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越來越多的涂料用戶欣賞粉末涂料的無污染、貯存穩(wěn)定、易運輸、節(jié)省資源和高效率等優(yōu)點，需求支持下粉末涂料種類日漸趨多，應(yīng)用范圍廣泛，從小尺寸零部件到各種大型設(shè)備的涂裝均能看到粉末涂料的身影。市場預(yù)計，到2026年全球粉末涂料市場規(guī)模預(yù)計將達到150億美元，復(fù)合年增長率為6.8％。

值得注意的是，我國粉末涂料主要包含環(huán)氧、聚酯以及環(huán)氧/聚酯粉末涂料，高檔的丙烯酸、聚氨酯和氟碳粉末所占比例很小，比例不到1% 。外資生產(chǎn)企業(yè)占據(jù)我國高端粉末涂料市場80%的份額，國內(nèi)大部分粉末涂料企業(yè)創(chuàng)新力不足，技術(shù)水平相對落后，生產(chǎn)的粉末涂料以普通粉末涂料為主。

目前，普通粉末涂料市場已經(jīng)出現(xiàn)供大于求的局面，市場競爭的加劇，核心競爭力不足的企業(yè)被市場淘汰。這促使企業(yè)不得不轉(zhuǎn)型升級，將目光集中到高端粉末市場，向具有特殊功能的功能性粉末涂料發(fā)展，以滿足特定用途的表面涂裝。

功能性粉末涂料是指適用于特定場合、具有特殊功能的粉末涂料。它在傳統(tǒng)的保護和裝飾作用基礎(chǔ)上，賦予了涂料包括絕緣、防腐、防水、耐高溫和防輻射等多種特殊性能。按照功能可分為防腐蝕型、耐候型、耐熱型、疏水型和抗菌型粉末涂料等多種類型。同時隨著粉末涂料的發(fā)展，也正在涌現(xiàn)如防蚊型、抗涂鴉型等新型的粉末涂料。

功能性粉末涂料涵蓋了人類生活的方方面面， 例如，防腐蝕粉末涂料覆蓋管道設(shè)施、能源設(shè)施、公路交通、海洋設(shè)施和軍工設(shè)備等領(lǐng)域。但是，我國功能性粉末涂料發(fā)展較為緩慢，除裝飾型、防腐型、耐候性粉末涂料外，其它功能性粉末涂料均發(fā)展不大。

基于此背景，本文重點對重防腐粉末涂料、耐候性粉末涂料、抗菌性粉末涂料、耐高溫粉末涂料、疏水粉末涂料和自愈型粉末涂料6種功能性粉末涂料進行介紹。

重防腐粉末涂料

世界各國每年因腐蝕造成的直接損失約占其GDP的2%~4%，危害超過自然災(zāi)害和各類事故的損失總和。為防止零部件被腐蝕，人們選擇在在表面涂敷防腐涂層，隔絕材料與外界環(huán)境的接觸，保護涂層內(nèi)部的金屬材料，確保零部件的長期使用。

資料顯示，防腐涂料分為一般防腐涂料和重防腐涂料：一般防腐涂料，使用年限為5~10年；重防腐涂料相比于一般防腐涂料具有良好的附著力、抵抗腐蝕介質(zhì)的滲透性，或?qū)Ωg介質(zhì)具有化學(xué)抗性，而且涂膜自身具有較強的耐久性，從而為被涂膜材料提供抗腐蝕性，使用年限可以達到 30年以上，防腐效果提升4~5倍。

常見的防腐粉末涂料分為普通改性防腐涂料、熔結(jié)環(huán)氧粉末涂料和環(huán)氧富鋅粉末涂料。

目前重防腐粉末涂料主要是通過物理屏蔽實現(xiàn)對材料的保護作用，包括基料樹脂、顏料和填料改性；同時使用厚涂、多涂或復(fù)合涂層的涂裝方法，生成一層甚至多層致密的保護膜，提升涂層的重防腐性能。（納米鐵鈦粉、石墨烯、金剛砂以及化學(xué)改性樹脂的使用也能進一步提高樹脂的防腐能力。）

由于施工條件等限制，現(xiàn)今重防腐涂料仍以液體涂料為主。環(huán)保化、高性能、多功能和低能耗是今后重防腐涂料的發(fā)展方向。

耐候性粉末涂料

耐候性粉末涂料指的是能經(jīng)受室外環(huán)境考驗、長期保持其裝飾和保護功能的粉末涂料。暴露在戶外的粉末涂料會因日光曝曬、濕度、溫度和污染物質(zhì)（如酸雨）等多種因素的影響而發(fā)生老化降解。像日光曝曬會導(dǎo)致涂層發(fā)生黃變和褪色、甚至粉化；淋和冷凝會使涂層出現(xiàn)變色、失光和銹蝕現(xiàn)象。目前粉末涂料在戶外的應(yīng)用日趨廣泛，如交通運輸、室外裝飾、工程機械等，對粉末涂料的耐候性提出了更高的要求。

