2.2.2彩鋼板的功能化

2.2.2.1自清潔卷材涂料

自潔型卷材涂料主要是針對(duì)建筑用彩板，在建材用彩板表面積聚較多的污垢后，能通過雨水的沖刷達(dá)到自凈的高洗凈性涂膜，可以減少灰塵和污垢的吸附，方便彩鋼板的清洗和維護(hù)，起到良好的自潔效果。

自潔型涂料和普通涂料的區(qū)別不僅僅是有良好的耐沾污能力，同時(shí)還要有良好的自潔能力。漆膜的自潔能力和耐沾污能力有一定的區(qū)別，目前自潔涂料主要有兩大類，一類是通過提高漆膜的疏水疏油性，使親水和親油性的污染物比較難在漆膜表面吸附，即使能吸附上和漆膜的結(jié)合力也不強(qiáng)，在雨水的沖擊力下，比較容易被沖洗掉；另一類是提高漆膜的親水、疏油性，雨水能在漆膜表面形成一個(gè)完整的水膜，雨水能完全滲入漆膜的縫隙和小孔中，依靠雨水的沖刷作用而將漆膜表面的污染物沖洗掉。這兩種方法有各自的針對(duì)性，在實(shí)際中也有大量的應(yīng)用，更多的則是要考慮產(chǎn)品使用的環(huán)境和大氣中污染物的主要類型。

（1）親水性自潔涂料

目前研究比較多的是在聚酯樹脂結(jié)構(gòu)中引入特殊結(jié)構(gòu)的親水基團(tuán)，經(jīng)交聯(lián)后產(chǎn)生較高交聯(lián)密度的同時(shí)，能使漆膜帶有一定的親水性；同時(shí)在體系中引入一種特殊的助劑，能使漆膜有更好的親水性能。親水助劑是一種特殊的有機(jī)硅助劑，它在水存在時(shí)發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生硅羥基而獲得親水功能。主要機(jī)理如下：

—si—or+h2o→—si—oh+rh

該涂料是一種利用雨水沖洗，能夠使附著在涂膜表面的污染物清洗干凈，保持涂膜表面清潔的一種功能性涂料。彩板經(jīng)雨水沖洗后，起到不留痕跡的效果，保持彩鋼板的清潔，國內(nèi)上海振華造漆廠率先開發(fā)出了這種親水性卷材涂料。

（2）光催化自潔涂料

該涂料中添加一種特殊的光催化劑，當(dāng)涂層遇到太陽光照射時(shí)，這種新型涂料中的二氧化鈦能在紫外線照射下，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，釋放一個(gè)氫離子和一個(gè)電子，并形成一個(gè)ho2，具有親水性和厭油性，用水沖洗，就能使油污和水滴一起落下。同時(shí)還能產(chǎn)生一種“活性氧”，而活性氧可以分解有機(jī)物。利用這種方法，可將彩鋼板表面的污物清除，將細(xì)菌殺死。

但由于該種涂層的耐候性較差，在戶外使用一段時(shí)間后，涂層會(huì)產(chǎn)生粉化，目前尚難在戶外建筑板中使用。

（3）仿荷花葉自潔型涂料

源于自然界的啟發(fā)，水滴可以在荷葉、鵝毛等表面隨意地滾動(dòng)，因?yàn)樵诤扇~、鵝毛等表面，其水接觸角超過了150°。據(jù)華東理工大學(xué)韓哲文教授在含氟聚合物的拒水、拒油性研究中發(fā)現(xiàn)：以全氟烷基乙基丙烯酸酯為主要成分的含氟樹脂，具有極__佳的超疏水性。1999年，barthlott和neihuis認(rèn)為，自清潔的特征是由于粗糙表面上的微米結(jié)構(gòu)的乳突以及表面蠟狀物的存在而共同引起的，乳突的平均直徑為5~9μm。2002年，江雷等人提出微米結(jié)構(gòu)下面還存在納米結(jié)構(gòu)，二者相結(jié)合的階層結(jié)構(gòu)才是引起表面超疏水的根本原因。單個(gè)乳突由平均直徑為120nm結(jié)構(gòu)分支組成。因此，研究低表面能涂層和微米結(jié)構(gòu)下面的納米結(jié)構(gòu)，使涂層表面達(dá)到超疏水，將是自潔型卷材涂料一個(gè)新的研究課題。

2.2.2.2表面紋理型涂料

隨著彩鋼板應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，具有各種紋理表面的涂料被開發(fā)出來，如絨面涂料、粒面耐磨涂料、桔紋涂料等。

