涂料行业发展历程：从天然物到合成树脂

橡胶信息

人类生产和使用涂料已有悠久的历史。一般可分为天然成膜物质的使用、涂料工业的形成和合成树脂涂料的生产三个发展阶段。西班牙阿米塔米拉洞窟的绘画、法国拉斯科洞穴的岩壁绘画和中国仰韶文化时期残陶片上的漆绘花纹等大量考古资料证实，公元前5000年新石器时代，人们就使用野兽的油脂、草类和树木的汁液以及天然颜料等配制原始涂饰物质，用羽毛、树枝等进行绘画。
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    1.天然成膜物质的使用
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    中国是世界上使用天然成膜物质涂料──大漆最早的国家，这从河北藁城县台西村商代（约公元前17～约前11世纪）遗址中发现的一些漆器残片可以证实。春秋时代（公元前770～前476）就掌握了熬炼桐油制涂料的技术。战国时代（公元前475～前221）能用桐油和大漆制造复配涂料。公元前的巴比伦已使用沥青作为木船的防腐涂料，希腊人掌握了蜂蜡涂饰技术。长沙马王堆出土汉墓的漆棺和漆器，做工细致，漆膜坚韧，保护性能良好，说明中国在公元前2世纪的汉初时大漆的使用技术已成熟。以后，此项技术陆续传入朝鲜、日本及东南亚各国，并得到发展。公元初年,埃及已采用阿拉伯树胶制作涂料。到了明代(1368～1644)，中国漆器技术达到高峰。明隆庆年间的黄成（又名黄大成）所著的《髹饰录》系统地总结了大漆的使用经验。17世纪以后，中国的漆器技术和印度的虫胶（紫胶）涂料逐渐传入欧洲。

1 J3 B- W3 l, P4 r: O3 ?    2.涂料工业的形成
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2 \, a! }, G4 R    18世纪是涂料生产开始形成工业体系的时期。亚麻仁油熟油的大量生产和应用，促使清漆和色漆的品种发展迅速。1773年，英国韦廷公司搜集出版了很多用天然树脂和干性油炼制清漆的配方。1790年，英国创立了第一家涂料厂。在19世纪，涂料生产开始摆脱了手工作坊的状态，很多国家相继建厂，如法国在1820年、德国在1830年、奥地利在1843年、日本在1881年都建立了涂料厂。涂料工业初期生产的色漆，一般是将颜料调入干性油中。施工时要经过调配并稀释到适当粘度，使用很不方便。19世纪中叶，涂料生产厂直接配制适合施工要求的涂料，即调合漆。从此，涂料配制和生产技术才完全掌握在涂料厂中，推动了大规模生产的发展。第一次世界大战期间，中国涂料工业开始萌芽，1915年开办的上海开林颜料油漆厂是中国第一个涂料生产厂。
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    3.合成树脂涂料时期

, I8 h4 G4 e8 w& \    19世纪中期，随着合成树脂的出现，涂料成膜物质发生了根本的变革，形成了合成树脂涂料时期。
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& l% W- X/ e" E) B    起点

  a& s9 s( S. z3 H' G& y# ~    1855年，英国人A.帕克斯取得了用硝酸纤维素（硝化棉）制造涂料的专利权，建立了第一个生产合成树脂涂料的工厂。1909年，美国化学家L.H.贝克兰试制成功醇溶酚醛树脂。随后，德国人K.阿尔贝特研究成功松香改性的油溶性酚醛树脂涂料。第一次世界大战后，为了打开过剩的硝酸纤维素的销路，适应汽车生产发展的需要，找到了醋酸丁酯、醋酸乙酯等良好溶剂，开发了空气喷涂的施工方法。1925年硝酸纤维素涂料的生产达到高潮。与此同时，酚醛树脂涂料也广泛应用于木器家具行业。在色漆生产中，轮碾机被逐步淘汰，球磨机、三辊机等机械研磨设备在涂料工业中推广应用。

    突破

; f: t* Z5 X4 ^) l# V: g2 T    1927年，美国通用电气公司的R.H.基恩尔突破了植物油醇解技术，发明了用干性油脂肪酸制备醇酸树脂的工艺，醇酸树脂涂料迅速发展为涂料品种的主流，摆脱了以干性油和天然树脂混合炼制涂料的传统方法，开创了涂料工业的新纪元。到1940年,三聚氰胺-甲醛树脂与醇酸树脂配合制漆，进一步扩大了醇酸树脂涂料的应用范围，发展成为装饰性涂料的主要品种，广泛用于工业涂装。
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2 `& e7 D, k- h6 y+ D. H    大发展年代

