中国涂料行业发展规划
一、发展规划指导思想和总体发展的预测目标
1 发展规划的指导思想
根据我国每五年一次的发展规划,中国涂料工业协会每五年制定一次行业发展规划。本发展规划依据我国“十四五”发展规划,以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的二十大报告精神。
“十四五”期间,为满足国民经济建设和民生对涂料的需求,尤其是新型基础设施建设和新型城镇化建设的涂料需求,为国家重大专项工程提供高性能、特种功能性涂料,确保产业链供应链稳定、逐步实现自主可控,坚定实施扩大内需和可持续发展战略。
2 涂料行业发展预测的总体目标
2.1 涂料
2.1.1 涂料产量目标产值
全行业经济总量将呈先抑后缓升趋势,2022年至2025年预计年均产值增长在2.2%左右,预计2025年底涂料行业总产值将突破5000亿元;产量年均增长在1.3%,预计2025年底涂料行业总产量将达到4000万吨。
2.1.2 结构调整目标
产品结构:到2025年,环境友好的涂料品种占涂料总产量的70%。
企业规模化:到2025年,销售额在100亿元以上的涂料生产企业达到2家以上,销售额在50亿元以上的涂料生产企业达到8家,销售额在10亿元以上的涂料生产企业达到20家。前100家涂料生产企业的涂料产量占总产量的60%以上。
2.2 颜料
2.2.1 钛白粉
产量:“十四五”期间预测钛白粉产量年增长5%,据此预估,钛白粉产量将由2019年的318万吨,增长至2025年的425万吨。
产业结构调整重点和方向:鼓励发展单线产能3万吨/年及以上、并以二氧化钛含量不小于90%的富钛料(人造金红石、天然金红石、高钛渣)为原料的氯化法钛白粉生产工艺;限制新建硫酸法钛白粉生产装置;淘汰单线产能小于2万吨的硫酸法钛白粉生产装置。钛白粉行业内通过资源整合和重组等方式,重点造就硫酸法年产100万吨以上的企业2家;氯化法年产10万吨以上的企业2-3家。重点培育具有较大发展潜力的企业,培养成具有世界影响力的品牌,为中国钛白粉行业成为世界制造强国打下坚实的基础。
2.2.2 氧化铁颜料
产量:预计氧化铁颜料产量在“十四五”期间,还将维持在55~60万吨,不会有较大变化。
产业布局调整重点方向和目标:“十四五”期间,我国氧化铁颜料行业正处于当前我国经济内生增速下行压力趋紧与外部贸易摩擦不断升级的双重压迫,处在全球价值链中低端的位置没有根本改变,国际竞争态势没有根本改变,给于行业是一次很好的转型升级发展机遇。我国氧化铁颜料行业必须改变粗放型发展方式,通过兼并重组和淘汰落后产能的方式,行业集中度较“十三五”末提高15%。
二、 涂料行业“十四五”期间产业发展趋势
1 建筑涂料
1.1 建筑涂料“十四五”发展情况预测与分析。
在国民经济放缓的大趋势下,未来五年建筑涂料发展也将进一步放慢脚步。在此背景下,紧紧围绕建筑节能、环境治理、旧房翻新等开展技术创新,服务创新和营销创新。建筑涂料平稳增长,年平均产量增速在5%左右。
1.2 关注在新的下游应用领域的市场开拓,为行业发展寻找新的增长极。
建筑涂料增长动力从房地产投资驱动逐步向房地产投资和旧房翻新共同驱动转变。房地产投资驱动力逐步减弱,旧房翻新驱动将逐步增强,通过一段较长时期以后,逐步过渡至发达国家情况,主要以旧房翻新驱动。从统计局有统计数据的1981年以来,至2017年的37年,我国共建房屋732亿平方米,其中住宅房屋475亿平方米,占2/3。据此估计,既有建筑至少600亿平方米以上,旧房翻新市场潜力巨大。其中老旧小区改造已成为2020年及以后的重点。
互联网+建筑涂料的营销模式创新,物联网,大数据,人工智能等。企业重新思考商业模式与客户关系,积极利用在线直播促进品牌营销。数字经济已成为全球新一轮产业竞争的制高点,是未来经济发展的重要引擎。我们应牢牢把握新一轮技术发展浪潮,加快数字经济创新发展,抢占数字经济竞争与合作的创新高地。
1.3从全球角度,分析建筑涂料行业情况。特别是欧美以外的地区,探索中国涂料行业在这些区域未来五年的市场开拓空间。
国家实施一带一路战略,随我国对外开放,较广泛地走向海外市场,建筑涂料作为配套用品出去机会增加,建筑涂料企业也可根据实际市场情况和运输距离,确定从国内运输产品过去,或在海外设厂。
1.4建筑涂料重点企业发展规划,特别是在未来五年具有较大发展潜力的企业,提出培育具有世界影响力的品牌。建立公平、公正的建筑涂料市场,让各类建筑涂料企业在市场竞争中按优胜劣汰的自然规则发展。
2 地坪涂料
2.1生产工艺和施工工艺要随着科技进步而提升
生产工艺朝着智能化、自动化、机械化的方向发展,逐步实现工业4.0。要充分利用现代人工智能结合自动化、机械化提高企业劳动生产效率与产品质量的稳定性。
施工工艺更节能、环保和智能。有条件的施工企业研究开发施工机器人,减轻施工人员的劳动强度和减少甚至避免有毒有害物质对工人身体伤害。
2.2适应消费升级需求,实现产品升级
产品品质升级,逐渐淘汰溶剂型地坪涂料,大力发展无机、无溶剂和水性地坪材料;淘汰有毒有害的产品,发展无毒无害的产品;淘汰技术含量低、价值低的产品,发展技术含量高、价值高的产品;淘汰使用寿命短的产品,发展经久耐用的产品。要让产品品质升级,地坪材料的原材料必须升级。围绕无铅、铬的无毒害颜填料的开发,特种树脂和助剂等的开发;围绕水性环氧、水性聚氨酯涂料进行乳液、固化剂、助剂等的开发都应该是“十四五规划”的目标。
服务升级,厂家和经销商与设计单位及使用单位提前沟通合作,加入设计元素,精心打造个性化的产品。如3D地坪、环氧磨石、环氧彩砂、水性聚氨酯砂浆地坪等,提高地坪材料的价值。
3 木器涂料
坚持高性能和可持续发展观,以自主技术创新为核心、以品质升级为重点,体系化、平台化、系统化、系列化地开展产品研发与技术创新工作,逐渐打造和拥有一批具有自主知识产权、引领行业发展的核心材料、产品和技术。
随着市场的发展,木器涂料的品类细分和结构都将发生重大变化,UV及水性等环保产品的发展潜力巨大。NC、AC已经进入衰退期,PU、PE已经进入成熟期中后段,产品升级换代主要表现为净味、UV、水性以及粉末等高固体分与环境友好型涂料,尤其UV与水性产品将是接下来研发的重中之重,而环保性能将成为产品准入标准中最基本的要求。 无论是涂料还是涂装工艺的发展,都在朝着环保与高效的方向快速的迈进,自动化机械涂装方式必将在下游家具行业得到更加广泛的应用。同时根据各种不同木质基材(包括仿木或合成基材)的情况及涂装效果要求,要有针对性地进行产品研发。
在实体产品同质化进一步加剧的趋势下,应用服务能力也将成为产品业务和企业竞争力提升的一个主要方向。
4 工业防腐涂料
4.1 工业防腐市场容量将继续增大
总体而言, “十四五”期间,工业防腐涂料的市场将进一步增大,主要源于两个方面:一方面,国家对于基础建设方面的投资仍将持续增加,交通、化工、电力等领域的项目也将继续进行,加之新冠疫情等因素的影响,国外市场影响较大,需要增加内需来发展经济,因此,作为基建原材料的防腐涂料需求量也将增加;另一方面,国内工程建设等,随着高质量意识的增强,对防腐的认识也将进一步深入,提供安全和具有防护功能的工业防腐涂料也将受到更多关注和被更多的应用。
4.2 同质化或低质化的小企业面临困难
