中國(guó)新型涂料網(wǎng)訊：
全世界涂料產(chǎn)量已達(dá)到2千多萬(wàn)噸，近一千萬(wàn)噸有機(jī)揮發(fā)物（VOC）在作業(yè)過(guò)程中直接散發(fā)到大氣中。雖然涂料中溶劑耗量遠(yuǎn)低于燃油耗量，1997年全球燃油耗量為19億噸（汽油9億噸、柴油10億噸），由尾氣中排放的碳?xì)浠衔锪窟�沒(méi)有涂料中的VOC來(lái)得大，在汽車制造和使用過(guò)程中，涂料中的溶劑是排放到大氣中的有機(jī)揮發(fā)物的主要污染源。
全世界涂料產(chǎn)量已達(dá)到2千多萬(wàn)噸，近一千萬(wàn)噸有機(jī)揮發(fā)物（VOC）在作業(yè)過(guò)程中直接散發(fā)到大氣中。雖然涂料中溶劑耗量遠(yuǎn)低于燃油耗量，1997年全球燃油耗量為19億噸（汽油9億噸、柴油10億噸），由尾氣中排放的碳?xì)浠衔锪窟�沒(méi)有涂料中的VOC來(lái)得大，在汽車制造和使用過(guò)程中，涂料中的溶劑是排放到大氣中的有機(jī)揮發(fā)物的主要污染源。
雖然世界各國(guó)都在致力于減少涂料中溶劑含量的研究，例如，開(kāi)發(fā)研制了高固體分涂料、水性涂料、粉末涂料等等，但也存在著某些局限性。對(duì)于水性涂料來(lái)說(shuō)，僅在建筑涂裝和電泳涂底漆方面得到成功應(yīng)用。對(duì)于水性噴漆，由于水的揮發(fā)性差，揮發(fā)慢，使用過(guò)程存在諸多問(wèn)題，還沒(méi)有一種良好的水性噴涂面漆。粉末涂料在噴涂施工時(shí)，雖然不含任何VOC，但涂膜固化溫度高、能耗大，外觀裝飾性差。高固體分涂料中，性能優(yōu)良的丙烯酸類涂料，溶劑減少幅度有限。高固體分涂料另一個(gè)問(wèn)題是要解決烘烤時(shí)的流掛現(xiàn)象。
雖然人們花費(fèi)了大量精力來(lái)減少涂料中的VOC 排放量，但環(huán)保部門制訂的法規(guī)卻是越來(lái)越茍刻，VOC排放量指標(biāo)越來(lái)越低，甚至嚴(yán)格限制甲苯、二甲苯、甲乙酮、甲基異丁基酮等高揮發(fā)性溶劑，極大地影響到傳統(tǒng)涂料與涂裝行業(yè)的運(yùn)作，促使人們對(duì)綠色涂裝技術(shù)的探索研究。
現(xiàn)在已經(jīng)研究出一種既保證涂膜外觀裝飾性，又大幅度減少VOC排放的噴涂技術(shù)。技術(shù)核心就是用超臨界CO 2 代替涂料中所有高揮發(fā)性有機(jī)溶劑，使VOC排放減少80%。同時(shí)也正在研究用超臨界CO 2 作為反應(yīng)介質(zhì)，合成與CO 2 有較高相溶性的涂料樹脂，徹底地?cái)[脫對(duì)有機(jī)溶劑的需求。
超臨界CO 2 噴涂是在噴涂前將涂料用CO 2 混合稀釋，混合后的涂料在50℃、10.1MPa條件下進(jìn)行噴霧。在此噴涂條件下，涂料與
CO 2 呈均相，噴霧后，CO 2 迅速揮發(fā)，剩余的少量高沸點(diǎn)溶劑緩慢揮發(fā)，使涂膜易于流平，形成平滑的高裝飾外觀。采用超臨界CO 2 噴涂也帶來(lái)直接的環(huán)境安全效益。由于快揮發(fā)溶劑全部被CO 2 替代，噴涂作業(yè)場(chǎng)所僅有極少量的高沸點(diǎn)溶劑釋放出來(lái)，免除了有機(jī)溶劑對(duì)操作工人的健康傷害，也避免了火災(zāi)事故的發(fā)生。高沸點(diǎn)溶劑大部分是在閃干室和烘干室釋放，可通過(guò)焚燒消除對(duì)環(huán)境危害。雖然CO 2 具有窒息性，但它的極限濃度（TLVs:）是5×10 －3 ，比一般的涂料用有機(jī)溶劑高出10～100倍TLVs：乙酸乙酯4×10 －4 ，丁酮2×10 －4 ，甲基異丁基酮1×10 －4 ，甲苯1×10 －4 ，丁醇5×10 －5 ，己烷5×10 －5 。CO 2 無(wú)毒、不燃，因此CO 2 要比有機(jī)溶劑更安全。用超臨界CO 2 噴涂時(shí)，CO 2 釋放到大氣中不回收，但并不會(huì)比傳統(tǒng)噴漆工藝帶來(lái)更嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。在傳統(tǒng)涂裝技術(shù)中，釋放的有機(jī)溶劑最終將氧化成CO 2 ，即每千克溶劑會(huì)產(chǎn)生2.3~3.0㎏CO 2 。如果在烘干室用燃料來(lái)輔助焚燒凈化，則每千克溶劑將產(chǎn)生18㎏的CO 2 。