/ u3 s( U4 a( i: a! k+ h9 s    第二次世界大战结束后，合成树脂涂料品种发展很快。美、英、荷（壳牌公司）、瑞士（汽巴公司）在40年代后期首先生产环氧树脂，为发展新型防腐蚀涂料和工业底漆提供了新的原料。50年代初，性能广泛的聚氨酯涂料在联邦德国法本拜耳公司投入工业化生产。1950年，美国杜邦公司开发了丙烯酸树脂涂料，逐渐成为汽车涂料的主要品种，并扩展到轻工、建筑等部门。第二次世界大战后,丁苯胶乳过剩,美国积极研究用丁苯胶乳制水乳胶涂料。20世纪50～60年代，又开发了聚醋酸乙烯酯胶乳和丙烯酸酯胶乳涂料，这些都是建筑涂料的最大品种。1952年联邦德国克纳萨克·格里赛恩公司发明了乙烯类树脂热塑粉末涂料。壳牌化学公司开发了环氧粉末涂料。美国福特汽车公司1961年开发了电沉积涂料，并实现工业化生产。此外，1968年联邦德国法本拜耳公司首先在市场出售光固化木器漆。乳胶涂料、水溶性涂料、粉末涂料和光固化涂料，使涂料产品中的有机溶剂用量大幅度下降,甚至不使用有机溶剂,开辟了低污染涂料的新领域。随着电子技术和航天技术的发展,以有机硅树脂为主的元素有机树脂涂料,在50～60年代发展迅速，在耐高温涂料领域占据重要地位。这一时期开发并实现工业化生产的还有杂环树脂涂料、橡胶类涂料、乙烯基树脂涂料、聚酯涂料、无机高分子涂料等品种。

    随着合成树脂涂料的发展，逐步采用了大型的树脂反应釜（见釜式反应器），研磨工序逐步采用高效的研磨设备，如高速分散机和砂磨机得到推广使用，取代了40～50年代的三辊磨。

    为配合合成树脂涂料的推广应用，涂装技术也发生了根本性变化。20世纪50年代，高压无空气喷涂在造船工业和钢铁桥梁建筑中推广，大大提高了涂装的工作效率。静电喷涂是60年代发展起来的，它适用于大规模流水线涂装，促进了粉末涂料的进一步推广。电沉积涂装技术是60年代适应于水溶性涂料的出现而发展的，尤其在超过滤技术解决了电沉积涂装的废水问题后，进一步扩大了应用领域。

& j" c# V  x& n' |1 ~2 J4 a; S    新阶段

' I/ q; {; S1 L; n6 Q( x    1973年以来，由于石油危机的冲击，涂料工业向节省资源、能源，减少污染、有利于生态平衡和提高经济效益的方向发展。高固体涂料、水型涂料和粉末涂料的开发，低能耗固化品种如辐射固化涂料的开发，是其具体表现。1976年，美国匹兹堡平板玻璃工业公司研制的新型电沉积涂料──阴极电沉积涂料，提高了汽车车身的防腐蚀能力，得到迅速推广。70年代开发了有机-无机聚合物乳液,应用于建筑涂料等领域。功能性涂料（见涂料）成为70年代涂料工业的研究课题，并推出了一系列新品种。80年代各种建筑涂料发展很快。电子计算机已在涂料生产和测试、管理中使用。机器人（机械手）已广泛应用于特殊场合或危险场合代替人工进行涂装。

    这一阶段有如下特点：①以现代的科学理论为指导，有目的地进行研究开发工作，加快了发展的进程，例如：现代化学的理论应用在涂料工业中，涂料助剂得到广泛推广使用，从而使涂料工业的产品性能和生产效率都有了大幅度提高。
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/ }; X$ k) |* D7 X8 Y; m    ②利用共聚、改性和混合方法，使具备特色的合成树脂品种日益增多，提高了涂料的性能，且使功能性涂料品种日益增多。③对涂料质量的测试，已从测定表面现象转向测定涂料内在质量的趋势，例如更加重视测定合成树脂的分子量与分子量分布以了解合成树脂的质量，用扫描电镜观察涂膜的微观结构等指导产品的生产。