?月我们曾l发q了(jin)一文?/span><辐射固化是工业界未来的重要技术吗Q?gt;。文中介l了(jin)4月召开的美国涂料大?American Coating Conference)上，现场对参?x)者进行了(jin)一个民意调?l果见下?。在关于“你认ؓ(f)在你所处的工业领域中，下列哪一个技术对未来是重要的Q”调查中Q其中有52%的h选择?jin)水性，紧随其后的是功能?涂料(22%)Q其ơ是高固?13%)。光固化(UV/EB)技术占6%Q仅仅比后一位的_末涂料(5%)高出一个百分点?/span>
当前׃中国国内环保风暴的媄(jing)响，以及(qing)世界范围内对环境保护x的日益加强，国内外的化工界都加强?jin)?span style="color:#E56600;">VOC的管控措施。在q一q程中，水性显然受C(jin)高度的关注，风头q胜其他涂料技术?月在江苏扬州召开的中国涂料大?x)上Q关于水性相关的技术也占据?jin)报告的大部分内容，而光固化很少被提?qing)。那么，我们常讲的三大环保型涂料技术，水性、光固化和粉末，N真的成ؓ(f)?jin)水性的一枝独U吗？
4月底在江苏无锡D办的国际感光聚合物科学研讨会(x)上，来自法国上阿?dng)萨斯大学的Xavier Allonas教授作ؓ(f)全球光固化学术界的著名学者被问及(qing)对这个调查结果的看法ӞAllonas教授表示q一l果q不奇怪。“在Ƨ洲的情况也是这P包括巴斯夫等很多大企业在水性涂料方面做?jin)大量的投入Q作为溶剂型涂料的替代。当企业已经在水性方面做?jin)巨大的投入Q那么他们不?x)轻易地转向下一代技术。”“我认ؓ(f)水性只是溶剂型技术向更环保的光固化技术{换中的一?span style="color:#E56600;">q渡?/span>技术。当?dng)׃之前光固化技术所使用的固化设备都包含有毒的汞Q因此很多企业和用户都对此有所担心(j)。但是随着不用汞的UV LED技术的蓬勃发展Q这U担?j)?x)变得多余Q从而更好地推动光固化技术的发展。?/span>
在美国涂料大?x)上同时q行的另外一个调查，?span style="color:#E56600;">当前下列法规中哪个对你的公司重要Q?/span>”中Q?0%选择?jin)VOC。这说明VOC对于大气的污染对普通大众的影响是非常直接的Q因此受C(jin)更多的关注。这一x在中国也不例外，各政府都出C(jin)一pd对VOC排放的管制措施来着力改善环境。其中也基本都会(x)特别提到Ҏ(gu)性涂料和UV涂料的鼓׃用?/span>
和传l的溶剂型涂料相比，水性涂料所使用的溶剂大为减，其中的VOC含量也得C(jin)大幅度降低。再加上水性涂料在建筑上的长期和广泛应用，因此水性涂料得到更多的q泛x也就不奇怪了(jin)。但是，我们如何看待水性和UVq两U都被称为绿色环保的技术呢Q?/span>
在我们做更多的讨Z前，我们需要先来区分一些概c(din)?/strong>
涂料技术经怼(x)被分?span style="color:#E56600;">Ҏ(gu)?/span>?span style="color:#E56600;">水?/span>两种。中国传l上涂料叫做a(b)漆，因ؓ(f)其中的主要成分是植物?如桐沏V亚La(b){?Q因此才被叫做a(b)漆。随着化学工业的发展，后来涂料中的植物沚w渐被合成树(wi)脂所取代Q同时ؓ(f)?jin)调整粘度、改善相Ҏ(gu)和施工性能{原因有时会(x)d各种溶剂。因此a(b)性又常被和溶剂型混ؓ(f)一谈。这也就有了(jin)曄被广为提到的“a(b)转水”这一不是特别U学的说法。我们应该说Q溶剂型涂料是a(b)性涂料的一U，但a(b)性ƈ于不一定是溶剂型的。中国传l涂料技术中桐a(b)是一U典型的Ҏ(gu)涂料，但这个存在了(jin)几百q的涂料和溶剂却没有M关系Q而且在中国古代即使你想用溶剂恐怕也找不到。配方中有水存在的体pd通常被统UCؓ(f)水性体p?/span>?/span>
