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水性钢结构涂料的应用和发展趋势

来源:涂料与油墨-中国版 发布时间:2022-05-05 787
化工涂料油墨树脂颜料、填料助剂溶剂其他生产设备涂装设备/环保设备实验室检测设备 会客室
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——中国水性涂料产业战略联盟秘书长徐小东访谈

随着我国近年的高速发展,无论是大型基础建设还是房地产建设都在各地有序展开,其中钢结构为主体的建设更加得到青睐。这主要得益于钢结构本身独有的特性,比如说施工快捷、空间利用率高、绿色环保等等。钢结构所涉及的范围越来越广,正向着绿色建筑和建筑产业现代化发展。

 
以钢结构住宅别墅举例来讲,目前国内城镇采用钢结构建设比例极低,而欧美发达国家钢结构住宅比例高达 50% ,市场潜力巨大。如果得以有效的推广,钢结构产业必然会得到进一步的增长。同时,现阶段我国桥梁、学校、医院等领域钢结构应用占比较低,未来这些领域也拥有巨大发展的空间。


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众所周知,钢铁的腐蚀是自然存在的,对于以钢结构为主体建筑的寿命来说,钢铁的防护就显得尤为重要。 钢铁腐蚀防护技术一般通过以下途径:改变腐蚀环境;研制抗腐蚀性能良好的新材料;涂镀保护层;电化学防护;合理选材及设计。综合可操作性及经济考量等因素,涂镀保护层的方法应用最为普遍,钢结构建设与建筑中用得最多的是施涂保护层。


借由荣格主办的“2022水性钢结构涂料线上研讨会”这一契机,本刊邀请到了中国水性涂料产业战略联盟秘书长徐小东先生,请他来谈一谈水性钢结构涂料的应用和发展趋势。

水性钢结构涂料的需求成为主流


“2000年以前,98%以上的钢结构是由溶剂型涂料来完成涂装的,水性涂料几乎可以忽略不计。” 徐秘书长指出,“水性涂料由于施工方便,性价比突出,所以在钢结构防护的环境友好型涂料中水性涂料占据绝对优势。 ”


水性涂料最大的特点就是安全环保。因其不属于易燃易爆易制毒易腐蚀的危化品范畴,在运输、储存、施工等环节安全方便;同时施工时气味低,VOC减排在80%以上,受到很多钢结构企业、涂料施工人员的青睐。近年来随着人们环保意识的逐步提高,环保法规的日益完善,尤其是“碳达峰”及“碳中和”国家级顶层战略的实施,环境友好型涂料(水性涂料、粉末涂料、高固体份涂料、UV固化涂料等)迎来了前所未有的发展契机。

水性钢结构涂料的现状


目前,可应用于钢结构的水性涂料有水性醇酸涂料、水性丙烯酸涂料、水性环氧涂料、水性无机富锌涂料等。其中水性醇酸涂料:附着力好,对基材要求不高,漆膜防锈性较好,性价比高,适合作为金属底漆、底面合一漆使用;水性丙烯酸涂料:涂膜干燥快,气味小,附着力佳,耐久性强,适合作为金属底漆、面漆、底面合一漆的使用;水性环氧涂料:较高的耐盐雾性能,优良的防腐性能,优良的耐油、耐水、耐盐水、耐溶剂性能;漆膜坚韧致密,与底材有良好的附着力;水性无机富锌涂料:快干性好,耐盐雾性能优异,VOC几乎为0。


按照 GB/T 30790《色漆和清漆防护涂料体系对钢结构的防腐蚀保护》标准,腐蚀环境分为6大类别,分别是C1、C2、C3、C4、C5-I、C5-M。


腐蚀环境又分为海洋腐蚀因素和大气腐蚀因素。海洋环境腐蚀因素主要有空气中的盐雾、水分、海水电解质浓度 、含氧量 、微生物等。大气环境腐蚀因素主要有环境湿度、温度、酸性污染物浓度、电解质微粒漂浮物等。很好地了解钢铁的腐蚀因素有助于帮助我们选择合适的配套保护产品,从而保护钢结构,延长使用寿命。


“钢结构的防护往往根据所在区域或所处环境的不同而设计不同的涂层。涂层配套是一个体系化的设计,因为不同的涂层具有不同的功能。”徐秘书长介绍道。


目前在推广和应用中存在的问题


水性涂料在环境保护方面有着溶剂型涂料无法比拟的优势,近些年来,随着水性涂料用树脂及防锈颜料等原材料的不断改进与提升,水性涂料在物化性能、施工性能都有了很大的突破。但不可否认,与溶剂型涂料相比,水性涂料也有一些缺点。对此,徐秘书长一一列举:


◆ 水性涂料对施工过程中及材质表面清洁度要求高,由于水的表面张力大,导致水性涂料相对来说表面润湿性较差,所以涂装水性涂料的钢结构表面的清洁度要更加严格,尽量避免油污、锈蚀等污物的残留。由于钢结构的施工特性,要求高效率施工,往往需要快干的特性,施工时经常存在着除油、除锈、打磨不到位的现象,与油性漆相比不良的基材处理和施工条件往往伴随着流挂、锈蚀、附着力、光泽和防腐性能的降低。


◆ 水性涂料对施工环境要求较高,一般来说水性涂料的施工环境要求在温度5℃以上,湿度75%以下。过低的温度和过高的湿度都不利于水性涂料的成膜。因此冬季施工对自干型水性涂料来说挑战较大。另外,还有一个条件要考虑,施工水性涂料的钢结构表面温度要大于露点温度3℃以上。水性涂料施工过程中大概有一半水作为溶剂和稀释剂,由于水的蒸发潜热比较大,为了保证施工效率和涂膜最终性能,需要这部分水快速挥发,因此需要一定的加温措施作为辅助,增加了设备和能源的投入。


◆ 水性涂料对涂装设备腐蚀性大,需采用防腐蚀衬里或不锈钢材料,设备造价高。


◆ 水性涂料用的水性树脂,大部分是以水乳或水分散体的形式存在,因此成膜后的涂膜光泽和丰满度都比较差。


◆ 受限于现有的技术和施工条件,水性涂料大多数应用于C4以下的环境。在C5的环境下也就是说在重防腐领域涉及不多。


◆ VOC处理设备要求不明确,目前各地政策不一,环保部门大多鼓励涂装线加装RTO、RCO等末端处理设备,资金投入较大。有的地区鼓励水性涂料的应用,但是同样要求加装昂贵的VOC处理设备。现如今的水性环氧底漆、水性聚氨酯面漆搭配涂装的体系能够做到满负荷生产时VOC排放在20mg/m³以内,远低于国家标准,也取得有资质的检测机构的报告,但是环保部门依然经常检查、查封、停产,强制加装光催化、RTO等处理装置。


◆ 涂料包装物、废水处理后的污泥检测问题。根据2016版《国家危险废物名录》中规定,染料、涂料废弃物不包括水性漆。水性涂料固体废物虽然不属于危化品,但因为缺少具体标准,检测机构检测缺乏依据,检测不规范且项目繁多。这些都增加了企业负担,而且浪费不必要的公共资源,也影响了水性涂料的推广应用。

水性钢结构涂料的发展趋势


据资料报道,“十三五”期间,钢结构产业规模持续增长,发展质量稳步提升。其中钢结构产量从5100万吨增至8900万吨,增幅75%。2020年我国钢结构加工量约为8900万吨,涂料用量为81.4万吨。2021年全国钢结构加工量在9700万吨左右,同比增长约为8.9%,到“十四五”的收官之年,也就是2025年年底,全国钢结构用量目标达到1.4亿吨左右,按可比用量计算,大约需要涂料128万吨,涂料需求量巨大。


对此,徐秘书长预测了近几年水性钢结构涂料发展的趋势如下:
◆ 水性钢结构涂料替代溶剂型钢结构涂料呈加快之势
随着当前气候环境的恶化,如何有效防治大气污染已经成为全国大多城市亟需解决的课题,从国家到各级政府已经越来越认识到水性涂料的环保性,全国多地也通过颁布法令的形式,引导市场使用水性漆。另一方面,施工人员对溶剂型涂料施工的危害性也越来越了解,劳动环境改善的诉求愈发强烈。今后污染环境,危害健康的溶剂型涂料会受到越来越多的限制和约束,这将会给水性涂料提供良好的发展空间。


◆ 水性钢结构涂料“知名品牌企业”诞生
现阶段水性钢结构涂料生产企业普遍存在着生产规模较少,品种杂而不强等问题,企业间的同质化竞争比较激烈,导致产品价格偏低。没有形成类似于建筑涂料企业生产的集中度。在这种情况下,一定会有有远见的涂料企业抓住“水进油退”的历史契机,做大做强水性钢结构涂料这个产业。


◆ 水性钢结构涂料上下游产业链深度融合
涂料企业与上游原材料企业合作可以获得稳定的原料供应,同时也可以相互合作开发适用于下游钢结构企业的产品。与下游企业合作,可以推广产品应用,实现共赢,同时也可以根据下游企业提出的要求实现产品及现场施工等方面的合作。就目前趋势来看,涂料上下游产业融合趋势正在加强。


尽管我国水性涂料取得了较为突出的成就,但水性涂料达到溶剂型涂料的性能还存在一定难度。因此应加大水性涂料技术的开发,利用创新的思维,开发高性能产品,提升市场竞争力,推动水性涂料快速、健康、有序地发展。


来源:荣格-《涂料与油墨-中国版》

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