随着安全和环保政策的逐步加强,涂料企业继续生产的配置越来越高,这将促使部分没有基础实力的涂料厂家逐渐关停,使涂料产业进一步向中大型涂料企业集中。同质化或低质化竞争的小型涂料公司将较难存活。工业防腐方面,相比于国外涂料公司数百年的发展积淀、规模和品牌效应,国内涂料企业在规模、成本、技术和品牌等方面都存在明显的差距。但民族的涂料企业终需发展,因此适当保护和扶持具有良好技术创新能力的国内民族涂料企业也非常重要的。
4.3 产品结构上的进一步环保化
工业防腐产品结构上将继续以高性能的防腐类型如环氧、聚氨酯为主,高固含涂料产品将作为下阶段工业防腐的发展主力,这主要是因其拥有较成熟的性能和相对较低的VOC含量。 水性涂料产品方面,用于轻防腐的水性丙烯酸,水性醇酸等涂料产品产量将快速增大,但竞争也可能会比较激烈;应用于中高腐蚀环境的水性环氧、水性聚氨酯、水性环氧富锌、水性无机富锌等涂料产品也将逐步扩大应用。同时,无溶剂防腐涂料、粉末涂料等产品也将在工业防腐的领域逐步扩大应用。
随着监管法规的不断升级和消费者对可持续和环保产品的要求不断提高,涂料行业需要不断更新迭代的新技术。我们需要寻找既能满足这些环保及可持续发展的要求,又不降低涂料性能,且具有成本可行性的技术方案,醇酸涂料是可以选择的方向之一。 长久以来,醇酸树脂因其天然脂肪酸和多元醇的高含量而被公认为是绿色环保产品。传统的醇酸树脂含有50%以上的天然油和可再生植物来源的羧酸,这使得醇酸树脂与其他石化体系树脂相比,成为可持续发展涂料更合理的选择。并且醇酸有可能是100%的生物基,因为其三种成分(脂肪酸、二酸和多元醇)都可以从天然非石化资源中提取,这就增强了醇酸树脂作为可持续发展的环保产品的生命力。作为一种历史上被广泛接受和测试的技术,醇酸树脂具有很多性能优势,使其成为涂料配方的一个有吸引力的选择。经过几十年的发展,醇酸树脂以其可广泛被改性、良好的光泽、硬度发展和耐腐蚀性能而赢得了声誉。如今新型高固含低VOC的溶剂型醇酸涂料和水性醇酸涂料已得到了广泛应用,其性能在不断提高,同时还具有优异的环保性能。在中国市场,水性醇酸的发展速度远高于溶剂型高固体份类型,新型水性醇酸和水溶性醇酸已经能够达到与传统溶剂型醇酸接近的性能,且提供了一个更可持续的环保解决方案。
5 汽车涂料
汽车产量预计在“十四五”将进入新的稳定增长阶段。新能源汽车产量会有更大幅度的提升。汽车涂料在“十四五”期间的科技发展是重点研发低VOCs含量水性、高固体分、粉末等环境友好型产品以及紧凑施工工艺,基本实现全行业的本地化研发制造和产品升级、实现绿色环保和可持续发展。重点研发项目:
5.1能与硅烷/锆盐等绿色环保型薄膜前处理材料相配套的、无重金属、高泳透力、高平滑性阴极电泳漆。开发新能源汽车涂装需要的低温烘烤电泳漆。
5.2水性/高固体分汽车涂料及紧凑涂装工艺:水性/高固体分中涂、水性免中涂体系,水性/高固体分色漆,高固体分清漆(1K和2K),水性修补漆及其涂装工艺;新能源汽车的非金属材料涂料和汽车的轻量化要求的涂料。
5.3开发新一代的清漆: 包括开发具有无光(亚光)、抗划伤(自修复、自清洁(不沾灰尘)清漆和水性清漆。
5.4 开发具有特殊效应的面漆:开发高彩度、高装饰性、色漆,和变化闪耀感、深厚立体感等特点的色漆和配套清漆。
5.5 开发低温烘烤面漆体系,试线塑料件和车身一体化涂装,实现节能、高效的新涂装工艺。
5.6 加速技术深度国产化,实现新技术的本地化开发,形成汽车涂料由中国制造向中国创造的转化。
6 船舶涂料
船舶业是全球化的行业,因而其相关的标准、法律与法规就不是仅局限于一个地区或一个国家。与之相应的船舶涂料与涂装也是如此。近年来一些新的标准、新法律与法规开始实施或正在制订中,如IMO TBT-Free A/F(船舶无锡防污漆公约)、IMO PSPC(船舶保护涂层涂装标准)、VOC(有机挥发物含量)、船舶压载水管理公约(Ballast Water Management)、拆船公约等等,这些无疑会对船舶涂料与涂装具有重要的影响。为了适应船舶国际法规及标准,我国近年来积极参与国际新标准、新法规的制定,为此我国专门成立了船舶涂装工作组及中国IMO标准公约应对小组。这些新法律、法规及标准的出台,将进一步带动船舶涂料的发展。目前的船舶涂料还是以溶剂型涂料为主的,高固体分涂料也会逐渐增多,从而达到环保等法规要求。
7 集装箱涂料
在溶剂型涂料时代,集装箱涂料的市场份额基本稳定,被四家公司瓜分,即中远关西和中涂占55%,KCC和HEMPEL占40%,其它公司占5%。但实行“禁油推水”之后,由于德威涂料准备充分,异军突起,2017年、2018年市场份额均保持50%左右。随后中远关西和KCC开始重视水性涂料,市场份额开始逐渐上升,中涂和HEMPEL受经营策略调整的影响,逐渐退出市场。MEGA公司异军突起,迅速占据了一定的市场,至2020年第一季度,基本呈现出德威、中远关西、KCC、MEGA四家公司瓜分市场的格局,且各家公司市场占有率趋于稳定。
目前集装箱行业产能过剩,在集装箱协会的推动下,向造箱集团提出了集装箱行业健康可持续发展行动倡议。集装箱行业将不断提高产品质量,不断向高质量发展的转变,继续赢得全球客户对集装箱中国制造的信任,从品质上维护行业健康可持续发展。
随着中国集装箱协会(CCIA)禁油推水的深化执行,目前中国大陆地区油性集装箱已完成全部水性化,只有极少量的特殊用途集装箱和冷藏箱仍在豁免范围。
8 卷材涂料
规模化、专业化是未来卷材涂料行业的整体趋势。降低VOC含量、不含重金属的环保型绿色卷材涂料将逐步取代现有的涂料体系。国家《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》里明确提出了加大工业涂装VOCs治理力度的要求。对于卷材制造行业,治理的重点是全面推广使用自动辊涂技术;加强烘烤废气收集,有机废气收集率达到90%以上,配套建设燃烧等治理设施,实现达标排放。
9 海洋工程涂料
从2012年开始,世界原油价格步入下降通道,尤其是2020年伊始受新冠肺炎全球大流行,石油供应过剩等因素影响,引发的一系列的连锁反应,国际油价下滑。布伦特原油价格从1月初的68美元/桶下降到20多美元/桶,下跌幅度超过了60%。世界石油市场供应和需求两端均遭受严重打击的情况下,油气开发投资将呈断崖式下跌。预计未来几年世界石油市场难以迅速恢复,装备建造市场需求仍将不足,上游运营企业经营亏损和库存装备处理情况较难改善。同时国际市场的订单将更为有限,域外企业获取订单的难度将增加。需求结构仍将延续之前的特点,钻井平台和海洋工程船订单稀少,浮式生产平台市场和LNG相关市场保持相对活跃。海上风电对我国发展可再生能源具有重要意义,近年来在沿海区域飞速发展。未来海上风电产业将不断推进大容量海上风机的应用和大规模商业化;开发深水风资源;通过科技创新实现人工智能控制,和高可靠性的大风机、大叶片、塔筒、轴承等产品中国制造。海上风电+海上牧场、海上风电+制氢也将是行之有效的转型技术路线之一。
我国拥有绵长的海岸线,发展海洋资源开发装备具有广阔前景。开展深远海养殖平台、冷链运输和加工等深远海渔业装备的研发。建立海洋空间资源开发装备体系,推进海上结构物、装配式工厂、深海空间站、深潜水工作母船、深海载人潜水器、深海探测机器人等装备开发,加强海上风能、波浪能、潮汐能、温差能等开发装备的研制。
