天冬聚脲涂料作為一種高性能防護材料，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，已成為工業(yè)防腐領域的關鍵材料。本文敘述了天冬聚脲涂料及涂裝的分類、應用范圍，從“五要素”方面系統(tǒng)分析了其應用現狀、未來發(fā)展趨勢，指出天冬聚脲涂料在涂裝材料及涂層體系、涂裝設備、涂裝環(huán)境、涂裝工藝、涂裝管理方面已經趨于成熟，并結合產業(yè)合作動態(tài)與政策導向，提出其在新能源、海洋工程等戰(zhàn)略性產業(yè)的應用前景。通過技術創(chuàng)新與產業(yè)鏈協(xié)同，天冬聚脲涂料有望在“雙碳”目標下，實現大規(guī)模的市場應用，引領工業(yè)防腐材料的綠色升級。

前言

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

1）涂層質量明顯提高：有單涂層（DTM）/雙涂層/混合涂層體系，可根據需求制定標準要求，耐化學腐蝕、耐水解性、耐候性、耐高低溫變、耐磨等，有明顯優(yōu)勢；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）；通過對天冬聚脲樹脂進行改性，可以得到適應各種使用環(huán)境的涂料和涂層體系。

2）有利于環(huán)境保護：超高固含或無溶劑天冬聚脲涂料（85～100%），涂裝過程中低VOC排放，接近或優(yōu)于水性涂料，可實現在源頭的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，可以利用現有涂裝生產線的VOC處理設備。

3）可以降低綜合成本：雖然天冬聚脲涂料單位價格高，但固體份含量高，理論上應該與溶劑型涂料、水性持平； 因不需要烘干，能源費用減少；烘干設備購置、運行及其維修費減少；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”：不需要強制烘干（干燥），可以減少涂裝生產線烘干的能源耗量（溶劑型、水性雙組份的批量生產需要烘干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“碳達峰，碳中和”。

5）節(jié)省投資費用：已有液體類涂料涂裝生產線可以直接加以利用，烘干室關閉，僅供調噴系統(tǒng)進行簡單改造（有的可以直接使用）；新建涂裝生產線可以省去涂層烘干（固化）設備的投資和減少車間占地面積，降低一次性投資費用。

6）企業(yè)實施改造非常容易：按照合理流程（五步法）進行試驗、切換，比其他種類的涂料更方便，對日常生產影響很小。

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

天冬聚脲涂料分類及應用范圍

天冬聚脲涂料的分類其應用范圍的界定和敘述，對于涂料和涂裝行業(yè)內的交流和應用非常重要。但由于天冬聚脲涂料及涂裝技術發(fā)展迅速，應用行業(yè)很多，現在還沒有較多的資料可供查閱，作者根據收集的部分資料，現匯總如下。

天冬聚脲涂料的分類（表1）

天冬聚脲涂料的應用范圍
天冬聚脲涂料及涂裝技術經過這十幾年的發(fā)展，已經逐步成熟，天冬聚脲樹脂及各種助劑、涂料品種大幅度增加，各種改性涂料適應了更多的復雜應用環(huán)境以及各種客戶的需求。無論是涂料的種類或是涂層體系，都可以適應各行各業(yè)的需求，其應用范圍將進一步擴大。鋼結構橋梁、建筑結構、石油化工、汽車、集裝箱、工程機械等傳統(tǒng)行業(yè)正在試驗推廣應用，新能源產業(yè)如新能源汽車電池包防護、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的現狀

涂料產品種類快速增加，涂層體系技術指標穩(wěn)定提升
涂料及涂層體系可選用產品越來越多，應用范圍越來越廣。由于涂料產品的快速增加，大家在選擇涂層體系時，已經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、以及涂裝修補及后處理等，見表2。

表2：涂層體系。

表3：重要指標。

天冬聚脲涂料的各項技術指標越來越高，包括涂料有害物質限量的要求、涂料原液、涂料施工性能、涂層體系（復合涂層）性能等技術指標。表3以工程機械產品涂裝的A級面、高性能涂層為例，列出了其中的幾個重要指標。

