。鋼橋設計體量增大、跨度增加,施工時需要投入更多配套資源;架設環境愈發複雜嚴苛,對塗料耐蝕性和塗層配套體系的腐蝕環境等級要求更高;鋼橋製造周期有限,塗裝施工期限緊張,對水性塗料的施工性能要求也相應提高。
2025年,水性塗料行業在技術研發上成果豐碩,各類水性塗料在性能改進方面均取得一定突破。但不可忽視的是,目前部分水性塗料在應用防腐等級上仍不及溶劑型塗料,產品質量參差不齊,在鋼結構橋樑等複雜應用場景中還存在諸多限制。對於鋼結構橋樑行業而言,水性塗料要實現規模化應用,塗料開發者需緊密結合鋼橋實際生產製造需求,加大對全配套水性塗層體系性能和應用的研究力度,重點攻克高腐蝕環境下的塗料性能難題,提高水性塗料的施工性能和適應性。 展望未來,隨著技術的持續創新和對應用研究的深入,水性塗料有望憑藉其環保優勢,在更多領域實現廣泛應用,推動塗料行業向綠色環保方向大步邁進。
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