W者在向从未接触过UV的h介绍UV技术的时候，?x)经常被问到“你q个UV是溶剂型的，q是水性的Q”这也是典型a(b)性和溶剂型Z谈的一个提问。即使在水性UV被不断推q的今天Q我们通常也不?x)将传统的UVUCؓ(f)“溶剂型UV”，或者“a(b)性UV”。对于这个问题，我通常的回{会(x)是“如果你一定将UV分ؓ(f)水性和非水性的话，我会(x)传l的UV技术归cMؓ(f)Ҏ(gu)UV技术，不过我们通常q不q样U呼”?/span>
水性和UV技术的x度增加，都受C个共同的推动因素Q那是VOC的管控。VOC?span style="color:#E56600;">Volatile Organic Compound,的羃写，中文叫做挥发性有机化合物Q是指沸点等于或低于250℃的有机化合物。不q各国对于VOC的定义也有一些差别，比如国特别指明是发生光化学反应的挥发性有机化合物。一些挥发性有机化合物不发生光化学反应或反应活性不高、不严重Q用就不受限制, 如丙酮。光固化技术中可以完全不用Q何溶剂，做到零VOC。而水性和传统的溶剂型相比Q其所使用的溶剂量大ؓ(f)减少Q因此VOC含量也低?jin)很多?/span>
不过Qh们在Ҏ(gu)性涂料表q和理解中存在一些概念和定义上的hQ这造成?jin)一些错误的认知Q得一些具体的行ؓ(f)Q甚x{都出现?jin)偏差。中国涂料界泰斗人物Q清华大学的z啸吟教授多ơ在文章和报告中提到?jin)水性中的一些概忉|的错误?/span>
z教授认为，水性涂料可以被分ؓ(f)两种Q一U是水溶性的Q一U是水分散性的。水溶性涂料由于要辑ֈ水溶性的效果Q因此结构上存在大量的亲水基团，比如聚乙烯醇、聚乙二醇等。这些亲水基团在涂料成膜之后仍然亲水Q因此导致其耐水性极差，现在的实际应用已l极。而水分散性的有几c，一个叫xQ把液体?wi)脂乛_?jin)叫xQ第二个叫^Ӟ是固体树(wi)脂的分散体；W三U是水可E释型Q在实际应用中，Zl常使用水溶性涂料的U呼Q但q两个概念严格来讲是完全不一L(fng)。不q现在h们习(fn)惯上更多U呼水溶性涂料，而没有用水可稀释型涂料的叫法?/span>
对于x和^胉是分散体Q这也是Z么它们通常情况下都是^白色的原因。这一cM品也是当今如巴斯夫、帝斯曼{国际性大公司L的品。这些水性品，如果其Tg不是特别低的情况下，他们的成膜都?x)用成膜助剂。成膜助剂几乎成?jin)分散型水性涂料不可或~的l分。成膜助剂是一U溶剂，也就是一UVOCl分。对于成膜温度低?0℃的水性涂料，成膜助剂的用量在1-2%Q对于成膜温度高?0℃的Q成膜助剂用量将高达10%。另外，有的企业Z(jin)?j)进涂料成膜Q还?x)在成膜助剂中用增塑剂。部分企业ؓ(f)?jin)让用户快速从溶剂型{为所谓的水性而用配方中占比高达20-30%的乙醇、异丙醇{快q剂Q这也被ZUCؓ(f)假水性。可以说Q成膜助剂成为水性涂料的一个极大的~陷?/span>
对于水溶性涂料，其外观通常是透明的。一般是首先在溶液中q行聚合Q然后通过二羟甲基丙酸{引入羧基或氨基官能团，后箋再用胺或者羧酸进行盐化，形成一U自乛_的体p，使其可以E_存在于水性环境中。但׃体系中存在一些亲水的官能团，D其耐性通常?x)成为问题。不q，现在的水性合成技术可以通过引入一些反应性的官能团，做成单组份或者双l䆾的品，在后期再通过低温或高温烘烤来得到h很好耐性的涂膜。这一技术在水性工业漆中已l得C(jin)来多的应用。但因后期存在烘烤，其能耗又?x)成Z(jin)一个问题。国内水性专家珠吉力的王茵健先生认一cL术必成为水性工业涂料未来品的L技术?/span>
对于水性的另外一个不可忽略的问题是，水性涂料在施工q程中的D余物料一旦处理不当，入水体中，特别是饮用水源，会(x)很难清除。换句话_(d)水性涂料对于水体的污染Q在某种E度上比溶剂型涂料还要严重和致命Q而且处理的难度大。这些问题在我们获得?jin)“蓝天白云”之后，会(x)被突昑և来?/span>