由于海工装备将出现新的特点作为配套的海工涂料也要不断开发新技术新产品以满足不同装备和环境的需要。
高性能、低能耗和低污染的新型涂料品种仍然是海洋工程涂料的重要发展方向。其中高固体分涂料是目前发展最快,应用最广的海洋工程涂料品种之一。由于其施工性能及所需的施工条件与现有溶剂型涂料基本相同,今后将在产业应用中占重要比例。
由于海洋环境严苛的防腐蚀要求,目前国内水性防腐涂料某些性能尚不能达到同类溶剂型防腐涂料水平,尤其是在C5以上的腐蚀环境下的应用,尚有待进一步提高性能。但是,随着进一步加大研发投入,水性防腐涂料在海洋工程涂料市场上必占有一席之地。
聚有机硅氧烷、聚天门冬氨酸酯,以及无溶剂环氧涂料等高性能涂料均已逐渐在海洋工程涂料的领域得到应用,具有广阔应用前景。
10 核电涂料
从2020年开始,核电涂料市场预计将会有年均10%左右的增长,于此同时多种技术路线并存的现状预计将会仍然持续,在资金和技术投入方面,对涂料供应商仍然提出了比较高的要求。另外,核电涂料市场仍然存在着突发的核相关事件引起的整个行业需求突然下降问题,需要引起一定的重视。
核电涂料市场的产品,有机硅、酚醛环氧、聚合硅氧烷及无机涂料等对核电的耐辐照、核去污技术要求等方面有优势,而此类技术路线的涂料产品应用于重防腐涂料市场居多,而国内中高端重防腐市场由外资品牌占据主导,导致国内企业对此类技术路线产品的理解认知、施工应用经验方面积累不够,同时,可供选择的高品质国产原料选择有限。为此,核电涂料企业在发展此类技术路线产品符合核电应用要求的同时,需要不断推进原材料的国产化。
由于第三代更安全核电技术的设计是60年,对核电辐照剂量、使用寿命及严重核事故试验的技术要求都不断提高,加上核电建设施工应用的复杂性,核电涂料应向超高性能、VOCs排放更低、环保及施工更方便的技术方向发展,以满足日益严格的核电监管要求。
(1)加强与国内核电行业协会、世界核能运营协会WANO的交流沟通,提高对核电涂料的了解及借鉴国外发展经验,培养国内更多的核电涂料人才;
(2)核电涂料企业开发的产品包括水性、油性、防腐防火,防污及耐化学品等多种技术路线产品,加强协助对核电涂料企业的品牌建设支持及专家委员会中增加引进核电涂料专家,有利于提升国内涂料企业的工业涂料技术发展和中高端工业涂料品牌建设。
(3)加大核电涂料原材料国产化力度,核电涂料由于市场规模小,相对应的特种原材料需求量不大,国内企业定制化开发热情不高,但可核电涂料是关系到国家核安全紧密相关,用于核电设施设备的重要防护涂料,相关行业组织将会加强引导、打通上下游信息,促进原材料国产化,保障国家核电建设的安全需求。
11 工程机械涂料
随着环保趋势日益趋严,传统的溶剂型工程机械涂料市场受到冲击,以环保促转型,以绿色求生存,以创新谋发展已经成为行业的共识,低VOCs工程机械涂料呼声高涨。
一系列降低VOCs的环保政策的实施,促进工程机械涂料将由传统的溶剂型涂料向高固体分、水性涂料和粉末涂料等环境友好型涂料转变。
提高工程机械用涂料的环境友好性、防腐蚀性、耐沾污性、耐久性,追求更高的外观质量,和各种环境气候条件下的适应性,降低涂料固化温度,将是今后工程机械用涂料研究领域的主攻方向。
11.1 高固低黏涂料
高固低黏涂料的特点是一次成膜厚度高,可节省工时和人力,提升施工效率,VOCs排放少。工程机械使用的高固低黏溶剂型涂主要是高固含环氧底漆和丙烯酸聚氨酯面漆,环氧底漆的技术趋势是:提高涂膜在低温下的固化速度、提高与底材的附着力和边角防腐性能。丙烯酸聚氨酯面漆的技术趋势是:提高涂膜的装饰效果、保光保色性能,耐沾污性能。进一步提高施工固体份,将施工质量固含从65%提高到80%以上。
天门冬聚脲涂料高固含、低黏度,干燥速度快,具有极佳的耐候性,同时该涂料涂膜既具有极高的表面硬度又具有良好的柔韧性和耐磨性。其发展趋势是:延长施工适应期、开发合适的喷涂设备,提高天门冬漆的防腐性能。
11.2 水性涂料
水性工程机械涂料的发展趋势是:降低对环境温湿度的敏感,扩大施工窗口、降低对工件表面前处理要求、进一步降低涂料产品中的溶剂含量、满足湿喷湿的施工工艺要求。
电泳涂料在工程机械行业的应用主要是驾驶室、机罩等覆盖件上,产品朝低温烘烤型、厚膜型、边角覆盖型、耐候耐久型等方向发展。
11.3 粉末涂料
粉末涂料在工程机械行业已有使用,技术成熟,主要应用于薄板件和小件。其发展趋势是:开发低温固化粉末涂料、提高边角孔洞缝覆盖能力、开发2C1B(干喷干)工艺。
12 辐射固化涂料
12.1 UV LED光固化涂料
当前光固化产业主要采用的汞灯存在工作寿命短、潜在汞污染、电光能量转换效率不够高、发热严重、紫外光强输出不稳定等瓶颈。而UV LED作为一种新型光源极大克服了上述缺陷,以其作为光源的UV LED光固化涂料已是大势所趋。
12.2 水性光固化涂料
水性光固化树脂配以单体、光引发剂、助剂等可形成水性光固化涂料。相对于传统UV涂料,水性UV体系的树脂分子量高,固化残留小分子极少,涂层卫生安全性较高。如能有效降低水性UV涂料中的助溶剂用量,提升综合性能,将能更好的成为传统辐射固化涂料体系的重要补充。
12.3 电子束固化涂料
电子束固化涂料由于无需使用光引发剂、高交联密度、残留单体少等特点,在耐候性、涂层强度和安全性方面具有突出的优点。近年来固化设备价格的下降,将有利于电子束固化涂料的发展,无论是单独使用还是与UV固化涂料协同使用,都将会给行业提供更多更优的辐射固化涂料解决方案。
12.4 基于辐射固化的双重固化涂料
基于辐射固化的双重固化技术可有效解决传统辐射固化涂料的固化收缩应力大、固化不完全等问题,并可在一定程度上解决辐射固化涂料的暗区固化难题。主要有光-热、光-潮气等双重固化涂料等,将有利于辐射固化涂料应用范围的拓展和涂料性能的提升。
13 航空涂料
根据国家政策要求,我国航空航天涂料正朝着自主可控、高性能与绿色环保的方向发展。军用航空涂料在满足基础防腐蚀、耐候性基础上实现其特殊功能性;民用航空涂料在实现关键材料自主可控的同时也将适应国际标准与要求,把握产品的无害化与环保性。
13.1 特殊功能性多样化趋势
国际军用航空器的超音速巡航、超机动性、超隐身和超视距的第四代战机越来越多的装备部队,特殊功能涂料除了提供机身基材保护功能以外,还提供了抗结冰性、耐热性、雷达隐身、红外隐身、电磁屏蔽等特殊性能。随着国际战场探测工具、武器的不断变化与改进,战机的功能性必将随之变化,因此预计“十四五”期间对不同功能性航空涂料的需求更加多样。
13.2 关键材料自主可控
中国民用航空涂料发展主动性问题已经在中美贸易争端中暴露出来,2019年国内相关企业已经着手进行相关资质申请和关键材料的自主可控研究。
13.3航空航天涂料市场面临的最重要问题可能是减重
制造商需要生产出有助于整体减轻重量的涂料,从而降低染料成本和重新涂漆的时间。这也是重要技术发展方向。
14 防火涂料
国家在改变消防体制,对推动防火涂料完全由政府监管转向市场和政府监管相结合的模式,短时间内还会延续市场上防火产品质量混乱的过度期,长期来看在行业协会及国家政策引导下可能转向防火涂料品牌化、集中化,更有利于保障防火市场的健康成长。
在产品技术方面:非膨胀型防火涂料向轻量化,降低综合成本,易施工方向发展;膨胀类型防火产品向超耐久性、易施工,综合成本经济高效方向发展
15 防冰涂料
