工業涂料一般來說,可分為交通涂料、其他涂料等眾多類別。交通涂料又可細分出汽車涂料、船舶涂料等;建筑涂料也有墻內和墻外之分,墻內涂料包括內壁涂料、地板涂料、家具涂料等。按照一般的定義,工業涂料不僅涵蓋汽車涂料、建筑、冶金、制造、醫藥、交通、船舶和集裝箱涂料、工業地坪涂料、道路標識系統涂料等眾多領域,還包含在人們日常所使用的各種生活生產用品當中,例如家具、家電、生產設備,乃至一只小小的鉛筆、一個鋁制飲料瓶子等等。可以說工業涂料與人們的日常生活息息相關。
2009 年數據顯示,建筑涂料占涂料總產量的 30%-40%,而工業涂料占比高達 60%-70%。以中國為例,2009 年 1 - 7 月份,中國涂料總產量約為 470 萬噸,其中工業涂料占 70%,且這一比例還有上升趨勢。由此可見,工業涂料在涂料產業中占據著舉足輕重的地位,是涂料產業的支柱。中國工業涂料市場遠未飽和,還有很多潛在市場沒有得到挖掘。由于工業涂料所涵蓋的領域十分廣泛,難以進行詳細分析,但可以選取其中幾個重要領域進行介紹,比如汽車涂料、高速鐵路及城市軌道交通的防護涂料、高速公路以及大型橋梁的防護涂料和標識涂料、船舶涂料等。這些領域對工業涂料的需求巨大,也進一步凸顯了工業涂料在經濟發展中的重要性。
二、按應用領域區分
(一)汽車涂料
目前中國的車企很多是中外合資企業,在進入中國市場前就已與相應的涂料企業組成合作關系,所以進入中國后會首選使用國外品牌的涂料。據有關統計數據,中國 75% - 80% 的汽車原廠漆市場被國外品牌瓜分。然而,國內的汽車漆市場主要集中在修補漆市場,75% 左右的市場份額被國內品牌所占領,但大部分是修補漆中的低端市場。例如,2022 年全球汽車修補涂料市場規模為 144 億美元,預計 2030 年將達到 218 億美元,年均復合增長率約 5.32%。外資品牌在國內汽車修補漆市場占據主導地位,其中高端水性修補漆市場的壟斷情況尤甚,美國 PPG、美國艾仕得、荷蘭阿克蘇諾貝爾和德國巴斯夫等四家外資品牌合計占據超過 50% 的市場份額。
(二)高速鐵路及城市軌道交通的防護涂料
中國高速鐵路建設進入高峰期。按照國家高速鐵路建設規劃,到 2020 年中國將有 1.8 萬公里的高速鐵路投入運營,而其中的 1.2 萬公里將在 2012 年建成。高速鐵路對橋梁隧道的防腐、防水性能等要求極高,需要使用到大量的高品質高性能的防護涂料。以全長 1318 公里的京滬鐵路為例,其中橋隧長度比例高達 87.7%。高速鐵路因為其高速的特性要求線路盡可能地平穩筆直,因此需要大量的架橋和挖隧道,這就對防護涂料的需求巨大。
(三)高速公路以及大型橋梁的防護涂料和標識涂料
高速公路上的標識牌包括進出口預告、道路指示、速度限制、高度限制等標識牌以及其支撐柱子的防護漆都屬于工業涂料的范疇。高速公路建得越多,也就意味著標識牌設置得越多,由此就帶動了相關涂料的需求增長。眾多大型橋梁的建設同樣需要大量防腐涂料以及路面標示涂料、標志牌涂料等。例如,眾多大型橋梁的建設需要大量防腐涂料來保護橋梁結構,防止腐蝕,延長橋梁使用壽命。
(四)船舶涂料