現有涂裝生產線基本可以適用，供調噴系統(tǒng)設備有較大改善
隨著天冬聚脲原材料、涂料及涂裝技術的進步，現有噴涂的涂裝設備及涂裝生產線均可以比較方便的進行涂裝。可以在原有的溶劑型涂料涂裝線、高固含涂裝線、水性涂料（濕碰濕）涂裝線上，稍微進行改造，即可進行涂裝生產。利用現有前處理設備（拋噴丸、化學前處理）、現有噴漆室、流平室（液體涂料使用類）現有的起重輸送設備等；現有烘干室可以省掉，新建可以不考慮烘干工序，只是自然固化時間變長，要留有一定的空間。

噴涂天冬聚脲涂料的供調噴系統(tǒng)設備，適應新材料的需要，也有了重大進展。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氣（混氣）噴涂（自動/手動）系統(tǒng)；為了提高涂料利用率，最好加上靜電。機器人/往復機可以用于天冬聚脲涂的噴涂，特別是機器人/往復機+高速旋杯靜電噴涂，效果更好。

下圖是機器人+旋杯噴涂工程機械復雜鋼結構件的試驗現場，覆蓋率：大于等于85％；涂層厚度均勻；涂料利用率：≥80％；外觀質量：符合所定質量標準；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)）涂裝長期存在的一個大問題。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）、室內無噴涂設備的環(huán)境（涂裝環(huán)境=涂覆條件）、室內有噴漆室/流平室的環(huán)境<廠房未封閉>（涂裝環(huán)境≠涂覆條件）、室內有涂裝生產線的環(huán)境<廠房封閉>（涂裝環(huán)境 ≠涂覆條件）中進行。這時候就需要研究周圍環(huán)境與涂裝車間的界面、涂裝車間與涂裝設備的界面、涂裝設備與被涂裝工件的界面上，互相污染和干擾的問題。

有的專家研究認為，溫度、濕度等環(huán)境因素也會影響活化期。在高溫或者高濕的環(huán)境下，活化期通常會縮短。不同的濕度及溫度，對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，但沒有濕度影響大。

作者與同事曾進行了“天冬聚脲涂料涂裝固化率與濕度的影響試驗與分析”，環(huán)境濕度對于不同固化率下的天冬聚脲涂層質量有很大的影響。此項試驗證明：控制漆膜的固化率非常重要，在80%以上時，漆膜對于濕度有一定的抵抗能力；在漆膜固化率為80%以下時，高濕度、淋雨及露水，都會造成漆膜的耐久性（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，因被涂裝的產品和行業(yè)而異，種類非常繁多，可以根據自己的實際情況進行工藝設計?，F在以工程機械鋼結構件涂裝為例，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. 刮膩子-7.打磨-8.噴底漆-9.流平-10.-噴面漆-11.流平-12.晾干-13.修補。
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.刮膩子-7.打磨-8.噴漆-9.流平-10.-晾干-11.修補

在上述工藝流程中，與傳統(tǒng)工藝相比，刮膩子工序提前到拋噴丸之后進行，需要刮涂鈑金膩子；清理工序，是對被涂裝工件所沾染的化學品殘留進行自動或人工清潔，減少對工件表面或磨料的污染，增強天冬聚脲涂料涂層對工件的附著力。在噴涂涂料之前，需要控制工件表面的6個工藝參數：除銹等級（ 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械底盤或整機的罩光清漆工藝：前處理-（電泳底漆）-膩子層-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。它增強了工程機械的裝飾性和耐久性，提高了產品的涂裝質量。

天冬聚脲涂料涂裝技術的發(fā)展趨勢

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

現在主要的發(fā)展瓶頸是：1、天冬聚脲及涂裝技術宣傳不夠，涂裝企業(yè)及應用者對其了解不全面，不深入；2、決策者擔心產品會出現涂裝質量問題，不愿做“第一個吃螃蟹的人”；3、涂料單價成本較高；4、涂裝工藝標準化不足且實際生產執(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在未來的發(fā)展中將面臨新的挑戰(zhàn)和機遇。通過不斷的技術創(chuàng)新和市場適應，這些問題會逐漸被克服，有望在新的5~10年里實現更加廣泛的應用和更大的商業(yè)成功。

