天冬聚脲涂料作為一種高性能防護(hù)材料，憑借其卓越的耐腐蝕性、常溫快速固化特性及環(huán)保優(yōu)勢(shì)，已成為工業(yè)防腐領(lǐng)域的關(guān)鍵材料。本文敘述了天冬聚脲涂料及涂裝的分類、應(yīng)用范圍，從“五要素”方面系統(tǒng)分析了其應(yīng)用現(xiàn)狀、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，指出天冬聚脲涂料在涂裝材料及涂層體系、涂裝設(shè)備、涂裝環(huán)境、涂裝工藝、涂裝管理方面已經(jīng)趨于成熟，并結(jié)合產(chǎn)業(yè)合作動(dòng)態(tài)與政策導(dǎo)向，提出其在新能源、海洋工程等戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用前景。通過技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，天冬聚脲涂料有望在“雙碳”目標(biāo)下，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的市場(chǎng)應(yīng)用，引領(lǐng)工業(yè)防腐材料的綠色升級(jí)。

前言

天冬聚脲涂料（以聚天門冬氨酸酯為核心組分）通過獨(dú)特的分子設(shè)計(jì)，解決了第1代、第2代聚脲反應(yīng)速度控制較難的問題，使其仲胺基團(tuán)與異氰酸酯的加成反應(yīng)速率可控，大大提高了天冬聚脲涂料的應(yīng)用范圍，在各行各業(yè)普遍受到推崇，特別是在工業(yè)防腐領(lǐng)域有著更為明顯的優(yōu)勢(shì)，主要有以下幾個(gè)方面。

1）涂層質(zhì)量明顯提高：有單涂層（DTM）/雙涂層/混合涂層體系，可根據(jù)需求制定標(biāo)準(zhǔn)要求，耐化學(xué)腐蝕、耐水解性、耐候性、耐高低溫變、耐磨等，有明顯優(yōu)勢(shì)；邊角部位覆蓋率高，覆蓋率要好于其他涂料（如溶劑型涂料、水性涂料）；通過對(duì)天冬聚脲樹脂進(jìn)行改性，可以得到適應(yīng)各種使用環(huán)境的涂料和涂層體系。

2）有利于環(huán)境保護(hù)：超高固含或無(wú)溶劑天冬聚脲涂料（85～100%），涂裝過程中低VOC排放，接近或優(yōu)于水性涂料，可實(shí)現(xiàn)在源頭的VOC排放控制；高固含天冬聚脲涂料（65～ 85 %），與一般傳統(tǒng)高固涂料相當(dāng)，可以利用現(xiàn)有涂裝生產(chǎn)線的VOC處理設(shè)備。

3）可以降低綜合成本：雖然天冬聚脲涂料單位價(jià)格高，但固體份含量高，理論上應(yīng)該與溶劑型涂料、水性持平； 因不需要烘干，能源費(fèi)用減少；烘干設(shè)備購(gòu)置、運(yùn)行及其維修費(fèi)減少；一次噴涂成膜的厚度較高，可減少工序，降低人工成本等。

4）有利于節(jié)能減排和“雙碳”：不需要強(qiáng)制烘干（干燥），可以減少涂裝生產(chǎn)線烘干的能源耗量（溶劑型、水性雙組份的批量生產(chǎn)需要烘干60～80℃，粉末涂料160～200℃ ）；減少CO2的排放，有利用于大氣環(huán)境治理的“碳達(dá)峰，碳中和”。

5）節(jié)省投資費(fèi)用：已有液體類涂料涂裝生產(chǎn)線可以直接加以利用，烘干室關(guān)閉，僅供調(diào)噴系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單改造（有的可以直接使用）；新建涂裝生產(chǎn)線可以省去涂層烘干（固化）設(shè)備的投資和減少車間占地面積，降低一次性投資費(fèi)用。

6）企業(yè)實(shí)施改造非常容易：按照合理流程（五步法）進(jìn)行試驗(yàn)、切換，比其他種類的涂料更方便，對(duì)日常生產(chǎn)影響很小。