防结冰涂料市场的发展终端用户主要为民用航空、电网、轨道交通、风电行业,据估计,未来5年中,除了北美和欧洲,亚太地区将出现强势增长。预计到2023年,全球防冰涂料市场将达到10亿美元以上。
15.1 民用航空领域
航空领域是防冰涂料的核心增长点。主被动联合防冰技术是国际民用航空降低结冰风险的常规方法,防冰涂层配合电热/热气实现防除冰效果。国外Microphase coatings,lnc.、Ecologicol coatings等防冰涂料公司的产品种类较多,适用于飞机不同部位的防冰需求,而国内民机用涂料仍主要依赖进口,相关工程经验和技术水平与国外存在较大差距。
15.2 电网系统领域
国外在电力防冰减灾方面的研究进展较快,日本和美国等一些国家利用硅脂和氟橡胶降低与冰层的附着力,但寿命问题仍需要进一步研究。国内的防冰涂料在应对特殊地域气候环境和空气污染条件的能力较弱,因此现阶段仍采用线路避险设置或直流电流融冰法解决防覆冰问题,资金投入和能源消耗巨大。
15.3 轨道交通领域
接触网覆冰是电气化铁路在冬季运行时经常发生的现象,一旦结冰,受灾面积广、危害大、抢修难。覆冰致接触网出现拉弧度现象,造成机车正常取流受阻,影响正常运行,严重时造成支柱倾覆。德国不莱梅有轨电车公司已使用Stemmann Technik公司的高架线除冰设备给导线涂覆防冰剂/涂料,取得了不错的效果,国内近年来积极推进电气化铁路工程用防冰涂料的研究进度,但涂层强度、寿命等问题未能解决,还没有能在轨道交通领域应用的防冰涂料。
15.4 风力发电领域
我国中、南部地区风场地处低温、高湿、多云雾雨雪天气,极易出现风电机组结冰问题,国外如北欧、中欧、北美、亚洲北部也面临覆冰季对风电机组的影响,抗冰问题是风电技术领域研究的热点,具有极强的市场需求。从结果来看,目前风电市场上的防冰涂料可以在一定程度上延缓叶片表面覆冰的作用,但无法完全阻止叶片覆冰。此外,有研究机构在研究风机叶片用光热型涂料,利用吸收太阳光的热能,迅速去除覆冰,但在阴天和浓雾条件下,除冰效果并不理想。在“十四五”期间,推动研究憎水与光热型兼顾的防冰涂料将是解决风电机组覆冰的有效途径。
16 涂料助剂
加强国产助剂上游基础原料产业链的完善,清除同质化化现象,进行结构性改革。
16.1助剂向专业化方向发展将会使得助剂企业能有更多的资金及资源用于专业产品,提高技术门槛,建立知识产权保护体系。进而促进助剂行业整体技术水平提升及竞争力的提升。引导国产助剂厂家由原来的基于中低端市场的综合型企业逐渐向专业型发展,在单一类型的助剂上实现精细化研发经营,提供的产品性价比不低于甚至高于国外竞争品,逐步占领利润相对丰厚的中高端助剂市场。
16.2国产助剂目前仍处于基础发展阶段,上游原材料虽然发展速度较快,但给助剂生产厂家的选择还不够丰富,由于助剂用量较小,而上游原材料企业常常规模较大,使得助剂生产厂家想要的原料,上游不愿意投入过多精力进行研发生产,间接的限制了助剂的发展。原料单体的生产技术水平很大程度上决定了助剂品质,原料供应商与助剂生产企业配合将加速助剂结构的研发进度,缩短助剂新产品推向市场的时间。
助剂应用理论研究能够为助剂发展带来更明确的方向及更多的可能性,能够做到有的放矢,提高应用效率。
国内助剂产业从仿制到创新还需要更多的努力,但还是要一步一步向前走。引导助剂企业标准及行业标准的建立,规范行业品质,鼓励原创性技术的开发及专利保护。
17 钛白粉
(1)与国家整体发展战略保持一致,实现可持续增长;(2)积极推进产业升级,优化氯化法与硫酸法产品结构;(3)加大科研技改投入,持续提升产品市场综合竞争力;(4)坚持环保绿色发展,提升废副产品资源化利用水平;(5)扩大国际合作交流,增强行业发展过程抗风险能力。
18 氧化铁
随着行业深入推进技术创新、绿色发展水平持续提升,围绕铁系颜料的生产、环保等重点环节,以降低消耗、减少排放为目的,全行业须积极实施技术创新和升级改造。在绿色工艺、装备的应用范围持续扩大,推动行业节能环保水平迈上新台阶。
在行业中,在安全环保压力增大的状况下,随着企业对安环意识的觉醒,积极将安全环保工作纳入常态的管理,通过设备升级和技术改造实现环保达标、本质安全水平进一步提升。生态环境保护赋予了氧化铁产品绿色生产及消费的新使命。安全环保已成行业发展主旋律,经过近年来的发展,氧化铁行业逐步回归理性,产能过剩矛盾逐步缓解,集中度不断提高。
18.1 开拓创新是氧化铁行业发展的源动力
氧化铁行业的发展重点不在创制全新化学结构的氧化铁,而是在已有各种氧化铁基础上,更充分发挥其优点,不断克服其缺点,并且不断对其应用领域进行开拓。朝着多功能的方向发展新品种,已经不局限于耐侯、耐用与美观装饰的着色使用范围,并延伸到磁性记忆材料、石油化工催化剂、医疗激光探测磁头、无毒型净化水处理剂、节能贮电材科等新领域中的应用。
18.2 环保及安全清洁文明绿色生产是氧化铁行业可持续发展的重要要素
当前,氧化铁行业正处于节能、环保、安全、绿色清洁文明生产的升级转型时期。氧化铁的发展就更要正确处理好发展与环境、发展与资源的关系。发展的实践证明,良好的环境措施不仅是氧化铁企业发展的保证,更是生存的保证。许多单位多年来都加大了环保治理力度和对资源的综合利用,加大对环保治理费用的投入并采取了强有力的措施,实行集中治理和高标准排放,为企业为行业提供了可持续发展的保证。
三、涂料行业“十四五”期间要解决的关键技术和开发的产品
1 涂料应用基础理论性的研发项目建议
1.1 应用基础研究
“十四五”期间,我国涂料行业的基础研究要在涂料应用基础理论、新型原材料、先进装备与自动化技术、涂层评估技术等领域,增强已有优势,培植新优势,取得一批达到国际先进水平的标志性成果,使涂料行业基础研究整体水平有较大提升。
重点围绕涂料配方设计理论、涂料成膜机理及成膜动力学、涂料流变行为、涂料保护机理、涂料功能特性机理等方面进行系统研究。对新型树脂、功能颜填料、环境友好多功能性助剂等原材料进行全新系统理论研究,以指导涂料应用技术的全面发展。
主要的涂料基础理论研究如下:
①水性工业涂料的研究。包括防腐、汽车、船舶、木器、钢结构等水性工业涂料的科学技术研究,内容有水性涂料的抗性与成膜物结构关系、成膜机理、颜料分散机理、漆膜流动及流平等机理;还要特别关注有助于提高水性涂料性能的机理,如水性防腐漆的防闪锈、提高早期耐水性机理,水性木器涂料的防涨筋机理,水性汽车漆实现紧凑涂装工艺的机理;
②辐射固化涂料的科学技术研究。包括水性辐射固化涂料和粉末辐射固化涂料的研究,辐射固化涂料厚涂层和色漆化新固化机理研究;
③无溶剂及超高固体分涂料的研究,特别是流变行为和成膜动力学研究;
④新型功能填料和新型助剂的作用机理研究;
⑤在严酷应用环境下的涂料防护机理研究;
⑥涂料人工老化及天然曝晒相关性研究。
1.2 新型原材料
涂料行业的发展强烈依赖涂料原材料工业的发展。涂料的发展方向绿色化、长效化、功能化需要不断开发新型的树脂、颜填料、助剂和环保型溶剂。关键核心原材料的国产化是涂料创新发展的重要基础。
高性能水性涂料用树脂 对于水性涂料用树脂要解决在水性化过程中所引入的亲水基团对工业涂料性能所产生的负面影响,同时考虑消除作为分散介质的水对水性工业涂料施工性能劣化的负面影响,高分子科学的发展为解决这些问题提供了技术基础,例如:受控聚合技术(CRP)、有机无机杂化技术、核壳(多层核壳)技术、微凝胶技术、高交联技术、大分子乳化剂的合成与应用、表面能控制方法、纳米技术、石墨烯技术以及树脂多次结构的综合控制等;
