涂料是神奇的材料。188金宝搏bet官网只有几英寸厚的四舍五入,他们将保护和美化各种基质多年来在各种积极的环境。不幸的是,涂料行业造成的环境破坏的名声188BET竞彩在制造、应用程序和使用的产品。全球监管机构的共同努力和涂料技术极大地改善了涂料行业的环境足迹在过去的几十年。188BET竞彩显著减少有害空气污染物,释放的挥发性有机化合物挥发性)和危险废物已经实现。在美国,涂料行业的有毒释放在过去20年中下降了80%以上。生产废料已经减少了48%,97%的废溶剂回收,以供将来使用。超过90%的建筑涂料在美国出售现在水性。电力用于生产涂料的总量下降了18%在过去的5年。¹通过回收未使用的涂料回收变得更普遍的漆面护理,inc .)和美国涂料协会。²全球排放的有机溶剂应用涂料明显减少了。汽车腐蚀大大提高相对于40年前发生的结果使用镀锌金属和电沉积增加。10 - 20年的车辆寿命是很常见的事。船只现在可以滑翔毫不费力地在水中没有藤壶和其他海洋生物造成的阻力,而无需使用锡化合物作为膜组件。酷屋顶涂料反射红外能量,使建筑节能。³

事实上,涂料技术使努力减少污染和能量守恒在最近的过去。然而,许多工作有待完成。一些地球上最具挑战性的问题将影响涂层技术在未来。涂层过滤膜将净化被污染的水和二氧化碳从空气中分离。涂料将保护和减少腐败的食物。未来改善防腐的寿命将增加昂贵的资产和减少污染造成的失败管道载有石油和其他化学原料。本文将详细到目前为止所取得的进展和未来的挑战涂料科学。

过去的成就

环保涂料技术的发展如水性、粉和高固体稳步发展,近75%的全球涂料销售来自这些技术。这一趋势预计将持续到未来的(图1)。⁴

环境改善通过涂料技术可以分为几大类:

• 涂料溶剂含量减少;
• 消除有毒原材料;188金宝搏bet官网
• 减少治疗能量/温度;
• 简化的油漆流程;
• 应用程序的效率;
• Coating-enabled资产寿命增加(腐蚀、photo-oxidation);
• Coating-enabled节能(轻型基质、减阻、散热、热反射)。

当前的问题/机会

而涂料技术社区有很多值得骄傲的,我们不应该自满,因为还有许多工作要做。继续与中国的空气污染问题已经引起了中国政府对所有涂料VOC税在中国销售超过420 g / L的VOC。⁵六价铬是首选方法在航空航天和工业防腐涂料,因为没有更好的选择。关注钴催干剂在醇酸油漆促使寻找更环保的替代品。⁶铜盐的使用在船舶防污涂料是一种当前的辩论⁷三丁基锡的禁令之后,几十年前使用这个应用程序。

双酚A (BPA)已经禁止在涂料婴儿食品容器,以及最近在法国饮料和食品容器。⁸BPA最近添加到加州的65号提案的物质导致生殖危害。⁹BPA是否实际上是危险的水平可以涂料中成为一个有争议的问题。这是导致涂层产业奇迹“下一步”的许用涂层材料和无疑将继续推动涂料化学的变化。188金宝搏bet官网N-methyl吡咯烷酮(NMP)溶剂已被删除从涂料对某些汽车客户。¹⁰异噻唑防腐剂在欧洲受到审查。¹¹壬phenol-based表面活性剂的使用是被淘汰。¹²甚至TiO₂安全已经受到了质疑。¹³这些和其他安全问题将继续推动涂料行业的变化。188BET竞彩监管问题并不是唯一改变的司机在我们的行业,然而。

司机涂料行业的变化188BET竞彩

政府监管

条例旨在提高产品安全性和减少全球涂料污染无处不在,是一节中讨论的。其他类型的规定旨在减少对环境的影响也能影响涂料化学涂层对象。一个例子是公司平均燃料经济性(咖啡馆)标准在美国,需要汽车和轻型卡车的平均燃油效率是2027年54英里每加仑。¹⁴本条例将推动大型运输行业在未来几年的变化。增加的变化已经开始使用轻质基质如铝、镁、高强度钢和复合材料在汽车上。