因此，自2000年商業(yè)化以來(lái)，天冬聚脲涂料及涂裝技術(shù)，在化工、海洋、新能源等領(lǐng)域快速滲透，涂料及涂裝企業(yè)紛紛進(jìn)行了各種各樣的試驗(yàn)、試生產(chǎn)以及正式涂裝……。本文是作者在工程機(jī)械上使用天冬聚脲涂料進(jìn)行涂裝十多年的一個(gè)小結(jié)，從“五要素（涂裝材料、涂裝設(shè)備、涂裝環(huán)境、涂裝工藝、涂裝管理）”方面，系統(tǒng)分析應(yīng)用現(xiàn)狀、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，供涂料及涂裝技術(shù)人員、管理人員參考。

天冬聚脲涂料分類及應(yīng)用范圍

天冬聚脲涂料的分類其應(yīng)用范圍的界定和敘述，對(duì)于涂料和涂裝行業(yè)內(nèi)的交流和應(yīng)用非常重要。但由于天冬聚脲涂料及涂裝技術(shù)發(fā)展迅速，應(yīng)用行業(yè)很多，現(xiàn)在還沒有較多的資料可供查閱，作者根據(jù)收集的部分資料，現(xiàn)匯總?cè)缦隆?/span>

天冬聚脲涂料的分類（表1）

天冬聚脲涂料的應(yīng)用范圍
天冬聚脲涂料及涂裝技術(shù)經(jīng)過這十幾年的發(fā)展，已經(jīng)逐步成熟，天冬聚脲樹脂及各種助劑、涂料品種大幅度增加，各種改性涂料適應(yīng)了更多的復(fù)雜應(yīng)用環(huán)境以及各種客戶的需求。無(wú)論是涂料的種類或是涂層體系，都可以適應(yīng)各行各業(yè)的需求，其應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大。鋼結(jié)構(gòu)橋梁、建筑結(jié)構(gòu)、石油化工、汽車、集裝箱、工程機(jī)械等傳統(tǒng)行業(yè)正在試驗(yàn)推廣應(yīng)用，新能源產(chǎn)業(yè)如新能源汽車電池包防護(hù)、電池箱體涂層，天冬聚脲已成為主流解決方案。

天冬聚脲涂料涂裝技術(shù)的現(xiàn)狀

涂料產(chǎn)品種類快速增加，涂層體系技術(shù)指標(biāo)穩(wěn)定提升
涂料及涂層體系可選用產(chǎn)品越來(lái)越多，應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。由于涂料產(chǎn)品的快速增加，大家在選擇涂層體系時(shí)，已經(jīng)不僅僅局限于漆膜的部分，而是要考慮到基體材料、前處理形式及各類涂層、以及涂裝修補(bǔ)及后處理等，見表2。

表2：涂層體系。

表3：重要指標(biāo)。

天冬聚脲涂料的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)越來(lái)越高，包括涂料有害物質(zhì)限量的要求、涂料原液、涂料施工性能、涂層體系（復(fù)合涂層）性能等技術(shù)指標(biāo)。表3以工程機(jī)械產(chǎn)品涂裝的A級(jí)面、高性能涂層為例，列出了其中的幾個(gè)重要指標(biāo)。

現(xiàn)有涂裝生產(chǎn)線基本可以適用，供調(diào)噴系統(tǒng)設(shè)備有較大改善
隨著天冬聚脲原材料、涂料及涂裝技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)有噴涂的涂裝設(shè)備及涂裝生產(chǎn)線均可以比較方便的進(jìn)行涂裝?？梢栽谠械娜軇┬屯苛贤垦b線、高固含涂裝線、水性涂料（濕碰濕）涂裝線上，稍微進(jìn)行改造，即可進(jìn)行涂裝生產(chǎn)。利用現(xiàn)有前處理設(shè)備（拋噴丸、化學(xué)前處理）、現(xiàn)有噴漆室、流平室（液體涂料使用類）現(xiàn)有的起重輸送設(shè)備等；現(xiàn)有烘干室可以省掉，新建可以不考慮烘干工序，只是自然固化時(shí)間變長(zhǎng)，要留有一定的空間。

