近年来,人们对涂料产品的环保性能,涂装操作时对施工人员的健康和安全性的要求逐步提高。因此,在涂料新品种的开发中,也更加注重开发那些可以减少溶剂用量、以及不使用铅、铬等污染物质的涂料。另外,对于防腐涂料,不仅要求具有良好的涂装效果,而且应该具备其他一些附加功能。如低污染涂料,即可以分解环境污染物质、净化环境的涂料,以及可以降低成本、同时降低涂装操作成本的涂料。最近许多涂料生产商根据市场对涂料性能的要求,致力于下一代产品的研发。
(1)减少有机化合物排放的涂料。涂料对环境的影响在很大程度上是由于涂料中的挥发性有机化合物(VOC)。释放于空气中的VOC会破坏大气层的电离层,使地球温度升高。而且,通过大气循环会扩大VOC的扩散,使受影响的范围更大。根据研究,通过涂料和涂装过程排放到大气中的VOC量占总排放量的37%。因此,要减少通过涂料和涂装过程向大气排放的VOC,就必须开发低溶剂型涂料、无溶剂型涂料、以及水性涂料,或者这些类型涂料的组合型涂料。另外,使用低溶剂型涂料还可以节省工程量,降低涂装成本,降低VOC排放量。同时,可以保证涂料的耐候性。
(2)易溶解涂料。一般情况下,用于防腐用途的涂料如环氧树脂涂料和聚氨酯涂料等,需要配合溶触能力非常强的溶剂使用。而这些溶剂含有的挥发性物质较多,如果能够改用溶解能力较弱的溶剂,可以降低挥发性物质的排放。因此,开发能够溶于溶解能力较弱的溶剂中的改性环氧树脂涂料,可以实现保护环境、降低VOC排放量的目的。这种涂料的特征是不会引起原有涂膜的膨胀,因此不会发生隆起现象。用于油性涂料和氯丁橡胶表面的涂敷时,具有良好的耐候性。
(3)不含铅、铬的涂料。铅、铬多用于防锈颜料,但铅化合物和铬化合物都是对人类健康有害的重金属化合物,因此对其用量在劳动安全保护方面有严格的要求。为了保护人类的健康,人们尝试开发不含铅、铬的涂料。但随之而来的问题时,不含铅、铬的涂料价格昂贵。因此,人们又试图推出某些替代产品。目前,可以使用黄色和橙色的着色颜料替代黄铅等铬酸系着色颜料,使用具有良好耐候性的有机颜料开发出不含铅、铬的涂料。
(4)不含煤焦油的涂料。焦油环氧树脂涂料是一种价廉、性优的涂料,被广泛、大量的使用。但煤焦油含有大量挥发性物质,会对环境造成污染。作为发展趋势,人们开始研究脱除焦油环氧树脂涂料中的煤焦油。并且,在脱除焦油、减少对环境的污染的同时,还要保证涂料仍能保持良好性能。通过研究人员的努力,脱除焦油的涂料除保证具有良好的防腐性能外,还具有比原来产品更好的性能。原来焦油环氧树脂涂料的颜色只能是黑色和棕色,新开发出的涂料可以具有与环境相适应的其他浅色产品。
(5)耐污涂料。近年来,大型钢结构建筑多选用具有耐候性的聚氨酯涂料或氟树脂涂料。但这类涂料的涂膜表面容易积蓄污垢,形成雨淋状污染斑纹,有碍观瞻。因此,人们期望开发出能够降低污垢集聚,比较耐脏的涂料。在这种耐污涂料的开发中,有两种相反的主导思想。一是使涂膜表面具有良好的亲水性,可以靠雨水的冲刷,去除涂膜表面的污迹;二是使涂膜表面具有憎水和憎油性,使污物不容易附着,同时,如果沾染了污物,也很容易去除。
(6)光催化涂料。目前,具有光催化功能的新型材料被社会广泛关注。这种材料能在紫外线作用下产生活性氧,活性氧可以分解污染物、NOx、SOx、臭氧、细菌等,使材料保持良好的性能。不过,因为光催化具有很高的分解能力,很难用于有机涂料。因此,一般情况下开发的光催化涂料,是使光催化剂和无机涂料复合。这种涂料适用于道路涂装,可吸收净化NOx;适用于建筑物涂装,能够分解建筑物表面的藻类,防止污染;适用于建筑物涂装,分解油烟、去除表面污迹。这种涂料的特征是在太阳光中,的紫外线作用下,呈亲水性。
(7)防涂鸦、防乱贴涂料。在人类生存的公共空间,如道路、桥梁、建筑物外墙、地下道墙壁、公共电汽车站牌、电线杆等上,经常会被各种粘贴的小广告和各种涂鸦污染。为了防止这种污染,人们开发出一种新型涂料,这种涂料的表面不容易涂鸦和粘贴,而且即使是被涂鸦和粘贴后,污物也很容易被清除。这种涂料具有比聚氨酯涂料更好的耐候性、保持光泽性、良好的机械强度、耐化学品性、阻燃性等。其主要成分是聚硅氧烷,在常温下进行硬化反应,形成硅氧烷聚合物。硬化反应的机理是,伴随着加水分解进行脱羟基反应,形成硅氧键(Si-O),通过缩合反应硬化,在涂膜表面形成憎水、憎油成分,并进一步硬化。实验表明,这种涂料具有优异的去除污染能力,由于涂膜表面的憎油成分,可以使建筑物表面沾染的油烟和灰尘很容易被清除掉。
(8)使用天然材料的涂料。以天然材料作涂料最大的好处就是,基本没有污染,有利于人类健康,特别适用于人类的居住环境。目前,常被用作天然涂料的基本原料有许多种,包括红花油、亚麻籽油、硅藻土、桐油、石灰石、脱水蓖麻籽油、天然树脂、植物性天然黏合物、大豆油、菜籽油、生石灰、贝壳粉等材料。使用不同天然物质制成的涂料,同样具有良好的特性。例如用红花油等为主要材料制成的涂料,具有良好的抗菌性和防水性,可以用于室内和家具的涂装。利用石灰、滑石粉、大豆油和蓖麻油为主要原料制成的涂料,具有使用方便,容易涂装的特性,可用于室内。用亚麻籽油等为主要原料制成的涂料,在操作方面比较简便,而且具有良好的耐候性,可用作室内和室外的装饰材料。桐油可以用于木器,既不妨碍木材呼吸,又具有良好、滑爽的手感。用硅藻土和火山灰等制成的涂料,用于室内涂装,可以具备良好的保湿性;使用贝壳粉作原料制成的涂料,被用作室内装饰材料,具有降低室内化学物质污染的作用,可以除湿、消臭、控制室内湿度、防火和抗菌。用白色的硅藻土和生石灰制成的涂料,具有防止结露、消臭、提高免疫等性能。以蓖麻籽油和大豆油等为主要原料的天然涂料,具有优秀的憎水性和耐候性,可以使木质材料保持自然状态;半干性的菜籽油等制成的涂料,可以适用于室内和室外,具有在30分钟内迅速干燥的性能。总之,使用天然原材料为主要原料生产的涂料,具有防污染、保护人类健康等功效。另外,随着社会的开放,技术的进步,有些原来一直使用的天然原料,在加工和性能方面也有了极大的进步。