电气化增加会提高平均燃油效率和减少全球车辆的碳足迹。这种趋势已经明显有很多新车启动/停止系统作为标准设备,和插电式电动汽车变得越来越普遍。电气化的趋势预计将持续到未来。事实上,中国的消费者可能是技术的早期采用者由于普遍担心空气污染和政府补贴的技术。¹⁵持续改进电动汽车电池技术将加速改变“里程焦虑”,认为安全,充电设施问题得到解决。在巴黎气候大会在2015年12月,195个国家通过了首次环球、具有法律约束力的全球气候协议。¹⁶温度上升是否由人类活动引起的,似乎有越来越多的政治意愿采取行动。

涂料可以在这些全球需求有很大的影响。轻型基质需要新的方法来减轻腐蚀。车辆需要新加入复合材料的方法,和不同金属需要隔离以避免电化学腐蚀。新的紧固件的腐蚀要求将更加难以实现。甚至碳纤维增强复合材料会引起电化学腐蚀,如果他们不是孤立于其他金属。¹⁷先进高强度钢的涂层(由down-gauging金属使光权重)提出了腐蚀挑战由于硅合金中找到。焊接时产生二氧化硅会干扰由电沉积涂层沉积(图2)。

熟悉腐蚀缓解方法可能不适合新的金属如铝和镁。声音控制在飞机和汽车需要新的阻尼方案作为这些新基板的共振频率变化。¹⁸

成本

甚至随着涂层技术的不断进步,“画”成本为涂料客户仍然是一个重要的考虑因素。油漆的成本是总成本的一个方面,但应用成本,表面处理,所需要的能量治疗热固性涂料和传输效率都覆盖对象的总成本的重要方面。TiO₂是一个重要的原材料在许多油漆、塑料、化妆品由于其高折射率和独特的能力提供这些产品的透明度。这和其他原材料的价格波动造成的焦虑涂料社区在过去的几年中。188金宝搏bet官网供应商关系的维护和发展是关键的供应链。这些相互作用导致TiO的价格结构更稳定₂近年来。

展望未来,一个潜在的重要的原料是石墨烯的另一个例子。这种材料已经收到了文学和大众媒体的关注。¹⁹它可能是有用的在涂料和其他材料作为一个色素或作为导电材料等不同的应用程序静态耗散在轮胎或导电油墨。188金宝搏bet官网为了使这些应用程序来实现,材料的成本必须从当前水平减少。新合成方法最终降低成本这一潜在的重要原料。^20.时间会告诉我们如果这些预言成真,但随着涂料技术专家,我们必须采取积极参与供应链安全和有用的新材料的发展。188金宝搏bet官网

总成本的另一个重要方面是涂料的成本的过程。“紧凑的过程”汽车绘画已经传遍产生的行业,因为节能消除三种主要养护炉在一个典型的汽车油漆线,以及一些相关的砂光操作。这是没有牺牲涂料耐久性或物理属性。节能高达30%(相对于传统工艺)已经意识到这个新的流程。此外,植物生产力的提高,温室气体排放和VOC排放量已经意识到(图3)。²¹

性能/功能

提高涂料的性能技术的最前沿的思想是他们开发新产品,和性能当然我们行业的变化可能是一个司机。性能如耐腐蚀、破坏公差(划痕、石头芯片),颜色,photo-oxidation阻力和平滑度/外观已经并将继续成为研究的重点。最近研发了一些新方法。

传统涂料的要求包括保护和装饰的对象。装饰包括控制和新方法产生持久的颜色。Nanopigments提供深,透明的颜色。封装这些色素使他们的使用在水性和粉末涂料没有结块,允许在这些历史上充满活力的颜色要求应用程序。²²水晶胶体阵列聚合物领域提供充满活力的颜色,可以改变视角。²³这些材料可用188金宝搏bet官网于安全应用,作为传感器,和着色剂。某些染料可以被纳入涂料来表示影响涂层部分受损。²⁴