噴涂天冬聚脲涂料的供調(diào)噴系統(tǒng)設(shè)備，適應(yīng)新材料的需要，也有了重大進(jìn)展。低固含天冬聚脲涂料可以使用壓縮空氣霧化的空氣噴涂系統(tǒng)；高固含天冬聚脲涂料可以使用高壓無(wú)氣（混氣）噴涂（自動(dòng)/手動(dòng)）系統(tǒng)；為了提高涂料利用率，最好加上靜電。機(jī)器人/往復(fù)機(jī)可以用于天冬聚脲涂的噴涂，特別是機(jī)器人/往復(fù)機(jī)+高速旋杯靜電噴涂，效果更好。

下圖是機(jī)器人+旋杯噴涂工程機(jī)械復(fù)雜鋼結(jié)構(gòu)件的試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，覆蓋率：大于等于85％；涂層厚度均勻；涂料利用率：≥80％；外觀質(zhì)量：符合所定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；清洗劑耗量：旋杯清洗耗量處于合理用量。

涂裝環(huán)境的問題已經(jīng)被重視并開展研究
涂裝環(huán)境不被重視，是工業(yè)防腐行業(yè)（不含汽車行業(yè)）涂裝長(zhǎng)期存在的一個(gè)大問題。天冬聚脲涂料的涂裝常常在室外環(huán)境（涂裝環(huán)境=涂覆條件）、室內(nèi)無(wú)噴涂設(shè)備的環(huán)境（涂裝環(huán)境=涂覆條件）、室內(nèi)有噴漆室/流平室的環(huán)境<廠房未封閉>（涂裝環(huán)境≠涂覆條件）、室內(nèi)有涂裝生產(chǎn)線的環(huán)境<廠房封閉>（涂裝環(huán)境 ≠涂覆條件）中進(jìn)行。這時(shí)候就需要研究周圍環(huán)境與涂裝車間的界面、涂裝車間與涂裝設(shè)備的界面、涂裝設(shè)備與被涂裝工件的界面上，互相污染和干擾的問題。

有的專家研究認(rèn)為，溫度、濕度等環(huán)境因素也會(huì)影響活化期。在高溫或者高濕的環(huán)境下，活化期通常會(huì)縮短。不同的濕度及溫度，對(duì)天冬聚脲涂料涂膜干燥性的影響較大：隨著濕度變大，干燥速度大大加快；隨著溫度變大，干燥速度有加快趨勢(shì)，但沒有濕度影響大。

作者與同事曾進(jìn)行了“天冬聚脲涂料涂裝固化率與濕度的影響試驗(yàn)與分析”，環(huán)境濕度對(duì)于不同固化率下的天冬聚脲涂層質(zhì)量有很大的影響。此項(xiàng)試驗(yàn)證明：控制漆膜的固化率非常重要，在80%以上時(shí)，漆膜對(duì)于濕度有一定的抵抗能力；在漆膜固化率為80%以下時(shí)，高濕度、淋雨及露水，都會(huì)造成漆膜的耐久性（耐中性鹽霧、耐氙燈老化、耐濕熱）不良。

涂裝工藝多樣化且穩(wěn)定可靠
天冬聚脲涂料在工業(yè)防腐中的工藝方式，因被涂裝的產(chǎn)品和行業(yè)而異，種類非常繁多，可以根據(jù)自己的實(shí)際情況進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在以工程機(jī)械鋼結(jié)構(gòu)件涂裝為例，介紹并分析涂裝工藝流程。

13道工序（天冬聚脲涂料二涂層體系）涂裝:
1. 上件-2.屏蔽-3.清理-4.拋丸-5.噴丸-6. 刮膩?zhàn)?7.打磨-8.噴底漆-9.流平-10.-噴面漆-11.流平-12.晾干-13.修補(bǔ)。
11道工序（天冬聚脲單涂層DTM）涂裝:
1.上件-2.屏蔽-3.清理-4.拋丸-5.噴丸-6.刮膩?zhàn)?7.打磨-8.噴漆-9.流平-10.-晾干-11.修補(bǔ)