CO 2 呈均相，噴霧后，CO 2 迅速揮發(fā)，剩余的少量高沸點(diǎn)溶劑緩慢揮發(fā)，使涂膜易于流平，形成平滑的高裝飾外觀。采用超臨界CO 2 噴涂也帶來(lái)直接的環(huán)境安全效益。由于快揮發(fā)溶劑全部被CO 2 替代，噴涂作業(yè)場(chǎng)所僅有極少量的高沸點(diǎn)溶劑釋放出來(lái)，免除了有機(jī)溶劑對(duì)操作工人的健康傷害，也避免了火災(zāi)事故的發(fā)生。高沸點(diǎn)溶劑大部分是在閃干室和烘干室釋放，可通過(guò)焚燒消除對(duì)環(huán)境危害。雖然CO 2 具有窒息性，但它的極限濃度（TLVs:）是5×10 －3 ，比一般的涂料用有機(jī)溶劑高出10～100倍TLVs：乙酸乙酯4×10 －4 ，丁酮2×10 －4 ，甲基異丁基酮1×10 －4 ，甲苯1×10 －4 ，丁醇5×10 －5 ，己烷5×10 －5 。CO 2 無(wú)毒、不燃，因此CO 2 要比有機(jī)溶劑更安全。用超臨界CO 2 噴涂時(shí)，CO 2 釋放到大氣中不回收，但并不會(huì)比傳統(tǒng)噴漆工藝帶來(lái)更嚴(yán)重的溫室效應(yīng)。在傳統(tǒng)涂裝技術(shù)中，釋放的有機(jī)溶劑最終將氧化成CO 2 ，即每千克溶劑會(huì)產(chǎn)生2.3~3.0㎏CO 2 。如果在烘干室用燃料來(lái)輔助焚燒凈化，則每千克溶劑將產(chǎn)生18㎏的CO 2 。
新技術(shù)中，高沸點(diǎn)溶劑僅占整個(gè)溶劑量的1/3 ~1/5 ，所以涂料施工時(shí)的每千克溶劑最多只產(chǎn)生1.7㎏CO 2 進(jìn)入環(huán)境中。這樣，新技術(shù)反而減輕對(duì)溫室效應(yīng)的壓力。超臨界CO 2 噴涂條件與高壓加熱噴涂的條件正好相一致，不需要對(duì)現(xiàn)有裝置作大的改進(jìn)。在高壓噴涂時(shí)，高壓射出的涂料受周圍空氣的擠壓，液流湍動(dòng)使噴霧不穩(wěn)定，霧滴尺寸大，涂膜外觀差。新技術(shù)采取減壓噴霧的新型霧化器，涂料射出時(shí)能迅速減壓，使涂料中的 CO 2 噴涂時(shí)變成氣泡，以減小聲速，由此降低壓力減小速度，直至形成扼流，最終引起劇烈的沖撞和很強(qiáng)的擴(kuò)張力（它將克服粘滯阻力、內(nèi)聚力和表面強(qiáng)力），使涂膜充分霧化并呈180°的拋物線形狀輻射。減壓霧化器可保證涂膜外觀質(zhì)量，并提高涂料沉積量。將CO 2 溶 解 于 涂料 中呈均 相，并接近于溶解極限的體系相界時(shí)，才會(huì)在減壓過(guò)程中形成CO 2 氣相而產(chǎn)生氣泡。有二種情況，一是立即降到臨界壓力以下，直接形成氣體，形成氣-液混合噴霧；二是溶解的CO 2 在減壓過(guò)程中轉(zhuǎn)變成CO 2 液相，形成液-液兩相混合物，最后進(jìn)入液-液-氣相區(qū)，產(chǎn)生更多微小的氣泡，氣泡含量越高，噴霧更細(xì)，霧粒更均勻，因此第二種情況有更好的霧化效果。
聚合物—高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑—超臨界CO 2 相圖
從超臨界CO 2 噴涂時(shí)霧化行為來(lái)看，CO 2 本質(zhì)上應(yīng)看作被聚合物溶解的溶質(zhì)，改變CO 2 含量、聚合物種類，特別是高沸點(diǎn)有機(jī)溶劑種類，對(duì)相圖中液(L)/液液(LL)相界(混溶線)和液(L)/氣(V)相界(LV起泡線)會(huì)產(chǎn)生很大影響。在高溫混溶線的液相區(qū)噴涂，由于起泡線的壓力較高，隨著噴霧壓力下降，更易到達(dá)LLV起泡線，具有較好的霧化效果。