（1）絨面涂料

傳統(tǒng)的絨面涂料采用噴涂工藝，在涂料中加入硅酮的絨毛粉，涂層表面可給人一種舒適的手感。由于卷材涂層一般漆膜厚度僅為18~20μm，采用相同的手段，很難獲得滿意的效果。目前，通過對(duì)涂料配方的創(chuàng)新，使涂料固化時(shí)，表面涂層與深層漆膜的固化程度不一致，產(chǎn)生一定的梯度，使表面產(chǎn)生極細(xì)小的皺紋狀結(jié)構(gòu)，如同絨面一樣。

（2）印花涂料

印花彩鋼板是在卷材表面進(jìn)行印花處理，得到木紋一樣的美感，印花彩鋼板主要用于室內(nèi)裝飾。涂料一般采用三涂層，底涂層采用聚酯涂料，油墨采用pvdf涂料，罩光清漆采用pvdf涂料，油墨與罩光清漆采用濕碰濕的涂裝工藝。

（3）粒面耐磨卷材涂料

耐磨聚酯卷材面漆采用聚酯樹脂、交聯(lián)劑、顏料和特殊結(jié)構(gòu)的聚酰胺及粒徑較大的微粉蠟制成，高溫烘烤后，可形成具有一定彈性、不同表觀和耐磨的漆膜表面，適用于表面要求特別耐磨的場(chǎng)合。

2.2.2.3導(dǎo)電與抗靜電涂層

隨著預(yù)涂彩鋼板廣泛應(yīng)用于家電、精密儀器的生產(chǎn)及日常生活的各個(gè)領(lǐng)域，導(dǎo)電及抗靜電彩鋼板越來越受到人們的重視。

在添加型抗靜電涂料中，導(dǎo)電填料起了重要的作用，目前，導(dǎo)電填料主要有金屬系填料、碳系填料、金屬氧化物系填料及復(fù)合填料等。以金屬填料（如金粉、銀粉、鎳粉）為主的抗靜電涂料導(dǎo)電性好，但價(jià)格昂貴；銅粉價(jià)廉，但易被氧化。以碳系填料為主的抗靜電涂料導(dǎo)電性和耐腐蝕性較好，但不能制成淺色或白色涂層而限制了其應(yīng)用。在導(dǎo)電涂料中，目前采用較多的為銀粉或鎳粉，表面電阻可小于10Ω。

在防靜電涂料中，實(shí)際應(yīng)用最多的為添加型防靜電涂料，它是利用導(dǎo)電填料相互接觸形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，并通過自由電子沿外加電場(chǎng)方向移動(dòng)形成電流，從而使涂層防靜電。目前采用白色的氧化物/金屬包覆鈦白粉特殊復(fù)合材料作為導(dǎo)電填料，在保持原有彩鋼板基本性能和各種淺色裝飾要求的基礎(chǔ)上，使涂層具有良好的抗靜電功能。

2.2.2.4抗菌涂料

在世界發(fā)達(dá)國家和地區(qū)，最先研究的抗菌材料是有機(jī)抗菌材料，具有短期高效殺菌效果，但安全性和化學(xué)穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生微生物耐藥性，尤其耐熱性差（<200℃）是其最大弱點(diǎn)，導(dǎo)致它在應(yīng)用中不適應(yīng)高溫加工，高溫分解產(chǎn)物甚至有毒。20世紀(jì)80年代研究出的無機(jī)抗菌材料具有無毒，廣譜抗菌，抗菌時(shí)效長，不產(chǎn)生耐藥性的特點(diǎn)，特別是突出的耐熱性（>600℃），大大拓寬了抗菌材料的應(yīng)用領(lǐng)域。

2.2.3環(huán)保節(jié)能

卷材涂裝盡管有許多優(yōu)點(diǎn)，如高度自動(dòng)化、效率高、質(zhì)量穩(wěn)定等，涂料中的有機(jī)揮發(fā)物（voc）在烘烤后，經(jīng)收集燃燒，熱量利用率達(dá)到97%以上，是一種環(huán)保型的涂裝工藝。但是，由于溶劑型液體涂料需消耗大量的有機(jī)溶劑，因此，降低voc甚至零voc是環(huán)保型卷材涂料的發(fā)展方向之一。

2.2.3.1水性卷材涂料

水性卷材涂料在歐洲已逐漸被重視，特別是石油資源的相對(duì)短缺，石油溶劑價(jià)格上漲，促進(jìn)了水性涂料的發(fā)展，用于預(yù)涂卷材的水性涂料在西歐開始加大應(yīng)用力度，但總量極小。