在上述工藝流程中，與傳統(tǒng)工藝相比，刮膩?zhàn)庸ば蛱崆暗綊亣娡柚筮M(jìn)行，需要刮涂鈑金膩?zhàn)?；清理工序，是?duì)被涂裝工件所沾染的化學(xué)品殘留進(jìn)行自動(dòng)或人工清潔，減少對(duì)工件表面或磨料的污染，增強(qiáng)天冬聚脲涂料涂層對(duì)工件的附著力。在噴涂涂料之前，需要控制工件表面的6個(gè)工藝參數(shù)：除銹等級(jí)（ Sa2 1/2 or Sa3）、粗糙度(Rz)、峰密度（Rpc)、潔凈度（粉塵顆粒）、可溶性鹽類、其它污染物。

此外，天冬聚脲涂料常用于工程機(jī)械底盤或整機(jī)的罩光清漆工藝：前處理-（電泳底漆）-膩?zhàn)訉?水性或溶劑型中涂層-水性或溶劑型面漆層-天冬聚脲高固體份清漆罩光。它增強(qiáng)了工程機(jī)械的裝飾性和耐久性，提高了產(chǎn)品的涂裝質(zhì)量。

天冬聚脲涂料涂裝技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

天冬聚脲涂料及其涂裝技術(shù)將突破發(fā)展瓶頸實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化
通過以上對(duì)現(xiàn)狀的了解和分析，天冬聚脲涂料在涂裝材料及涂層體系、涂裝設(shè)備、涂裝環(huán)境、涂裝工藝、涂裝管理方面已經(jīng)趨于成熟，具備了大規(guī)模生產(chǎn)的基本條件。歷史上一個(gè)新型的涂料，從實(shí)驗(yàn)室到大規(guī)模應(yīng)用通常需20-30年，環(huán)氧樹脂涂料、聚氨酯涂料、氟碳涂料大約用了30年時(shí)間。天冬聚脲涂料的發(fā)展已經(jīng)歷了20余年，以此類比，其實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制造業(yè)應(yīng)用僅需5-10年時(shí)間，有望在2030年前后成為制造業(yè)主流選擇之一，尤其在高端防腐領(lǐng)域。

現(xiàn)在主要的發(fā)展瓶頸是：1、天冬聚脲及涂裝技術(shù)宣傳不夠，涂裝企業(yè)及應(yīng)用者對(duì)其了解不全面，不深入；2、決策者擔(dān)心產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)涂裝質(zhì)量問題，不愿做“第一個(gè)吃螃蟹的人”；3、涂料單價(jià)成本較高；4、涂裝工藝標(biāo)準(zhǔn)化不足且實(shí)際生產(chǎn)執(zhí)行不到位；5、水性涂料、粉末涂料等正在一定的規(guī)模應(yīng)用，部分涂料企業(yè)不愿意輕易改變發(fā)展方向等等。

以上所列的發(fā)展瓶頸，是各類新材料、新涂料，發(fā)展中碰到的共性問題，也是天冬聚脲涂料涂裝技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展中將面臨新的挑戰(zhàn)和機(jī)遇。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和市場(chǎng)適應(yīng)，這些問題會(huì)逐漸被克服，有望在新的5~10年里實(shí)現(xiàn)更加廣泛的應(yīng)用和更大的商業(yè)成功。

綠色低碳、節(jié)能降耗、市場(chǎng)需求將促進(jìn)天冬聚脲涂料及涂裝技術(shù)的迅猛發(fā)展
目前我們面臨的環(huán)保生態(tài)問題越來(lái)越嚴(yán)重，節(jié)能降耗也是燃眉之急! 國(guó)家今后的“綠色低碳、節(jié)能降耗”的政策會(huì)更加強(qiáng)化，更加細(xì)化?，F(xiàn)在廣泛使用的低VOC涂料及其涂裝技術(shù)，有各種各樣的局限性。水性涂料的高性能涂層較少，涂裝時(shí)對(duì)溫濕度敏感，能耗高，需要處理廢水及VOC等；粉末涂料涂層韌性不足，修補(bǔ)難，固化時(shí)能耗高，且不能用于復(fù)雜大中型工件等；它們的發(fā)展和推廣也遇到了各種各樣的困難。天冬聚脲涂料在這些方面都有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)成為今后非常有發(fā)展前途的新材料。