改善了汽车的耐擦伤性实验与纳米粒子强化。²⁵红外反射涂料的内部建筑和飞机冷却器。现在Omniphobic涂料保护手机屏幕,让他们容易清洁。吸音涂料制造汽车安静。防污涂料的重金属可以保持船体清洁和节省能源成本(图4)。许多其他性能属性被改善在涂料实验室每天世界各地。

未来的机会

如果我们展望未来,有几个趋势,可以通过涂料行业市场,大多数会考虑非传统。188BET竞彩减少废物和成本推动许多制造商考虑添加剂制造方法。因此,导电油墨打印所使用的“添加剂”的方式而不是减法蚀刻技术被用于射频识别标签,手机天线,灵活的采暖设备和其他日常用品。在光伏和OLED设备预计未来使用。²⁶我们开发了以碳为基础的墨水具有良好的导电率(图5)。石墨烯nanoplatelets(国民生产总值)被证明是有用的在这个应用程序中。可扩展性和成本将决定这种方法的可行性。

电池主要由金属涂层。电池活性物通常金属氧化物。涂料行业188BET竞彩经历了分散的金属氧化物。我们知道如何控制缺陷和提高金属表面附着力。这些能力将影响电池制造商今天面临的问题。电池行业面临的问题的一个例子是可能需要消除NMP battery-active涂料的监管和成本的原因。也有水性涂料对电池行业感兴趣。涂料行业188BET竞彩的经验。在电池中使用石墨烯涂层也可以是有益的。如图6所示,GNP-based电池阴极可以制定更好的保留能力相对于那些由传统的碳。

腐蚀管道载有石油和其他化学物质,在严重的环境基础设施如海上石油钻井平台和深井,可以改善这些资产不能容忍失败。车辆底部腐蚀一直是个问题。如前所述,与需要改进的耐腐蚀涂层使薄金属的使用,从而使光权重。这是整个行业面临的挑战。改进的性能是可行的,新富锌底漆腐蚀结果(图7)。

总结

确实有很多值得自豪的东西作为涂料技术社区。已经取得了很大进展,为了我们共同的目标,为子孙后代提供一个干净和安全的世界。还有许多工作要做。新老挑战需要新的和更好的解决方案。我们如此努力的集体创新发展正在改变。为了影响真正的改变,我们必须开发产品,涉及的几个变化讨论了驱动程序,包括监管问题,绘画的总成本和性能。新产品提高至少两个司机有很高的成功概率。

引用

¹美国涂料协会。关于油漆和涂料工业:主动解决环境问题;188BET竞彩访问http://www.paint.org/about-our-industry/environmental-footprint/ (1/8/2016)。

²Paintcare主页。访问http://www.paintcare.org/(12月23日,2015)。

³PPG IdeaScapes主页。http://www.ppgideascapes.com/Metal-Coatings/Products/Coil涂料/ Building-Roof-Wall-Panels / Duranar-Vari-Cool-Coatings。aspx(2015年12月23日通过)。

⁴Srinivasa r .油漆和涂料的全球市场和先进技术;BCC研究:韦尔斯利,妈,2014;7 p。

⁵中国打了VOC涂料征税。http://www.paintsquare.com/news/?fuseaction =视图id = 12741(2015年12月30日通过)。

⁶对钴催干剂意味轩信息公报。http://www.vslf.ch/download.php?file_id = 695下载= true(2015年12月30日通过)。

⁷Lydecker, r是铜底涂料沉没吗?。访问http://www.boatus.com/magazine/2012/february/copper.asp(12月30日,2015年)。

⁸法国推翻了禁止出口产品中使用双酚a。http://www.euractiv.com/sections/health - consumers/france推翻了禁止bpa -产品出口- 317809(2015年12月30日通过)。

⁹双酚A列为加州已知造成生殖毒性,2015年5月11日有效。访问http://oehha.ca.gov/prop65/CRNR_notices/list_changes/051115listBPA.html(12月31日,2015)。