无溶剂、超高固含树脂体系 通过选用合适单体、合理的控制分子量和分子结构,制备保持高性能的高固体分或无溶剂树脂,如无溶剂或超高固体分醇酸和聚酯树脂、丙烯酸树脂。高性能环保型活性稀释剂是制备超高固体分涂料、无溶剂涂料的重要材料,重点是在无溶剂环氧涂料和高性能的高固体分丙烯酸聚氨酯涂料中使用的高性能环保活性稀释剂;
高性能特种树脂 特殊性能要求的涂料需要特殊结构的树脂,如高耐候树脂、高抗化学腐蚀性树脂、高耐温树脂、导电树脂、红外隐身树脂等;
新型颜填料 在新型颜填料方面侧重于环保性和功能化,如反射材料、导电材料、隐身材料、纳米材料、代替镉和铅铬系的环保颜料、高性能不含重金属的防锈颜料、环保型固化促进剂等关键材料及应用研究。对于传统颜填料,如钛白粉、氧化铁系颜料重点是通过新型制造技术或重大技术改进提高其耐候性、分散性、并且减少制造过程对环境的污染;
新型助剂 受控聚合技术为开发新型助剂提供了重要技术支撑。开发水性涂料、高固体分涂料及无溶剂涂料用助剂,解决涂膜基材润湿、涂膜抗流挂、颜料润湿分散性、漆膜干燥速度等问题;
环保溶剂 开发低公害或无污染的溶剂,代替危害大的苯类、乙二醇醚及醚酯等溶剂;开发环保型的水性涂料成膜助剂。开发弱溶剂可溶树脂,采用对环境破坏作用小的豁免溶剂,扩大环保型溶剂的应用范围。
新材料和可再生原材料开发应用 进一步研发纳米材料、石墨烯材料、聚苯胺、微胶囊、脂环基丙烯酸酯等新材料的新应用;开发基于生物基的可再生单体和树脂,代替基于碳基的单体和合成树脂,推动涂料行业的可持续发展。
1.3 先进设备和自动化环保技术
国家十四五规划提出要高度重视智能制造,充分利用中国工业体系完整、综合实力持续增长的优势,充分发挥科技创新人才数量巨大、创新资源越来越丰富的人才红利,从一线技术创新做起,围绕数字化与智能化主题思路,全面加强自主创新,凝聚一代人的创新智慧,集中力量攻克高端制造与智能制造的一系列技术难题,形成一批具有重大国际影响的创新产品。在涂料生产和施工技术方面引入这些创新思维、采用现代先进电子信息技术,大力推动智能制造、清洁制造、机器人涂装,推动涂料装备的产业升级。
(1)开展涂料密闭型清洁生产线技术研究与推广应用。减少粉尘、废气和废渣的产生和排放,减少清洗用水或溶剂的使用,同时提高原材料的利用率,具体技术包括:密闭式破包机的研发和应用、密闭式粉料储存与投放的普及、密闭式固定型生产罐的普及、带盖的落地式分散机和移动式生产罐配套罐盖的强制实施、环保型涂料生产用过滤设备的研发和应用、粉尘回收和废气、废水处理装置的强制推行、自动化生产罐清洗设备研发和应用、废水与废溶剂回收利用装置的普及等。
(2)开展自动化高效率生产线技术研究。重点研究各工艺模块的衔接和一体化工艺的实现:提高落地分散机、生产罐、研磨机、包装机、反应釜等单体设备的质量和自动化程度,减少对人的依赖,提高综合使用效率;多套生产装置的自动化控制实施,并配套完善的联锁装置;针对主要生产设备,结合清洁化、自动化及安全性要求,制定新的标准。
(3)开展自动化高效率低污染环保涂装线技术研究。通过涂装设备、涂装工艺和涂装流程的技术提升,提高涂料的使用效率、降低稀释剂的使用量、提高涂膜的质量,最终实现减少VOCs排放。积极推广机器人涂装、水性自动静电涂装、热喷涂自动涂装等高效环保涂装工艺的研究。
1.4 涂层体系性能评价技术
大力开发“现场涂层性能检测技术”、在线检测技术,让涂料使用者清楚了解所使用产品的优劣、避免弄虚作假现象发生,同时这一举措还能规范施工行为,监督施工质量。
推广涂料行业的LCA (Life Cycle Assessment,生命周期评价)评估体系,评价整个涂层保护周期内对环境的综合影响。该体系的建立将有效的促进涂料行业的绿色发展。
2 要解决的关键技术和开发的产品
2.1 建筑涂料
“十四五”建筑涂料技术发展关注的方向:二氧化硅气凝胶在建筑涂料中的应用研究,水性多彩涂料稳定性、大生产问题的改进展,反射隔热涂料的配色和扩大应用,常温自交联建筑涂料的研究,无机有机复合建筑涂料的研究,以多技术集成创新产品,提高建筑涂料性能,增加其功能,并更加环境友好。
2.2 地坪涂料
(1)高性能非离子型水性环氧固化剂和乳液的开发,提高漆膜的耐蚀性及抗划伤性、耐磨性等理化性能。
(2)水性聚氨酯涂料的开发和施工工艺,开发出稳定的不同光泽的高性能水性聚氨酯涂料。
(3)弹性/刚性无溶剂聚氨酯树脂的开发和施工工艺,重点改进无溶剂聚氨酯涂料反应气泡的处理工艺。
(4)有机硅、有机氟与环氧树脂、聚氨酯树脂的杂化,得到新的高性能可用于地坪涂料的树脂.
(5)无机地坪、生态地坪等研究。
(6)绿色、节能、环保、安全、智能材料的开发,环氧磨石体系、环氧彩砂自流平、超耐磨材料、弹性聚氨酯材料、整体混凝土地坪的推广和应用以及现有地坪材料的升级换代是新产品开发的方向。
2.3 木器涂料
重点对水性、UV、净味、高固体分等环境友好型木器涂料产品的高性能树脂、单体、关键颜填料、主要助剂以及配套制造与复杂涂装应用工艺进行研发。尤其在一些关键技术与材料,以及涉及UV及水性产品物理性能提升、成本改善和应用工艺难点上,应集中资源进行针对性攻关和突破。
加强一体化涂装集成/复合技术的研究、推广。当前中大型家具企业都已经通过设备升级和涂料换代实现了高效率、低污染的环保涂装,随着机械化涂装方式的广泛普及,接下来涂料企业在不断提升产品质量的同时,也需要考虑产品在应用上与机械设备及其工艺的融合,因此也必须不断地改进产品的涂装搭配、工艺及应用技术。
2.4 工业防腐涂料
(1)绿色环保低VOCs产品
高性能水性防护涂料:开发具有更高性能,更宽施工窗口的水性防腐涂料产品。
高固体分涂料:发展的重点则是高固低黏,兼顾性能和成本综合效应。对于耐候性面漆,聚天门冬氨酸酯涂料,以及聚硅氧烷涂料均属于高固体分涂料品种,加以关注。
无溶剂涂料:无溶剂防腐涂料的应用将进一步增大,要开发可常规单组分泵喷涂,有合适适用期的无溶剂防腐涂料产品,扩大无溶剂涂料在其它防腐领域的应用。
(2)功能化产品
耐保温层下腐蚀涂层: 既需要良好的耐腐蚀性,优秀的耐高温性,同时还需要经受冷热冲击和高低温后的防腐性能,要求较高。开发相应耐保温层下腐蚀涂料产品和体系具有重要意义。
管道储罐衬里防腐:由于储罐介质和环境的多样性,对储罐衬里涂料的要求也比较苛刻和复杂。开发耐受不同介质,不同温度的衬里涂料产品,建立衬里涂料耐受性能数据库,具有重要意义。
烃类防火:烃类防火产品是防火涂料中的高端产品,广泛应用于石油石化等建设领域;目前这一市场基本为外资公司所垄断,国内技术力量较为薄弱,开发自主知识产权的烃类防火技术及产品和服务体系具有重要意义。
其它:随着对产品质量要求的提高或应用环境的特殊要求,不少业主要求防腐类产品在满足基础防腐及耐候性能的基础上,需求产品同时具有其它功能性要求,如防霉、防菌 、低反射、自清洁等。
2.5 汽车涂料
针对配套产品升级任务及旧线改造问题是行业发展关键环节,做以下规划建议:
(1)源头替代:按照GB24409-2020的要求,按时淘汰高VOCs低固含溶剂型汽车原厂漆,限制高VOCs低固含汽车修补漆应用,推广水性、高固体分等低VOCs环保涂料应用,新建汽车线必须为低VOCs涂料涂装线。