預(yù)涂卷材用水性涂料主要有乳膠類及水溶性類，典型品種有水溶性聚酯及乳膠型丙烯酸，采用六甲氧基甲基三聚氰胺樹脂或封閉型異氰酸酯作為交聯(lián)劑。_

上海涂料有限公司技術(shù)中心的姚唯亮介紹了一種高性能超薄水性卷材涂料用樹脂及其在卷材涂料中的應(yīng)用，敘述了丙烯酸改性苯氧樹脂的研制，并與水性環(huán)氧進(jìn)行了性能比較。

水性卷材涂裝不可避免帶來一些缺點(diǎn)，由于水的表面張力大，涂裝時(shí)較難潤濕金屬表面，而乳膠涂料的假塑性對(duì)涂裝也帶來困難。另外，水性涂料的涂裝對(duì)彩板生產(chǎn)線要求較高，目前國內(nèi)引進(jìn)的卷材生產(chǎn)線尚不適合水性卷材涂料的涂裝要求，因此國內(nèi)水性卷材涂料應(yīng)用將任重而道遠(yuǎn)。

2.2.3.2高固體卷材涂料

目前，高固體卷材涂料的發(fā)展來自于兩方面的推動(dòng)，一方面來自于石油資源的匱乏和環(huán)境友好的壓力，另一方面來自于涂料用戶要求提高單位涂料的涂布率，以降低生產(chǎn)成本。高固體卷材涂料在生產(chǎn)過程中減少了溶劑的使用，減少了環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。上海涂料有限公司振華造漆廠已開始了高固體卷材涂料的研究工作，筆者曾研究過2-乙基、2-丁基、1，3丙二醇在卷材聚酯樹脂中的應(yīng)用，由于其特殊的支鏈結(jié)構(gòu)大大地降低了聚酯樹脂在溶液中的粘度，可降低涂料中的voc。

2.2.3.3粉末卷材涂料

由于粉末涂料不含有機(jī)溶劑，具有零voc的優(yōu)點(diǎn)，從環(huán)保角度上來講，是取代溶劑型涂料的最佳選擇，并且能夠得到厚膜型的涂層。但是，粉末涂料能否如液體涂料一樣可在快速線上連續(xù)、均勻地涂裝，并且在極短時(shí)間內(nèi)流平、固化和涂料換色是一個(gè)挑戰(zhàn)。

荷蘭dsm公司開發(fā)了“eletro-magneticbrush”（emb）粉末涂料涂裝技術(shù)（電磁刷技術(shù)），源于類似于復(fù)印機(jī)和激光打印機(jī)的原理。這個(gè)技術(shù)沒有獲得很大成功。

美國firstprecisionllc開發(fā)了powdercoil粉末卷材涂料的高速涂裝和固化技術(shù)，結(jié)合了噴涂的powderjet粉末涂料噴涂技術(shù)，采用nir近紅外的固化技術(shù)，使線速度達(dá)到了25m/min的要求。幾年前，materialsciencescorporation和terronicsdevelopmentcorporation開發(fā)了一種“powdercloud”（粉末云霧室）的技術(shù)，由于成本過高，難以普及?，F(xiàn)在歐洲大約有10條粉末涂裝線，線速度在20m/min，基本以噴槍和旋轉(zhuǎn)式涂裝為主。美國msc公司的粉末云霧室技術(shù)已處于半商業(yè)化階段。而dsm公司的emb技術(shù)基本處于小試階段。目前，國內(nèi)還沒有一條真正意義的粉末卷材涂裝線，但合肥榮事達(dá)工業(yè)包裝裝潢有限責(zé)任公司引進(jìn)了一條平板噴涂技術(shù)的流水線，產(chǎn)品主要應(yīng)用于家電板。

由于傳統(tǒng)的粉末涂料均采用后噴涂的方式，涂料玻璃化溫度可比室溫高，而卷材用粉末涂料采用預(yù)涂的方式，彩板加工時(shí)，需要承受一定的折彎和沖壓要求，涂料的玻璃化溫度一般接近室溫，因此，粉末涂料在夏日必須冷藏，以免涂料結(jié)塊而無法使用。

2.2.3.4uv光固化涂料及eb電子束涂料

光固化涂料是一種不含有機(jī)溶劑的液體涂料，可得到厚膜型的涂層。光固化涂料與傳統(tǒng)的卷材涂料一樣可在快速線上連續(xù)、均勻地涂裝，并且在2~3s內(nèi)流平、固化，可縮短固化爐子長度（10m），含有光引發(fā)劑，成本高且影響耐候性，色漆固化有困難，主要用于底漆與背面漆。

