涂料中的挥发性有机物（VOC)，包括涂料成膜过程中挥发的有机溶剂和固化反应释放的有机物质，这类物质对大气的污染越来越受到关注。大气中挥发性有机物（VOC）在日光的作用下会发生如下反应：

生成的O₃在较低浓度下就会对人体健康产生非常不利的影响。进一步的研究发现，涂料中的VOC与大气中酸雨的形成也有关。同时，这些挥发的有机溶剂如苯类、烃类、酯类、酮类及醚类，都是重要的基本有机化工原料，挥发至大气中也浪费了化工资源。涂料工业产生的VOC量占总VOC挥发量的47.2％。因此欧洲一些国家对涂料产品VOC的挥发量进行了一系列的规定和限制，北美如美国“66法规”、美国环保协会（EPA）也有认可的VOC最高限量暂行标准。因此，降低溶剂量、发展高固体分涂料（high solid coatings）是涂料发展的方向。

环保涂料包括粉末涂料、防火涂料、UV/EB固化涂料、高固体分涂料（简称HSC）等。

1.粉末涂料

粉末涂料是一种含有100％固体成分、以固态粉末状态存在，并以粉末状态进行涂装，然后加热熔融流平，固化成膜的涂料。粉末涂料与一般溶剂型涂料和水性涂料不同，不是使用溶剂或水作为分散介质，而是借助于空气作为分散介质。目前，粉末涂料的应用己涉及家用电器、仪器仪表、金属、纺织、轻工、器具、建筑装饰、机电设备、纺织机械、石油化工设备和管道、农业机械、金属网架、火车客车车辆、汽车零部件、飞机仓板、电子元器件、化妆品瓶、船舶防锈等二十多个行业，取得了巨大的经济和社会效益。

粉末涂料不含有机溶剂，是环保部门大力推荐的低公害涂料品种。粉末涂料贮运方便、施工连续与自动化，涂装效率高，一次能厚涂30～500um，耐久性优于溶剂型涂料。

粉末涂料和一般涂料形态完全不同，它是微细粉末，由于不使用溶剂，这种涂料具有无公害、高效率、省资源的特点。热塑性粉末涂料成膜物质的性质可分为两大类，成膜物质为热塑性树脂的叫热塑性粉末涂料；成膜物质为热固性树脂的叫热固性粉末涂料。

热塑性粉末涂料是由热塑性树脂、颜料、填料、增塑剂和稳定剂等成分组成，经干混合或熔融混合、粉碎、过筛、分级得到的。包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酯、氯化聚醚、聚酰胺系如尼龙、纤维素系如醋丁纤维素、聚酯系和烯烃树脂系。

热固性粉末涂料是由热固性树脂、固化剂、颜料、填料和助剂等组成，经预混合、熔融挤出混合、粉碎、过筛、分级而得到的。包括环氧树脂系、聚醋系、丙烯酸树脂系。

粉末涂料的制造方法有干混合法、熔融混合法、喷雾干燥法、沉淀法等。干混合法是比较原始的制造方法，此法工艺简单，但成分的分散性和均匀性不好，静电涂装的涂膜外观不好；熔融混合法是当今工业生产中最常用的一种方法，具有很多优点；喷雾干燥法是湿法制造粉末涂料的一种，对防火和防爆等安全方面要求比较严格；沉淀法的基本工艺流程为：

配制溶剂型涂料→研磨→调色→借助于沉淀剂的作用使液态涂料沉淀成粒→分级→过滤→干燥→产品

例如，FC-1防腐环氧树脂粉末涂料系以环氧树脂为主要成分，与酚醛树脂、促进剂、填料等复配而成，主要用于化工、电力、环保等严重腐蚀单位的防腐。生产工艺流程参见图7-10。