隨著中國造船業的發展壯大,中國船舶涂料的市場空間也將得到進一步的發掘。預計 2010 年中國造船產量將達到 2000 多萬噸,超過韓國和日本躍居世界第一造船大國。2020 年全國船舶涂料產量達到 90 萬噸,占全國工業防護涂料總產量的 4.95%,占全國涂料行業整體產量的 2.56%。各大船廠所需船舶涂料的市場規模約 70 億元,占比 78%;而船舶維修涂料市場規模近 20 億元,占比 22%。整體反映出造船市場對船舶涂料行業發展的影響較大。
(五)其它應用
工業涂料除了上述的使用領域外,還有像集裝箱涂料、海洋石油鉆井平臺防腐涂料、窯爐、輸送管道涂料、輸變電塔涂料、電子涂料、塑膠涂料、工藝品涂料等也是其重要使用方向。而隨著新興產業的不斷開拓,在光電子、生物工程、電腦及手機主板、光纖通信電纜、城市下水道廢水處理等領域,涂料都在發揮著越來越重要的作用。例如在電腦及手機主板領域,絕緣涂料具有優良電絕緣性,多為清漆,也有色漆,根據用途可分為浸漬絕緣漆、漆包線漆、硅鋼片漆等,為電子設備的正常運行提供保障。
三、按涂裝材質分類
(一)機床 / 機械涂料
機械涂料是指涂裝在機械表面及各類機器零部件上的涂料,主要用于機床、設備、汽車、五金、玻璃鋼等表面裝飾保護。按形態可分為平面漆(高光、平光、啞光)和美術漆(錘紋漆、桔紋漆、波紋漆、閃光漆)。機械漆包括溶劑型丙烯酸漆、聚氨酯漆、硝基漆、環氧漆、氨基漆、醇酸漆等。溶劑型丙烯酸漆具有極好的耐候性,分為單組份自干型和交聯固化型,前者表干迅速、易于施工,后者固含量高、機械性能優良。聚氨酯漆機械性能良好、固體含量較高,雙組分品種應用廣泛但施工復雜。硝基漆裝飾性較好、施工簡便,但耐久性和漆膜保護作用不佳。環氧漆對無機材料附著力強、耐腐蝕、機械性能優良,但耐候性不好。氨基漆固化后漆膜性能極佳,但對涂裝設備要求高。醇酸漆價格便宜、施工簡單、耐久性和裝飾性較好。
(二)卷材涂料
卷材涂料由基料、交聯劑、顏填料、助劑及揮發分組分。按用途可分為底漆、背漆和面漆。鋁材一般只需單一涂層,鍍鋅鋼和冷軋鋼則需要底漆和面漆。卷材涂料的主要成分有聚酯樹脂、聚氯乙烯塑溶膠、環氧樹脂、丙烯酸樹脂等。聚酯樹脂具有高可變性、良好的變形性和金屬粘接力、耐候性佳,但涂層存在溶劑易爆孔、交聯度低等問題。聚氯乙烯塑溶膠固體含量高、漆膜厚度大、變形性好,用于鍍鋅鋼防腐蝕性能極佳,但在漆膜硬度、耐溫性和回收利用方面存在問題。環氧樹脂對金屬粘接力和防腐蝕方面有優勢,但變形性和耐候性薄弱,一般用作底漆、背面漆及罐頭漆。丙烯酸樹脂可變性較高、在高分子量聚合物時有良好金屬粘接力,但機械性能調節不如聚酯容易,應用不多,常與聚偏二氟乙烯混合使用降低成本。
(三)電子元器件涂料
絕緣涂料是一種具有優良電絕緣性的涂料,由基料、阻燃劑、固化劑、顏填料和溶劑等組成。絕緣涂料能在電子元器件表面形成絕緣層,隔離電流,防止短路和電氣故障發生;提供防潮保護,阻止水分滲入;提供耐熱保護,抵御高溫侵害;提供防腐保護,抵御化學物質侵蝕。絕緣漆一般有三種分類方法,按用途可分為漆包線絕緣漆、浸漬絕緣漆、覆蓋絕緣漆、硅鋼片絕緣漆、粘合絕緣漆、電子元件絕緣漆等;按圖層固化機理可分為自干型絕緣漆、烘干型絕緣漆、紫外線固化絕緣漆;按耐熱等級可分為 Y 級、A 級、E 級、B 級、F 級、H 級、C 級七類。
(四)航空航天涂料