除了傳統(tǒng)行業(yè)的需求之外，新出現(xiàn)的行業(yè)需求，如新能源汽車、風(fēng)能/太陽(yáng)能發(fā)電、軍工、海洋重工等的特種市場(chǎng)需求迅速增加，天冬聚脲涂料涂裝憑借其卓越的性能和環(huán)保特性，正成為這些領(lǐng)域首選的涂裝材料。

市場(chǎng)的迫切需求將成為強(qiáng)大的推動(dòng)力，與此相關(guān)的涂料及涂裝企業(yè)，從現(xiàn)在就要做好充分的準(zhǔn)備。

天冬聚脲涂料的價(jià)格及涂裝涂層的綜合成本將會(huì)大幅下降
近幾年的天冬聚脲涂料價(jià)格持續(xù)下降，據(jù)有關(guān)人士分析今后還可能有下降空間；現(xiàn)在使用者少、生產(chǎn)批量小，若大批量使用后，天冬聚脲涂料可以下降較大幅度；如同水性涂料當(dāng)初的情況，開始也是價(jià)格較貴，現(xiàn)廣泛應(yīng)用之后，價(jià)格大幅度下降。今后，樹脂、助劑、涂料以及涂裝相關(guān)企業(yè)，通過產(chǎn)業(yè)集群效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)協(xié)同、政策驅(qū)動(dòng)、聯(lián)合研發(fā)等模式的深化，天冬聚脲涂料的價(jià)格將會(huì)進(jìn)一步下降。

涂裝綜合成本是影響天冬聚脲涂料大面積推廣應(yīng)用的重要因素。在機(jī)械制造工廠，綜合成本計(jì)算主要考慮：涂料、輔材、能耗、人工、勞保、環(huán)保、設(shè)備折舊、設(shè)備維修、工具工裝、機(jī)物料。作者通過這幾年在工程機(jī)械涂裝生產(chǎn)線上的應(yīng)用實(shí)踐，使用天冬聚脲涂料進(jìn)行涂裝，與水性涂料的涂裝相比，綜合成本可以降低10%~20%左右。涂裝綜合成本大幅度降低的優(yōu)勢(shì)，將會(huì)吸引更多企業(yè)試用、大批量采用天冬聚脲涂料。

天冬聚脲涂料及涂裝技術(shù)水平將會(huì)持續(xù)創(chuàng)新和不斷升級(jí)
雖然天冬聚脲涂料及涂裝技術(shù)趨于成熟，但工程技術(shù)人員、行業(yè)專家及領(lǐng)軍人物，并沒有停止對(duì)更高目標(biāo)的追求和創(chuàng)新。樹脂、助劑原材料廠家的持續(xù)技術(shù)進(jìn)步，使各種高性能與多功能集成的涂料及涂層體系會(huì)層出不窮，如各種改性的超高固含及無(wú)溶劑涂料、生物基與低VOC環(huán)保材料、智能響應(yīng)涂層、嚴(yán)酷腐蝕環(huán)境以及極端溫度適應(yīng)性優(yōu)良的涂層體系、仿生與納米復(fù)合強(qiáng)化涂層體系……；涂裝設(shè)備方面，除了涂裝行業(yè)通用制造設(shè)備的智能化進(jìn)步之外，天冬聚脲涂料需要的高精度、高穩(wěn)定性的供調(diào)噴系統(tǒng)會(huì)進(jìn)一步發(fā)展，特別是機(jī)器人或往復(fù)機(jī)配套高速旋杯靜電噴槍的涂裝系統(tǒng)，AI在線質(zhì)檢與修復(fù)等；在極端環(huán)境氣候條件（如低溫、高濕環(huán)境）下涂裝的施工，將被環(huán)境控制技術(shù)所保證；磨料干清洗、工件表面技術(shù)參數(shù)的控制、工藝流程最優(yōu)化將被推廣；涂裝管理數(shù)字化、智能化以及對(duì)涂裝設(shè)備及生產(chǎn)線的遠(yuǎn)程監(jiān)控，通過大數(shù)據(jù)分析追蹤缺陷（弊?。?，解決質(zhì)量問題等技術(shù)，將加速天冬聚脲涂料及涂裝技術(shù)的發(fā)展和普及。

作者：原三一重工 高級(jí)涂裝技術(shù)專家  齊祥安

來(lái)源：榮格-《涂料與油墨—中國(guó)版》

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