¹⁰意见N-Methyl-2-pyrrolidone (NMP)。http://ec.europa.eu/health/scientific_committees/consumer_safety/docs/sccs_o_050。pdf(2015年12月31日通过)。

¹¹意味轩指导与皮肤敏化农药标签装饰涂料。http://sveff.se/files/2015/04/CEPE-guidance-on-labelling-with-biocides-skin-sensitizers-final-28-Oct-14。pdf(2016年1月1日访问)。

¹²欧盟指令限制的使用壬基苯酚乙氧基化物和壬基酚产品。访问http://www.tfl.com/web/files/Statement_NPE-surfactants.pdf(2016年1月3日)。

¹³二氧化钛列为可能导致人类癌症的物质。访问https://www.ccohs.ca/headlines/text186.html(2016年1月3日)。

¹⁴国家公路交通安全管理局网页。访问http://www.nhtsa.gov/fuel-economy(2016年1月3日)。

¹⁵时,t·摩尔研究发现中国消费者可能采用电动汽车首先,影响汽车市场。访问http://www.cmu.edu/news/stories/archives/2015/february/china-and-electric-vehicles.html(2016年1月3日)。

¹⁶欧洲委员会网页。http://ec.europa.eu/clima/policies/international/negotiations/future/index_en。htm(2016年1月3日通过)。

¹⁷雅里,m .电化学腐蚀的金属连接到碳纤维增强聚合物,https://www.corrosionpedia.com/2/1556/corrosion/galvanic-corrosion-of-metals-connected-to-carbon-fiber-reinforced-polymers(2016年1月3日访问)。

¹⁸Pelinescu,即LASD涂料优化阻尼铝密集的车辆的身体,https://www.lbcg.com/media/downloads/events/471/day-3-1-50-ion-pelinescu-ppg-industries-inc.8137.pdf(2016年1月3日访问)。

¹⁹石墨烯。访问https://en.wikipedia.org/wiki/Graphene(2016年1月3日)。

^20.凡尼尔:低成本从甲烷等离子体合成石墨烯Nanoplatelets, http://www.idtechex.com/events/presentations/low -成本-等离子体合成的石墨烯- Nanoplatelets -甲烷- 004568. - asp(2016年1月3日通过)。

²¹Furar、j .涂料和减少能源汽车OEM制造过程开发,http://energy.gov/sites/prod/files/2015/06/f22/r3 - de - ee0005777%20ppg%20amo公关- 2015. - pdf(2016年1月3日访问)。

²²芬恩,d . r .;假的,d . l .;安德森,l;罗珀,t .水性分散体封装的微凝胶粒子利用超支化丙烯酸聚合物。美国专利9040621,5月26日,2015年。

²³凡尼尔:r;唐纳利,j.t;徐,x高度反光的水晶胶体阵列与辐射粒子吸收。美国专利2015/0205010,2015年7月23日。

²⁴Chopra, a;邓,j .;Hickenboth C.R.;. Mechanochromic pef,涂层成分。美国专利8815771年,2014年8月26日。

²⁵Schmeltzer r;唐纳森,美国;奥尔森,k . C。:k·g·奥尔森;Schwendeman, j . e .;辛普森,d . e .;威廉姆斯,f . c . alkoxysilane组成的涂层组成,聚硅氧烷,多数的粒子。美国专利8563648年,2013年10月22日。

²⁶近红外光谱,m . m .;Zamir d;Haymov i;Ben-Asher l;科恩,o .;福克纳,b;德拉维加,f“喷墨印刷导电油墨”:Magdassi, s (Ed)“喷墨墨水的化学”,世界科学,2010。近红外光谱,m . m .;Zamir d;Haymov i; Ben-Asher, L.; Cohen, O.; Faulkner, B.; de la Vega, F. Electrically Conductive Inks for Inkjet Printing. in The Chemistry of Inkjet Inks; Magdassi, S. (Ed.) World Scientific, 2010.

本文提出了在2016年水性研讨会在新奥尔良。