航空涂料是指用于飛機上的涂料。按使用部位可分為飛機蒙皮涂料、飛機艙室涂料、飛機發動機涂料、飛機零部件涂料、特殊專用涂料(包括隔熱涂料、防火涂料和示溫涂料)等。以飛機表面機身涂料為例,機身底、面漆一般為環氧聚胺脂底漆和聚氨脂型面漆。我國航空工業自新中國成立后經歷兩個發展階段,第一階段以合成型樹脂為主,代表性涂料是丙烯酸樹脂涂料;第二階段研究固化型涂料,典型代表為雙組份固化聚氨脂涂料。從全球航空涂料地域分布來看,亞洲航空涂料銷售市場占有率最高,達到 50%,歐洲和北美的銷售市場額占有率最高,分別達到 32.6% 和 32.5%。2017 - 2021 年中國民航全行業飛機期末在冊架數逐年增長,2021 年達到 4054 架,對航空涂料的需求逐漸上升。
(五)電泳涂料
電泳涂裝的技術產生于 1930 年左右,是汽車公司為提高汽車車身內部和焊接面防腐蝕能力研發的技術。1961 年建設了首個運用在涂裝車輪上面的陽極電泳槽,1963 年左右建設了用于涂裝汽車主體車身的電泳坑。電泳涂裝具有高效、優質環保的特點,受到全球各地歡迎,后來不斷有公司成功研發陽離子電泳涂料以及陰極電泳涂裝等技術,在汽車行業飛速發展和普及。中國研發電泳涂料及涂裝技術已有近 30 年經驗,70 年代中國汽車產業建成幾條汽車組件電泳涂裝產業線,70 年代中后期我國第一條電泳車身產品投產。電泳漆分為陽極電泳漆和陰極電泳漆兩類,前者為帶負電荷的高分子成膜物沉積到帶正電荷的金屬表面;后者為帶正電荷的高分子成膜物沉積到帶負電荷的金屬表面。用電泳涂裝工藝施于金屬物面上,可實現工業自動化,特別適合流水線作業。涂料利用率高達 95% 以上甚至 100%。
四、工業涂料的未來展望
隨著科技的不斷進步,工業涂料在未來將迎來更加廣闊的發展前景。一方面,技術創新將為工業涂料帶來更多的可能性。例如,納米技術在工業涂料中的應用有望進一步提高涂料的性能。納米材料具有獨特的物理和化學性質,能夠增強涂料的耐磨性、耐腐蝕性和抗菌性等。同時,3D 打印技術的發展也將為工業涂料開辟新的應用領域。3D 打印需要特殊的涂料來滿足其對材料性能的要求,這將促使工業涂料企業加大研發投入,開發出適用于 3D 打印的高性能涂料。
另一方面,環保要求的不斷提高將推動工業涂料向綠色化方向發展。隨著全球環保意識的增強,各國政府對工業涂料的環保標準也越來越嚴格。低 VOC、水性化、無溶劑化等環保型工業涂料將成為未來市場的主流。據統計,全球工業涂料市場中環保型涂料的占比正在逐年上升,預計到 2025 年將達到 50% 以上。
在應用領域方面,工業涂料將在新能源領域發揮重要作用。隨著新能源汽車、太陽能、風能等產業的快速發展,對高性能、環保型工業涂料的需求將不斷增加。例如,新能源汽車的電池外殼需要具有良好的絕緣性和耐腐蝕性的涂料,太陽能板需要具有高耐候性和抗紫外線性能的涂料。
此外,工業涂料在智能制造領域也將有廣泛的應用。隨著工業自動化和智能化的發展,對涂料的性能和施工工藝提出了更高的要求。智能涂裝技術將成為未來工業涂料發展的重要方向,通過智能化設備和控制系統,實現涂料的精準噴涂和高效施工,提高生產效率和產品質量。
總之,未來工業涂料將在技術創新、環保要求和應用領域拓展等方面不斷發展,為各個行業提供更加優質、高效、環保的涂料解決方案。