从上面的描述中我们可以看刎ͼ水性涂料和传统的溶剂型涂料相比虽然大大降低?jin)VOCQ但仍存在性能(如耐性和物理性能{?不、大量的成膜助剂带来的VOC、能耗，和不当后处理带来的水污染{问题?/span>
我们再来看看光固化涂料的情况。光固化涂料被称?span style="color:#E56600;">5E的涂料，q个5个E分别是：(x)
Energy(节能)
׃光固化是通过紫外光照光引发剂产生自由基的而发生的反应Q因此其能耗主要来源于光源。无论是传统的汞灯，q是当前更加节能高效的UV LEDQ其能耗仅Zl热固化?%不到Q?/span>
Environment(环保)
光固化可以做到完全无排放Q而溶剂型和水性均有有机溶剂排放。同时因为其耗能而更加绿艌Ӏ现在得C(jin)大力发展的UV LEDQ由于不再用有毒的汞，对环境的影响q一步减?/span>
Efficiency(高?
光固化品从液态{换ؓ(f)固态的固化q程Q仅需要零点几U到几秒Q而传l热固化则需耗时长达几分臛_十分钟。自然干燥的涂料Q其实干旉可能?x)长达数十天之久?/span>
Enabling(高性能)
光固化品有着数百U的单体和齐聚体供选择Q而且可以Ҏ(gu)需要进行不同的齐聚体结构设计，因此所得到的涂层可以具有各U不同的度、光泽及(qing)物理机械性能{?/span>
Economy(l济?
光固化耗能、生产快、占用存储空间很，可以做到随时生随时发货Q而且得到的品性能也很好，因此其综合性h(hun)比高?/span>
在实际应用中Q作Z大环保技术之一的光固化技术，h֎所有其他技术的高生产效?EfficiencyQ高产能)Q这成ؓ(f)其在很多场景中的大卖点和l端用户转向光固化的大推动力Q没有之一。另外，在一些尖端科技和新兴应用中Q光固化技术也已经变得不可~少。我们很难想象如果缺了(jin)光固化技术，?sh)子电(sh)器工业中的刉装配如何实现。在LED、OLED、量子点、光学膜和微?sh)子刉中Q光固化技术都充当?jin)极光要且不可或缺的角艌Ӏ?/span>
不过光固化也不是没有~点。其中一个ؓ(f)显著的缺点就?span style="color:#E56600;">_度问题。光固化配方中主要的成分是齐聚体和单体，其中齐聚体是l涂膜性能的主要决定因素，但齐聚体的粘度通常都较高。这?x)导致一些在要求施工_度较低的场合，比如hQ光固化很隑ց到。在实际使用中，Z(jin)辑ֈW合施工要求的低_度Q于是会(x)在光固化涂料中加入溶剂，而这些溶剂通常?x)是酯类、酮cL者苯c，存在VOC排放问题。这也就是ؓ(f)什?017q底发布的GB/T 35602-2017《绿色品评?涂料》中Q对于辐固化涂料中h的VOC基准值高辑ֈ120g/L的原?如下??/span>
Z(jin)解决UV涂料的施工粘度问题，水性UV应运而生。和水性涂料类|水性UV涂料也分为水溶?水可E释型)和水分散体两大类Q不q当今实际应用更多的也是水分散体Q如Ucecoat 7177q一c，他们的外观是乳白艌Ӏ水性UV的施工需要先通过U外烘干水排除Q然后再q行UV固化。由于分散体本n分子量的不同Q根据其在红外烘q后光固化前的状态，可以分ؓ(f)指干(Tacky-free)和非指干(Tacky)两大cR前面提到的几种水性技术，都可以被用在UV涂料中，可以UC水性的UV化。或者换句话_(d)UV涂料转化水性UVӞ可以用上传统水性涂料所使用的技术\Uѝ因此，水性技术和UV技术相l合Q具有很好的未来发展前景?013q拜?Bayer)在将UV业务卖给湛新(Allnex)的时候，唯独水性UV保留?jin)下来没有卖掉，怿是有其深层次原因和长q考量的?/span>
光固化所存在的另外一些问题，包括它必要光能照到的地Ҏ(gu)能固化，以及(qing)氧阻聚，和光引发剂残留等Q不q这些问题都有一些针Ҏ(gu)的解决办法Q这里就不一一详述?/span>