(2)改建:针对已预留使用水性涂料的涂装线,应按期完成旧线改造,并根据实际情况,做好末端治理,达到VOCs减排与节能降耗并行目的;对未预留水性线的3C2B涂装线,应做好逐步改建规划,一方面可考虑改建为高固体分溶剂型3C1B工艺,降低改建费用,达到节能减排目的,另一方面酌情建造更环保的水性涂装线。
(3)配套产品建议:乘用车企业,底漆全部采用阴极电泳,中涂和底色漆全部采用符合标准的低VOCs涂料;货车、箱式货车企业底漆全部采用阴极电泳,中涂实现水性化或采用高固体分、粉末、UV光固化等低VOCs涂料。
(4)涂装工艺改进:禁止使用涂料利用率低于60%的涂装工艺,推广机器人自动喷涂;
(5)VOCs总去除率达到90%以上(含)(非重点区域为80%以上)。
2.6 船舶涂料
(1)耐高温(>800°C)硅酸乙酯锌粉车间底漆,及水性硅酸乙酯锌粉、水性锂基无机富锌底漆、石墨烯锌粉底漆等新一代车间底漆的研究
(2)高性能、高固体分、无溶剂、纯环氧船用通用底漆研究。满足高温高湿高盐强紫外辐射的南海腐蚀环境及低温、冰层撞击、冰雪覆盖的极地腐蚀环境的多功能防锈漆成为船舶防锈漆发展的重点。
(3)低摩擦、低铜、无铜自抛光防污漆,污损释放型防污漆,以及低毒/无毒的新型防污漆技术的研究。
(4)水性涂料在船舶行业的应用研究。
2.7 集装箱涂料
(1)提升水性涂料的防腐性能,满足快速生产、快速干燥的要求,常规的自动涂装设备的施工要求和机器人涂装的要求,是未来发展的重点。
(2)开发水性车间底漆:目前集装箱整箱涂料已全部实现水性化,但预处理使用的车间底漆,因快干的要求,目前仍使用溶剂型涂料。
(3)开发冷藏箱、特种箱的环保涂料。
2.8 卷材涂料
(1)水性涂料
水性卷材涂料代表了技术发展的趋势,但由于水性涂料的高表面张力和水解稳定性等方面的问题,限制了卷材涂料的技术发展和应用就卷材涂装的特殊工艺而言(溶剂回收焚烧供热),目前水性卷材涂料并不是一个主要方向,无论从涂装的表面质量、实际户外使用年限以及涂装能耗上,并没有多大的价值和优势。
(2)粉末涂料
粉末卷材涂装一直是粉末行业关注的课题。但技术上还有很多难题:需要解决粉末涂料快速固化、粉末涂料薄涂、提高涂层机械性能和耐腐蚀性能等关键技术难题从涂装施工方面来说,对粉末静电涂装设备有很高的要求。行业内正在筹划采用“高分子电偶极化带电”机理,设计制作全新的卷材粉末涂装模型,把提高粉雾喷涂量和粉末带电结合在一起来解决涂装中的这些技术难点。
(3)无铬涂料
长期以来国内卷材行业还是使用铬酸锶作为耐腐蚀颜料来实现在不同自然条件下的耐腐蚀功效但六价铬无论对环境以及接触者都有危害,很多国家地区已经在不同程度上进行了无铬化转变,无铬化的进程是环保大方向。我国于2020年发布了GB 30981-2020 《工业防护涂料中有害物质限量》的强制标准,对六价铬在卷材色漆中的含量做了明确的限定。因此,不含重金属的环保型卷材涂料是今后卷材涂料开发应用的发展方向。
(4)环保节能的辐射固化涂料
UV固化涂料可与传统的卷材涂料一样可在快速线上连续、均匀地涂装。主要用于底漆与背漆。电子束固化涂料成份基本与光固化涂料一致,但涂料不含光引发剂,涂料成本低,能量消耗低,EB固化穿透能力强、对色漆固化同样有效。用于面漆涂装。EB固化时自由基引发过程中需要惰性气体的保护,从而阻隔氧的影响,这是目前EB技术进一步工业化使用的主要阻碍,但随着辐射固化技术的不断成熟,这种环保节能的绿色技术将会在卷材涂装中具有广阔的应用前景。
2.9 海洋工程涂料
应重点开发高性能及绿色海洋工程涂料产品,完善环境友好产品配套体系,限制生产并逐步淘汰低固体分高VOCs涂料,减少生成对大气、海洋环境有害的物质。推广低VOCs的高固体分和无溶剂涂料,如高固体分的环氧涂料、聚氨酯涂料、脂肪族聚脲涂料、聚硅氧烷涂料等海洋工程防腐涂料。推广和发展高可靠性的水性涂料,如水性车间底漆、水性环氧富锌涂料、水性无机富锌涂料、水性环氧涂料、水性聚氨酯涂料以及水性丙烯酸涂料等。通过技术创新和规范施工工艺,降低水性涂料产品成本,提高产品应用性能和竞争力。
应提倡在海洋工程中应用长效防腐涂料,提高涂层防腐质量,延长涂层维修维护周期。通过技术创新,如开发新的环氧固化体系、在防腐涂层体系中引入石墨烯等,来实现长效防腐。另外,对于海上工程和装备涂层的维修和重新涂装,由于在海上对钢结构进行表面处理难度大,开发对涂装前钢结构表面前处理要求等级较低的防腐涂料,对于海上工程钢结构的维修保养具有重要意义。
开发满足海上风电大风机、大叶片,长效防腐要求的新技术和产品。特别是开发满足大叶片前缘技术要求的腻子、面漆等涂层配套体系。同时为满足海上养殖平台,海上牧场发展需求,重点开发长效环境友好、超低生物毒性的防污技术。
2.10 核电涂料
不同技术路线的核电文化理念都是相同的:安全、安全、再安全;核电涂料尤其核级涂料作为核电站设施设备的重要保护,在满足常规重防腐涂料性能的基础上,根据核电设计规范的技术标准要求,对核电涂料的单产品及配套的涂层系统进行耐辐照、核电基准事故、核电严重事故及核去污等方面进行反复试验和验证,测试费用昂贵。同时不同技术路线的核安全技术方案对涂料产品的技术路线有至关重要的影响,如美国AP1000路线强调非能动理念,对涂料的干膜比重、导热系数就提出了特别的要求,从而选择的涂料产品往往是导热系数好、比重高的含锌类产品;而法国技术路线在强调满足技术规范中性能要求中,特别重视涂层系统的附着力和各种极端情况下的耐久性,所以选择高性能水性环氧产品居多。我们国家第三代核电技术都是在引进基础上消化吸收,因此国内核电涂料产品的类型、测试标准和规范都受国外企业影响很大。由于核电涂料的市场规模不大、研发测试费用高、加上核电行业的各类质量和安全监管,进入市场的推广的周期超长,需要同时熟悉精通核电和涂料方面的专业队伍,所以全球核电行业的核电涂料厂家不多,主要有美国PPG, 宣伟、卡宝莱茵、德国FREILAKE,芬兰Teknos, 法国Maestria,日本关西等厂家;而国内核电发展历史上也有很多企业都对核电涂料市场进行过产品开发和市场推广,但由于各方面的实际困难及投资回报方面的原因大多都没法坚持下来。
2.11 工程机械涂料
(1)开发施工体积固含≥80%的产品;
(2)开发耐沾污的工程机械面漆;
(3)开发湿喷湿水性涂料底漆和面漆(水性环氧和丙烯酸聚氨酯);
(4)开发2C1B型(干喷干)粉末涂料;
(5)开发边角孔洞缝覆盖能力的防腐底漆。
2.12 辐射固化涂料
(1)辐射固化涂料的耐候性
耐候性是制约UV固化涂料发展的性能因素之一,通过新型光固化材料的开发或多种辐射固化技术的协同,有望突破这一瓶颈问题,推动辐射固化涂料全面走向户外应用。
(2)LED光固化涂料体系的表面固化
光固化产业转型UV LED光源已成趋势,但现有的氧阻聚现象易带来涂料表面发粘、硬度差、耐刮擦性差等问题。研发优化适用匹配的高效光引发剂或无氧阻聚材料体系成为该类涂料体系的技术重点。
(3)丙烯酸酯类活性稀释剂的绿色生产技术
丙烯酸酯类活性稀释剂是辐射固化涂料不可或缺的组分,发展绿色生产技术,提高原子经济性,进一步降低辐射固化原料和涂料成本。
(4)辐射固化金属涂料
按基材来分类,辐射固化涂料已在纸张、木器、塑料等领域获得全面应用。全面提升辐射固化涂料在金属基材上的综合性能,实现其在卷材印铁、建筑板、家电板、食品罐乃至防腐等领域的应用。