粉末涂料的耐候性能提高取決于樹脂種類、顏填料、助劑的選擇和配套使用。一方面可以選擇合適的基料樹脂或?qū)蠘渲男圆⑦x擇合適的固化劑。如聚酯/TGIC體系、聚酯/ HAA體系、丙烯酸酯、聚氨酯、聚偏二氟乙烯 ( PVDF) 、氟碳及有機硅改性聚酯體系等。另一方面可以加入一定量的抗氧化劑、紫外線吸收劑和自由基捕獲劑等來減緩?fù)繉拥睦匣?，國?nèi)已經(jīng)開始系統(tǒng)地將添加劑用于提高粉末涂料耐候性的研究。

耐候性粉末涂料用樹脂種類繁多，但普遍耐久性較差。而氟碳粉末涂料（含氟樹脂的粉末涂料的統(tǒng)稱）由于其本身特點表現(xiàn)出優(yōu)良的耐候性能，廣泛應(yīng)用于高端建筑鋁型材領(lǐng)域、電氣電子和航天航空等領(lǐng)域，生產(chǎn)施工工藝成熟，是當(dāng)世界公認的超耐候涂料品種。熱固性氟碳粉末涂料性能（如耐候性、耐腐蝕性等）遠遠高于聚酯、環(huán)氧粉末涂料。

然而，氟碳粉末涂料具有優(yōu)異的耐候性能，卻在市場中占比很小，國內(nèi)尚未形成氟碳粉末涂料的系列產(chǎn)品。仍然存在很多問題尚待解決: 包括優(yōu)化氟碳粉末涂料的生產(chǎn)工藝和降低生產(chǎn)成本；提高氟碳粉末涂料的外觀、光澤度和耐沖擊等性能。開發(fā)出具優(yōu)異性能的超耐候粉末涂料仍然是具有挑戰(zhàn)性的一項任務(wù)。

抗菌粉末涂料

抗菌粉末涂料是指可以殺死微生物或者阻礙微生物生長繁殖的粉末涂料。在日常生活中，普通的消毒液等滅菌產(chǎn)品只能起到短暫的殺菌作用，但如果通過提升物體表面涂層本身的抗菌性能，就可以使涂層可自行抑制微生物在表面的生長，能夠保持表面的長期清潔。

抗菌涂層中起主要作用的是抗菌添加劑。大部分有機抗菌材料為液體，應(yīng)用受限；無機類抗菌劑，包括銀離子和銅離子等。這類抗菌劑雖然起效較慢，但其具有低毒性、耐熱性、持續(xù)性、抗菌廣譜和不會產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點。PPG、巴斯夫等公司已經(jīng)將銀離子加入到粉末涂料中。

可惜的是，無機抗菌劑具有與高分子聚合物的相溶性較差、溶解性不好、殺菌慢和變色等缺點，難以滿足人類生活的需要。因此，抗菌型粉末涂料逐漸從單一型發(fā)展到復(fù)合型抗菌粉末涂料。另外，抗菌劑制備方法仍有許多問題亟待解決。例如，現(xiàn)在廣泛使用的銀系抗菌劑的流失問題，使得抗菌涂層的耐久性減弱…所以，開發(fā)具有耐久性、低毒性等優(yōu)異性能的通用抗菌涂層仍然是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

耐高溫粉末涂料

隨著粉末涂料的應(yīng)用范圍不斷變大，一些極端環(huán)境對粉末涂料提出了更高的要求，從而促進了耐高溫粉末涂料的開發(fā)。該類粉末涂料不僅具有較強的耐熱性能，而且具有耐腐蝕性和耐候性等優(yōu)良性能，廣泛應(yīng)用于烹飪組件、大功率燈飾、鍋爐、烘箱、高溫爐和汽車零件等多種耐高溫設(shè)備。

目前市場上一般的粉末涂料的長期耐溫性較低，在200 ℃及以上的高溫時，涂層會出現(xiàn)褪色、黃變和粉化等現(xiàn)象。故一般把能夠承受200 ℃以上的溫度的粉末涂料稱之為耐高溫粉末涂料。了解到，成膜物質(zhì)的選擇是決定粉末涂料的耐溫性的關(guān)鍵因素，當(dāng)下技術(shù)上主要的通過物理改性和化學(xué)改性獲得耐高溫粉末涂料：