綠色低碳、節(jié)能降耗、市場需求將促進天冬聚脲涂料及涂裝技術的迅猛發(fā)展
目前我們面臨的環(huán)保生態(tài)問題越來越嚴重，節(jié)能降耗也是燃眉之急! 國家今后的“綠色低碳、節(jié)能降耗”的政策會更加強化，更加細化?，F在廣泛使用的低VOC涂料及其涂裝技術，有各種各樣的局限性。水性涂料的高性能涂層較少，涂裝時對溫濕度敏感，能耗高，需要處理廢水及VOC等；粉末涂料涂層韌性不足，修補難，固化時能耗高，且不能用于復雜大中型工件等；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可比擬的優(yōu)勢，將會成為今后非常有發(fā)展前途的新材料。

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

市場的迫切需求將成為強大的推動力，與此相關的涂料及涂裝企業(yè)，從現在就要做好充分的準備。

天冬聚脲涂料的價格及涂裝涂層的綜合成本將會大幅下降
近幾年的天冬聚脲涂料價格持續(xù)下降，據有關人士分析今后還可能有下降空間；現在使用者少、生產批量小，若大批量使用后，天冬聚脲涂料可以下降較大幅度；如同水性涂料當初的情況，開始也是價格較貴，現廣泛應用之后，價格大幅度下降。今后，樹脂、助劑、涂料以及涂裝相關企業(yè)，通過產業(yè)集群效應、產業(yè)協(xié)同、政策驅動、聯(lián)合研發(fā)等模式的深化，天冬聚脲涂料的價格將會進一步下降。

涂裝綜合成本是影響天冬聚脲涂料大面積推廣應用的重要因素。在機械制造工廠，綜合成本計算主要考慮：涂料、輔材、能耗、人工、勞保、環(huán)保、設備折舊、設備維修、工具工裝、機物料。作者通過這幾年在工程機械涂裝生產線上的應用實踐，使用天冬聚脲涂料進行涂裝，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，將會吸引更多企業(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水平將會持續(xù)創(chuàng)新和不斷升級
雖然天冬聚脲涂料及涂裝技術趨于成熟，但工程技術人員、行業(yè)專家及領軍人物，并沒有停止對更高目標的追求和創(chuàng)新。樹脂、助劑原材料廠家的持續(xù)技術進步，使各種高性能與多功能集成的涂料及涂層體系會層出不窮，如各種改性的超高固含及無溶劑涂料、生物基與低VOC環(huán)保材料、智能響應涂層、嚴酷腐蝕環(huán)境以及極端溫度適應性優(yōu)良的涂層體系、仿生與納米復合強化涂層體系……；涂裝設備方面，除了涂裝行業(yè)通用制造設備的智能化進步之外，天冬聚脲涂料需要的高精度、高穩(wěn)定性的供調噴系統(tǒng)會進一步發(fā)展，特別是機器人或往復機配套高速旋杯靜電噴槍的涂裝系統(tǒng)，AI在線質檢與修復等；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)境控制技術所保證；磨料干清洗、工件表面技術參數的控制、工藝流程最優(yōu)化將被推廣；涂裝管理數字化、智能化以及對涂裝設備及生產線的遠程監(jiān)控，通過大數據分析追蹤缺陷（弊?。?，解決質量問題等技術，將加速天冬聚脲涂料及涂裝技術的發(fā)展和普及。

作者：原三一重工 高級涂裝技術專家  齊祥安

來源：榮格-《涂料與油墨—中國版》

原創(chuàng)聲明：
本站所有原創(chuàng)內容未經允許，禁止任何網站、微信公眾號等平臺等機構轉載、摘抄，否則榮格工業(yè)傳媒保留追責權利。任何此前未經允許，已經轉載本站原創(chuàng)文章的平臺，請立即刪除相關文章。