(5)水性光固化涂料的高性能化
如何通过新型水性光固化树脂的开发,新型光反应或双重固化技术的运用等实现涂料的高性能化,仍将是水性光固化涂料的研发重点。
(6)阳离子/阴离子光固化涂料应用技术
阳离子光固化和阴离子光固化体系是辐射固化技术的重要组成部分,适用于环氧、乙烯基醚、硫醇等多种感光材料体系的固化。发展阳离子/阴离子光固化涂料应用技术,将进一步丰富辐射固化涂料在工艺或性能方面的整体解决方案。
(7)大分子化光引发剂
大分子光引发剂具备高引发活性、经过安全评价的大分子光引发剂在食品包装、家居建材等领域的UV固化涂料中具有重要应用。
(8)新型高性能活性稀释剂
低皮肤刺激性、无苯、低黏度、低气味活性稀释剂将在无溶剂UV喷涂、UV喷墨印刷、UV凹印油墨等领域获得重要应用。高活性、高折射率、自固化等功能性单体也是重点发展的新型活性稀释剂。
(9)生物基辐射固化涂料
生物基辐射固化涂料是一类结合绿色生物基材料和绿色固化技术的涂料,其制造与研发符合国际循环经济、生态制造的指导思想,也是国际制造业未来发展趋势所在。重点开展包括植物油、纤维素、木质素等天然来源材料的改性,以适应辐射固化加工应用需求。
(10)辐射固化功能涂料
主要包括自修复、耐污易清洁、高阻隔性、超疏水疏油、抗静电等在内的辐射固化功能涂料。在建筑家具、电子产品等方面具有很好的应用前景,但应同时满足涂料的表面性能和装饰效果要求。
(11)辐射固化金属卷材涂料
辐射固化金属卷材涂料未来有望替代现有溶剂型热固化金属卷材涂料,可大幅降低金属卷材涂装过程中的VOC排放和生产能耗。该类涂料在具备优秀附着力、抗冲击性和耐候性的同时,还应具有一定的防腐蚀性能。
(12)辐射固化电子涂料
随着未来5G通信、智能家居产业的发展,辐射固化电子涂料将会在户外基站、智能装备、新型3C电子等产品的制造、表面装饰和防护方面发挥重要作用。
2.13 航空涂料
由于航空涂料受环境、飞机安全等复杂因素制约和影响,产品更新换代不像其他涂料品种迅速,主要要开发高性能、无铬、轻质、水性航空涂料产品。
2.14 防火涂料
目前,我国研发的钢结构防火涂料产品已发展出多品种并形成完整的产品序列。产品具体包括:溶剂型、水溶性、厚涂型、薄涂型等,以及室外和室内型等多种钢结构防火涂料。 在发展的过程中,钢结构防火涂料不断改进,但一直以来, 耐火性能和环保性能无法兼顾,二者的结合将会是未来我国防火涂料技术研究的一个重要方向。
2.15 防滑涂料
(1)开发高耐久型防滑涂料
国外已有成熟防滑涂料产品的使用寿命为3年,国内相关单位将继续开展长寿命防滑涂料研究,实现3年使用寿命的防滑涂料研制和应用工作。同时,进行更高寿命防滑涂料技术研究储备,使用新的耐候树脂体系,为实现更高寿命的防滑涂料开展相关预研工作。
(2)进行非晶金属基防滑涂料技术储备
非晶态金属基防滑涂料具有优异的耐磨和防腐蚀性能,通过热喷涂、激光熔敷或电弧等技术可制备摩擦系数高,耐磨损、抗冲击、耐腐蚀性好的防滑涂料。
(3)研制轻质甲板防滑涂料
减少涂料对舰船增重是提高舰船灵活性和载重水平的重要措施,防滑涂层具有较高的施工厚度,轻质防滑涂层的研制和使用将明显降低防滑涂层对舰船增重。
(4)防滑涂层高压水清除工艺
美国从1998年已经采用高压水清除甲板防滑涂层。在防滑涂料重新涂敷时,如果达到相关要求,可以减少喷砂或喷丸处理的工作。对于减少磨料在甲板上的遗漏和提高安全性,减少维护施工工期,提高工作效率意义重大。
2.16 防冰涂料
(1)新型含氟/硅化合物的制备与合成
目前的防冰涂料均采用憎水路线,利用含氟/硅化合物进行低表面能改性,随着国家环保政策地不断推进,有机氟/硅产业面临巨大压力,产品线收缩甚至停产,需要研制新一代环保型含氟/硅化合物。
(2)高性能低表面能树脂的设计与合成技术
涂层的寿命与涂料中的树脂基体密切相关,低表面能树脂在机械强度、耐老化、低温憎水性及稳定性方面存在短板,设计一种结构合理,并通过一定的工艺手段得到同时满足憎水性和常规性能要求的树脂是近几年研究的主要方向。
(3)防冰涂料表面结构设计与优化技术
研究防冰涂料表面结构与防冰性能的规律性问题,通过特殊的选材及工艺手段提高结构单元的有效性和稳定性,提高防冰涂料的寿命,满足使用需求。
(4)防冰涂料性能评价技术
国内尚无可执行的国家或行业标准,针对防冰涂料的测试项目和方法仍未统一,测试的结果存在一定差别,在十四五期间,应推进建立相关标准,研究涂料关键性能的测试原理及方法,对评价体系进行补充并实施发布。
2.17 涂料助剂
根据涂料技术的发展趋势,开发高性能助剂。
(1)水性涂料、高固含涂料(无溶剂、粉末)、UV涂料等将是涂料环保化的主要方向,因此这些应用领域的助剂产品需求是当务之急。随着环保政策的执行力度加大,水性涂料、高固含涂料等在目前涂料总量的占比越来越大,助剂需求量也随之增加,这些领域的助剂生产规模会逐渐增大和集中,形成行业优势。
(2)军工涂料、海洋等重防腐涂料,针对这些功能性极强的涂料开发对应的助剂,有利于加速这类型涂料在国内的发展。提高高端重防腐涂料技术水平和国产化比例,需要从原料、配方、技术等多个研发生产工艺环节来解决。国内助剂厂家要紧跟重防腐涂料技术更新步伐,针对重防腐涂料领域使用的新材料、新工艺等开发对应产品,实现技术和市场革新。
(3)高效、多功能、低添加的助剂技术。
助剂是一个具有多面性的功能性产品,在解决问题的同时也可能带来其它负面影响,因此高效、多功能、低添加的助剂,有利于涂料综合性能的保证。单一性能突出的助剂往往在解决问题的同时,带来其他更多问题。多功能、均衡性较强的助剂能够有效简化涂料配方,减少漆膜后期弊端,提高设计效率。
(4)环保、安全、易降解的助剂技术。
涂料助剂本身的环境友好、无生物毒性、易降解也是环保型涂料技术发展的一个重要环节。因此,不污染水及土壤资源、具有良好的可降解性并且无毒性的涂料助剂应是十四五乃至今后助剂结构开发的基本方向。
2.18 钛白粉
(1)硫酸法钛白粉:加强科研投入和产学研合作,优化产品结构,突出专用产品开发,着力提升产品内在质量和应用性能;大力实施节能减排和废副产品综合利用项目,通过减排为发展腾出空间,通过综合利用延续企业生产经营;地方政府要加大园区规划和对化工企业的监管力度,使所有钛白粉企业都有自己的生存基础;依法整治、关停个别依然处在经营状态的小、散、污企业。
(2)氯化法钛白粉:科学评价地方资源配套综合优势,合理布局工厂选址,科学规划 单座工厂的产能;坚持走持续重新道路,夯实做强、做大基础,通过产品创新引导消费,拓展市场;重视产业链配套建设,有条件的企业要努力建立自己的原料基地。
2.19 氧化铁颜料
(1)在产品技术上:氧化铁颗粒表面处理技术;新型复合氧化铁技术;改型包核氧化铁技术;特殊用途氧化铁技术;耐热用氧化铁技术;无毒氧化铁技术;磁性材料用氧化铁技术;非氧化铁(铬绿、群青等)推广应用技术。
(2)在产品加工上:超微细化氧化铁;水性、油性氧化铁;造粒氧化铁;复合氧化铁。
(3)在制造技术上:装置一体化、控制智能化;低排放至零排放;清洁生产;单元性的生产技术进行系统整合,发挥设备系统的最大优势,实现规模化效益,体现企业社会责任等。
四、“十四五”涂料科技管理发展规划
1 多出科研创新成果是“十四五”科技发展的基本要求
1.1 指导思想