物理改性指通過有機硅樹脂、氟樹脂與聚酯/環(huán)氧樹脂混合，或者通過加入合適的固化劑和顏填料，得到耐高溫粉末涂料；

化學(xué)改性則是通過化學(xué)方法對樹脂進行改性，改變高分子聚合物的結(jié)構(gòu)，增加聚合物的相對分子質(zhì)量，以使樹脂可以耐高溫。

聚酯樹脂是最常見的成膜樹脂，但是由于聚酯樹脂主鏈大量C-O鍵的存在，導(dǎo)致普通聚酯樹脂在高溫條件下會發(fā)生粉化、脫落，因此要通過改性來提升聚酯粉末涂層的耐熱性能。而且聚酯樹脂與顏填料、有機硅樹脂的混溶性較差，流平性不好；環(huán)氧樹脂也是一種常見的成膜樹脂，為了增強環(huán)氧樹脂粉末涂料的耐熱性能，可以對環(huán)氧樹脂粉末進行改性或加入合適的固化劑和顏填料。

超疏水粉末涂料

疏水性涂料通常指的是一種低表面能涂料，涂料表面的靜態(tài)水接觸角θ大于90°，而超疏水性涂料是一種具有特殊表面性質(zhì)的新型涂料，水滴在其表面的接觸角超過150°，滑動角小于10°，幾乎成球形，很容易通過滾動帶走涂層表面塵土，因而具有良好的自清潔能力。

構(gòu)建超疏水涂層主要通過2種方法:

（1）采用低表面能物質(zhì)如有機氟、硅樹脂和含活性基團的長鏈脂肪烷烴修飾粗糙的基底表面，降低表面自由能。

（2）構(gòu)筑粗糙的微納米結(jié)構(gòu)，提高疏水表面的粗糙度，主要包括刻蝕法、模板法、自組裝法、光刻法和氣相沉積法等多種方法。

除對樹脂進行改性外，在常用的粉末涂料中添加疏水助劑是實現(xiàn)超疏水最簡單快捷的方式，但這樣方式添加量往往較大，通常在10%以上，甚至能達到50%。另一方面，還可以使涂層內(nèi)外結(jié)構(gòu)相同，即使外層在力的作用下被破壞，露出的內(nèi)層依然是超疏水層。

值得注意的是，疏水涂層的耐久性與疏水性能成反比，很難同時滿足疏水性和耐久性的需求，限制了它在實際生活中的應(yīng)用。市場上含疏水涂層的產(chǎn)品非常少見，特別是具有超疏水表面的產(chǎn)品幾乎沒有。這主要是由于低表面能物質(zhì)與基體的相容性有限，結(jié)合強度較低，導(dǎo)致涂層不夠牢固，耐久性差。

由于疏水涂層的耐久性與疏水性能之間的矛盾性問題。未來的疏水涂層有3個發(fā)展方向：

（1）制備耐久性一般但疏水性較強的超疏水涂層，用于特定需要自清潔的領(lǐng)域；

（2）制備具有極高耐久性但疏水性一般的疏水涂層，可用于長時間需要疏水性的領(lǐng)域；

（3）制備具有多功能的粉末涂料，不僅可以疏水，還有其他如耐候、耐高溫和防腐等性能，以滿足人們對高性能涂料的要求。

自愈性粉末涂料

目前主要通過改進樹脂、顏料、添加劑以及配方技術(shù)來保護涂層性能，但涂層一旦被破壞，基材就會在暴露部位被腐蝕，進而不斷腐蝕涂層所保護的基材。2001年，自然科學(xué)雜志上首次提出了聚合物自愈技術(shù)。

常見的自愈性復(fù)合材料分為自主和非自主2種自愈機制。

自主愈合機制通常是在涂層中嵌入可聚合的愈合劑或腐蝕抑制劑來實現(xiàn)自修復(fù)功能；

而對于非自主愈合機制，則通常是由外部熱量或光刺激引發(fā)化學(xué)反應(yīng)或物理轉(zhuǎn)變，從而實現(xiàn)自愈合功能。它主要是基于均勻分散到基體材料中的自愈合材料在受到外界應(yīng)力發(fā)生破裂時，釋放其內(nèi)部的修復(fù)劑，使催化劑與自修復(fù)劑發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)填補壁面裂縫。

自愈合粉末涂料作為涂料市場上新出現(xiàn)的一種功能涂料品種，由于其在受到破壞時可以自我修復(fù)，具有便捷性、持久性等優(yōu)點，可以持久地對基材進行保護，必將作為今后涂料發(fā)展的一個重要方向。但自愈性粉末涂料制作過程較為復(fù)雜，因此開發(fā)出方便、利于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的自愈性粉末涂料尤為重要。

總結(jié)

重防腐涂料和耐候性涂料由于其應(yīng)用廣泛仍然是未來發(fā)展的主流趨勢，疏水涂料以及耐高溫涂根據(jù)其相應(yīng)的應(yīng)用環(huán)境也會開發(fā)出更多的適應(yīng)性品種，其它針對特定用途的新型粉末涂料也會不斷涌現(xiàn)。

目前市場上粉末涂料占有率低，功能性粉末涂料的發(fā)展仍處于較低水平。但由于功能性粉末涂料的性能和環(huán)保優(yōu)勢，在汽車、船舶、管道和建筑等領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景，具有重大的發(fā)展空間，仍然需要不斷進行探索研究。