图7-10FC-1防腐环氧树脂粉末涂料生产工艺流程图

将100份环氧树脂（E-12）和10～40份酚醛树脂、0.1～0.15份促进剂、10～20份增韧剂、0.8～1份流平剂、15～40份填料、1～3份着色剂依次加入混合器D101中充分混合，然后在挤出机L101中熔融混合，冷却，粉碎成片，在研磨机L102中研磨至一定细度为止，得到平均粒度为50um的粉末涂料。

2.防火涂料

防火涂料是将涂料刷在某些易燃材料的表面，能提高材料的耐火能力或减缓火焰蔓延传播速度，或在一定时间内能阻止燃烧，这一类涂料称为防火涂料或阻燃涂料。防火涂料分为两大类：一类是非膨胀型防火涂料，另一类是膨胀型防火涂料。
以J60-71膨胀性氯化橡胶防火涂料生产工艺为例，改涂料以氯化橡胶为主要成分，与各种溶剂、助剂混合而成。适用于建筑物构件可燃性基材的防火保护和装饰。

【配方（质量份）】成膜基料（氯化橡胶）10～30，膨胀催化剂（聚磷酸铵盐）15～30，碳化剂（多元醇）10-20，发泡剂（氨基树脂）1020,颜料2～5，填充剂3～5，助剂5-10,溶剂10～15。

生产工艺（流程参见图7-11)：将F101中碳化剂（多元醇）及以上其他原料别加入反应釜DI01中，搅拌均匀后，经L101挤压再放入研磨机L102中进行研磨分散至一定的细度为止，经L103过筛即防火涂料。

3.LIPN涂料

互穿网络聚合物（interpenetrating polymer networks，简称IPN）是用化学方法将两种以上的聚合物互相贯穿成交织网络状态的一类新型复相聚合物材料。而乳液互穿聚合物网络（latexinterpenetrating polymer network, LIPN）是IPN中最活跃的领域之一，它是20世纪80年代初发展起来的一种新型复合材料。LIPN是以乳液聚合的方法合成的特殊胶乳，因而又称为微观IPN。其基本的制造方法是先以乳液聚合的方法制得由组分工单体合成的“种子”乳液，称作网络Ⅰ。种子乳液经放置过夜使活性中心失活，而后再加入组分Ⅱ单体、交联剂和引发剂，但不再添加乳化剂以免形成新的乳胶粒。然后使组分Ⅱ单体聚合、交联，从而形成LIPN。

图7-I1J60-71膨胀性氯化橡胶防火涂料生产工艺流程图

LIPN可以从不同的角度分类，例如从层数分，LIPN可分为两层、三层或更多层；从各层的交联情况考虑，可分为各层都交联、都不交联及部分交联三种情况。下面以聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯离子型聚合体LIPN的合成为例，说明该类涂料的合成方法。

聚苯乙烯-聚丙烯酸丁酯离子型聚合体LIPN[LIPN P(S-AA)-P(BA-AA)］可用于调制水基汽车隔热阻尼涂料，在汽车制造行业具有广泛的应用。基本配方如下：

【网络Ⅰ配方（质量份）】BA（丙烯酸丁酯) 7.8,S（苯乙烯）52～57, AA（丙烯酸）1.0, N-MA(N-羟甲基丙烯酰胺）0.5～2.0, DVB（二乙烯基苯）0.2,OP-101.0, MS-13.6,SDS（十二烷基硫酸钠）0.6，水100,K₂S₂O₈ 0.25, Na₂HPO₄ 0.25。

【网络Ⅱ配方（质量份）】BA 32～57,S7.8, AA 1.0,DVB 0.2，水20,K₂S₂O₈ 0.25,Na₂HPO₄ 0.25。

LIPN P(S-BA-AA)-P(BA-S-AA）生产工艺流程如图7-12所示。合成工艺如下：

(1)将适量的水及部分乳化剂及羟甲基丙烯酰胺加入预乳化釜5，开动搅拌使有关组分溶解。

(2)分别将BA,S,DVB及AA打入加料槽1-3，并分别均匀地滴入预乳化釜制得的预乳化单体；将组分I引发剂、缓冲剂溶解打入槽4。

(3）将剩余的组分Ⅰ的水及剩余的乳化剂加入反应釜7，开动搅拌并加热系统。在适当的温度下，均匀加入预乳化单体及引发剂，合成网络Ⅰ。滴加完预乳化单体及引发剂后，再恒温反应1～1.5h，制得网络Ⅰ。