(1)适应行业新常态发展形势
“十四五”时期是中国经济在新常态下深化改革和转型、优化行业结构、提高效率和效益的关键时期,涂料行业也体现出新常态特征:增长速度放缓,产能结构过剩严重,产业同质化严重、产品附加值低,严重阻碍行业的健康发展,同时环保压力持续加大。市场竞争更趋激烈,涂料行业面对新形势、新任务,要紧紧围绕国家科技发展规划和石油化工行业规划的总体要求,深入贯彻落实创新驱动发展战略,充分发挥科技进步和创新对涂料行业加快转型升级的重要支撑作用,实现涂料行业绿色环保可持续发展。进一步促进涂料行业向专业化、规模化、集团化方向发展。
(2) 把握经济发展新机遇
涂料行业发展虽然面临较严峻挑战,但也面临诸多机遇。
前所未有的创新环境 目前国家正在实施“创新驱动发展战略”,在全社会掀起“大众创业、万众创新”的热潮,对创新的重视达到了前所未有的高度,为全社会营造了前所未有良好的创新氛围,对涂料行业实行“十四五”科技创新规划提供了良好环境。
面临更多发展机遇 国家重大战略部署,“新四化+绿色化”、“互联网+”、“一带一路”、京津冀一体化、长江中游地区经济带、“中国制造2025”等国家或地区经济发展战略给涂料行业发展带来许多新机遇,充分发挥自身优势和条件,紧跟国家战略导向与发展重点,更多参与国家重大战略部署,持续推动涂料行业的科技创新发展。
国民经济各部门转型升级为涂料发展提供新契机 国民经济各行业各部门创新驱动、转型升级,需要涂料配合,涂料如能协同发展,将为涂料科技创新提供新的发展机遇。传统制造业、房地产等增长引擎减速或萎缩,要恢复与振兴是长期过程;互联网经济、信息产业、医疗、新能源及环保等为代表的新经济正高速发展。要跟踪和适应这种发展趋势,要特别关注新经济发展需要带来的商机。
1.2 突破一些技术关键,形成一批产业化成果
前面已提出“十四五”要解决的关键技术和开发的产品,有应用基础理论性项目(包括应用性研究、新型原材料、先进设备和自动化环保技术和涂层性能评价技术),有汽车、建筑、海洋、防腐、木器、卷材、集装箱、粉末、军工等涂料和颜料与助剂等领域的重点项目,均有关键技术等待突破。在“十四五”期间,对上述重点项目要努力攻克其技术关键,形成一批产业化成果,要改变在高端涂料市场和高档助剂市场国内企业不占竞争优势的被动局面。特别要突破一批共性技术的关键,如水性涂料树脂、高固体分涂料树脂的技术关键,达到性价比优越、产业化和商品化程度,这对降低涂料中VOCs意义重大。
力争完成具有自主知识产权重大科技成果的国家级奖3~5项;申报有价值的中国和外国技术发明专利100项以上;并要有一批处于国际先进水平的新产品实现产业化。要加强品牌建设,“十四五”期间要涌现出5~10个国内外涂料市场承认的涂料知名品牌。
通过“十四五”科研发展,我国向世界涂料强国将迈进一大步!
2 人才培养和科研队伍建设
“十四五”期间要进一步发挥企业是科技创新的主体作用,大中型涂料企业要逐步形成“领军人才+专业人才+技能人才”的较完善人才体系的科研创新队伍,以保证科技创新的活力,真正发挥企业创新的主体作用。
为配合与支持涂料企业科研队伍建设,要进一步建设好全行业人才培养基地。“十四五”期间按“卓越工程师人才培养计划”要求,培养动手能力和独立解决问题能力强的涂料专业本科毕业生600人以上,每个毕业生除获得本科毕业证外,还要获得职业技能(中、高级工)证;正式培养一批创新意识高、解决实际能力强的涂料研究生15人以上。在培养人才基地争取建设一个涂料博士点,开始培养涂料博士和涂料行业科研领军人才。开办不同类型培训班,根据行业需要,每年培训200人以上。“十四五”期间要改变涂料行业职业技能培训模式,职业技能培训中、高级工达到1000人以上,技师20名以上。
中国涂料工业协会和北京大学光华管理学院、清华大学经济管理学院合办的“涂料企业高级人才研修班”争取每年办一次,提高涂料企业中、高级管理人员的经营管理水平。在原有基础上,使国际交流与技术培训常态化。
业内建成的院士工作站和博士后工作站,国家和部委级技术开发中心是培养涂料科研领军人才的平台,应充分发挥其作用,尤其是博士后工作站。在“十四五”期间,每个博士后工作站要争取培养1-2名本企业涂料科研的领军人才,从中“脱颖”出能引领涂料行业科技发展的领跑者。
3 建设创新平台,加大科研投入
建设一批精干有效的创新平台 抓好大中型企业的各级企业技术中心和涂装工程技术开发中心建设,巩固一批省市级企业技术中心。“十四五”期间争取晋级几个国家级的企业技术中心,使产学研合作平台建设取得显著成果。
涂料行业已建成多个院士工作站和博士后工作站,和一批国家、省、市级企业技术研发中心,取得了一些成果。但总体上是多数没有形成有效的创新机制,尤其是整个行业缺乏系统规划,企业各自为政,没有形成良好的协作开发和资源共享机制;一些博士后工作站、院士工作站、研发中心的建立,更多是为了提高本企业声誉,并没有形成企业有效的创新平台,以取得多出成果、多出人才的效果。“十四五”期间,中国涂料工业协会和中国涂料产业技术创新联盟要在行业的整体创新环境、创新平台建设中发挥统筹协调作用。在定性基础研究、开发研究、涂装工艺研究等几个层面,建设不同侧重点、不同层级的创新平台。要按细分行业成立一些研发中心,避免同类研发中心重复建设,造成创新资源浪费。对于涂料基础研究、原始创新和一些关于产业发展的共性核心技术,应该成立几个科技龙头企业主导、科研院所共同参与的创新平台,形式可以多种多样,可以是研究院形式,也可以是虚拟的创新平台,关键是形成有效的运行机制。对于技术开发型创新平台,由涂料生产龙头企业主导,涂装单位和用户单位共同参与,侧重点在于用,在于产业化。中国涂料工业协会专家委员会和涂料科创联盟,可联合业内建成的院士工作站、博士后工作站、各类技术开发中心和各种创新平台,定期组织技术信息和学术交流,促进业内技术信息互联互通,资源共享。还应组织评选优秀创新人才和优秀科技创新平台,加以奖励,促进各工作站和技术中心做大做强。
加大科研投入 到2025年,大中型涂料企业研发投入(包括争取的国家投入)应达到其销售收入的3%~5%。“十四五”期间业内至少要有20-30家大中型企业(如建有院士工作站、博士后工作站、国家级技术中心等企业)建立健全的科技创新平台,在业内起技术创新带头作用,真正确立企业是技术创新的主体地位。
4 建立和健全人才管理机制
尊重知识、尊重人才 人才建设要形成有利于人才成长的机制和环境。建立人才管理机制,形成选拔人才、考核人才、激励人才等完备的制度体系和运行机制,促进创新,激励成才。营造吸引科技创新人才的氛围,建立“进得来、留得住、用得好”的良好环境。加大人才战略的实施力度,围绕行业要解决的大项目,提供一切可能的保障条件,形成一个吸引优秀人才的技术创新环境。
注重知识产权保护 尊重科技人员的劳动成果,与中国石化联合会合作,组织科技成果鉴定和科技成果评奖,设立成果奖励基金,让获奖者不仅得到应得的报酬,并与晋升职务和职称挂钩。对申请的专利也要采取同样的办法奖励。
进一步完善职称评定工作 中国涂料工业协会将进一步推进职称评定及职业技能评定工作。大中型涂料企业应成立本单位的技术职称评委会,助理工程师自评后送中国涂料工业协会评委会备案发证,中、高级职称由企业评委会初评后进行推荐。
注: “十四五”涂料行业环保发展规划、“十四五”行业政策法规与标准化发展规划另行印发。