光固化和水性技术相比，光固化是一U相对年ȝ新技术，在中国真正成规模的商业化应用也只有二十多q的旉Q因此工业界对光固化的了(jin)解M来讲q是比较?yu)的Q普通大众对光固化的?jin)解更?jin)。水性技术的应用和推q则早得多，而且以^胶漆Z表的在徏{方面的应用Q和普通大众的生活关系密切、耳熟能详Q这从很大程度上推动?jin)水性技术的普及(qing)和发展。因此，你会(x)发现关于水性方面的各种?x)议Q无Z数量q是从规模上Q都q超光固化。遍布全国的建筑乌漆和水性木器家装漆的广?如水性科天、三|(wi){?Q更加强化了(jin)ZҎ(gu)性应用的概念。针Ҏ(gu)通消费者的关于光固化技术或产品的广告几乎完全看不到。因此，对于光固化技术的推广和普?qing)，需要广大从业者一斚w不断做出性能更加优良、能够满不断出现的新需求的产品Q同时也要向新老客hq介l光固化技术的优点。各光固化相关的协会(x)也需要充分发挥功能，强化和政府的Ҏ(gu)、加强对民众的培训和宣传Q和其他行业更多的合作，从而让更多的h?jin)解q一面向未来的优?E技术，更好地造福全hcR?/span>
作ؓ(f)中国q邻的日本，他们水性涂料发展情冉|如何的？据日本昭和电(sh)?Showa Denko)的技术专安松v先生介绍Q在2000q初Ӟ日本也掀起了(jin)一阉|性涂料热Q主要原因也是因为水性涂料的VOC低、环境友好，以及(qing)储存方便{特炏V但当时日本也存在一些对水性涂料的质疑的声韻I主要集中在三个方面：(x)一是对溶剂型涂料中溶剂的回收技术已l相当成熟，是否有必要{向水性技术；二是因ؓ(f)性能的原因，水性涂料在某些应用领域q无法取代a(b)性涂料；三是因ؓ(f)水性涂料中的废水处理相当复杂，分离很困难，焚烧又因为水的汽化热很高而非常耗能Q但Ҏ(gu)涂料中VOC的回收相对简单，Ҏ(gu)q行分离或者焚烧?/span>
随着旉的推U，日本业界对于上面三点的质疑也被逐渐得到验证Q对于水性涂料关注的热度也就没有那么高了(jin)。当?dng)q不是说水性涂料在日本没有增ѝ根据日本经业省的统计数据，水性涂料在日本无论是量还是比例基本都在逐年增加Q只不过不像中国的变化这么大Q政府方面的政策导向也不那么明显。水性涂料在日本的主要应用也集中在徏{物、徏{材料和新R涂装上。日本从2001q开始实施的PRTR(Pollutant Release and Transfer Register)制度Q要求每个企业对有毒化学物质的排N和移出量q行l计q上报，q由政府汇dƈ公开。另外，Z(jin)应对温室效应Q也要求企业量减少x放。水性涂料在涂装时虽然可以大q降低VOC排放Q但在后期烘烤和废水处理时耗能很大Q导致碳排放的增加，q也许是限制?jin)水性涂料在日本发展的另一重要原因?/span>
M一U技术都存在一个不断发展完善的q程。在全球范围内，׃人类对于生活环境的更多关注、生zd质的更高要求QQ何对环境更加友好的技术都必将得到更好的发展?/span>
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水性技术，对于如何改进其性能Q减VOC含量Q降低能耗而减碳排放斚wQ应该说都还有不的挑战。但水性技术的不断q步Q其仍然具有很好的发展前景?/span>
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光固化技术作Z个能耗极低、可做到零VOC的技术，更多需要宣传推q，q关注提升技术细节，包括如何降低体系的粘度，增加适用范围{，从而得到更好的发展?/span>
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l合?jin)水性和UV技术特点的水性UVQ或者从水性及(qing)UV技术中衍生出的其他技术能否成为未来新的亮点？让我们拭目以待！
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