電子束固化涂料成分基本與光固化涂料一致，但電子束固化設(shè)備投資高，涂料不含光引發(fā)劑，涂料成本低，能量消耗低，固化時(shí)需氮?dú)饣蚨栊詺怏w覆蓋涂層，防止氧阻聚，可用于各種色漆的涂裝。

2.2.3.5無鉻環(huán)保卷材涂料

由于環(huán)境保護(hù)的要求，2006年7月1日開始，進(jìn)入歐盟的產(chǎn)品必須符合歐盟頒布的《關(guān)于在電子電氣設(shè)備中禁止使用某些有害物質(zhì)的指令》即rohs法規(guī)，禁止含有鎘、鉛、汞、六價(jià)鉻等有害物質(zhì)的材料在電子電氣設(shè)備中應(yīng)用，表9為rohs法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。

表9歐洲rohs法規(guī)的標(biāo)準(zhǔn)

在傳統(tǒng)卷材涂層中，往往采用含六價(jià)鉻的預(yù)處理劑和底漆，因此開發(fā)不含鉻等重金屬的預(yù)處理技術(shù)和底漆是一個(gè)新挑戰(zhàn)。防腐蝕的二氧化鈦顏料和離子交換二氧化硅將成為鉻酸鹽顏料的替代品，basf在無鉻底漆研究方面已經(jīng)有了一定的進(jìn)展。中國是重要的家電出口國，由于rohs法規(guī)的限制，上海涂料有限公司振華造漆廠已率先在國內(nèi)開發(fā)了無鉻的卷材涂料，并被寶鋼使用于家電板［24］。

2.2.3.6冷屋頂卷材涂料

現(xiàn)在，許多國家比以往更加關(guān)注能源問題。美國在20世紀(jì)90年代，開始了冷屋頂節(jié)能的研究，并針對(duì)屋頂產(chǎn)品制定了“能源之星”計(jì)劃。一些符合“能源之星”的外部屋頂?shù)漠a(chǎn)品能降低屋頂表面的溫度。冷屋頂卷材涂料的應(yīng)用很大程度上可減少“熱島效應(yīng)”，節(jié)約城市電力負(fù)荷。

冷屋頂涂料技術(shù)是利用顏料反射的原理，通過涂層反射太陽光中的大部分紅外線，而紅外線是熱量的主要來源，從而減少熱量向屋內(nèi)的傳導(dǎo)。根據(jù)筆者的研究，用冷屋頂涂料涂裝的彩鋼板的屋內(nèi)溫度比不用冷屋頂涂料的屋內(nèi)溫度低10~13℃，從而減少能源的浪費(fèi)。

2.2.4汽車彩鋼板的發(fā)展

目前，由于彩鋼板的種種優(yōu)點(diǎn)，各彩鋼板生產(chǎn)企業(yè)和涂料研究單位正不遺余力地研究汽車用的彩鋼板，并取得了一定的進(jìn)展。從涂料的發(fā)展角度，汽車板涂料發(fā)展分3個(gè)階段，第一階段，增加一道3~4μm的薄涂層作為保護(hù)層（可焊接）替代汽車涂裝的預(yù)處理系統(tǒng)；第二階段，涂一層10~15μm漆膜（可焊接）替代電泳底漆；第三階段，二涂層（底漆5~7μm，面漆15~18μm）替代電泳底漆和汽車中涂。

有報(bào)道稱，已有smart轎車車頂板采用彩鋼板，其他的項(xiàng)目還在進(jìn)一步的開發(fā)中。

3結(jié)語

卷材涂料在歐美經(jīng)過幾十年發(fā)展，已形成了一個(gè)巨大的產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)品逐漸向延長使用壽命、增加產(chǎn)品的功能和環(huán)境友好型方面發(fā)展，并拓展了彩鋼板的應(yīng)用。水性卷材涂料、粉末涂料、光固化涂料等已開始小批量應(yīng)用，環(huán)保家電涂料、冷屋頂涂料和汽車板涂料等方面也有應(yīng)用。在過去的幾年中，中國的卷涂機(jī)組和涂料的發(fā)展十分迅速，但低層次競(jìng)爭(zhēng)激烈，中國應(yīng)緊跟世界技術(shù)發(fā)展潮流，在高性能卷材涂料技術(shù)方面取得進(jìn)展。

隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，集裝箱板、建筑鋼結(jié)構(gòu)、船舶等特種鋼材的需求增長，我們應(yīng)充分發(fā)揮彩鋼板的優(yōu)異性能，促進(jìn)彩鋼板及涂料行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和市場(chǎng)發(fā)展。