(4）将网络Ⅰ作为种子乳液，升温至适当温度，在均匀、平稳地搅拌下，滴加组分Ⅱ单体及组分Ⅱ引发剂完成
网络Ⅱ的聚合。

(5）当聚合完成后冷却降温至40℃出料，过滤、包装。

4.辐射固化（光固化）涂料

辐射固化是指在光（包括紫外、可见光）或高能射线（主要是电子束）的作用下，液态的低聚物（包括单体）经过交联聚合而形成固态产物的过程。辐射固化技术具有固化速度快（因而生产效率高）、少污染、节能、固化产物性能优异等优点，是一种环境友好的绿色技术。

图7-12LIPN生产工艺流程

1～4-加料槽；5-预乳化釜；6-冷凝器；7-反应釜；8-原料混合桶；9-产品桶；10-过滤器；Ⅱ-真空系统

辐射固化（光固化）涂料最为显著的特点是固化速率快，是各类涂料中干燥固化最快的涂料，通常在紫外灯辐照下，只需几秒或几十秒就可固化完全。光固化涂料的另外一个优势在于它基本不含挥发性溶剂，具有环境友好的特点。

光固化反应过程是具有化学反应活性的液态物质在光的作用下快速转变为固态的过程。光固化反应本质是光引发的聚合、交联反应。尽管光固化涂料的品种繁多，性能各异，但任何一个光固化配方都包括以下3种主要组分：

(1)预聚物赋予材料以基本的物理化学性能。反应性预聚物是光固化涂料的主体成分，常见的光固化预聚物主要有：环氧丙烯酸树脂（EA),聚氨酯丙烯酸酯(PUA),聚醋丙烯酸酯(PEA),丙烯酸酯化的聚丙烯酸树脂（acrylated PA）及不饱和聚酯。

(2）活性稀释剂（也称活性单体）主要用于调节体系的黏度，但对固化速率和材料性能也有影响。常规UV涂料配方中可采用的活性稀释剂包括HEMA,HDDA,TMPTA,TPGDA,DPGDA,NPGDA,3EOTMPTA,3POTMPTA,GPTA,2PONPGDA、双三羟甲基内烷四丙烯酸酯、双季戊四醇五丙烯酸酯、NVP等。

(3）光引发剂用于产生可引发聚合的自由基或离子。主要包括HMPP (2-羟基-2-甲基苯丙酮，Darocure 1173)、二苯甲酮／叔胺体系、HCPK (a-羟基环己基苯基酮，Irgacure 184), DMPA (a,a-二甲氧基-a-苯基苯乙酮，Irgacure 651), a-羟基异丙基苯基酮(2-羟基-2-甲基苯丙酮，HMPP)等。

典型水性UV固化涂料的配方示例如下：

【配方1（质量份）】水性UV面漆：Neo Rad聚合物C 90.5, 75％Dowanol PM 1.7, 8％NaHCO₃ 2.4,Byk302 1.4, Aerosol MA-80 0.6，水3.4。

【配方2（质量份）】UV典型涂料：丙烯酸环氧酯65，丙烯酸羟乙酯5,丙烯酸-2-乙基己酯10,HDODA 10，苯乙烯5，二苯甲酮2.5，二甲基乙醇胺2.5。

【配方3（质量份）】纸张上光UV涂料：丙烯酸酯类预聚物30％～50％，活性稀释剂40％～70％,光引发剂3％～5％，其他助剂约1％，阻聚剂＜0.5％。

5.高固体分涂料

高固体分涂料就是要求固体分含量在60％～80％或更高，有机溶剂的使用量大大低于传统溶剂型涂料，符合环保法规要求的涂料。

高固体分涂料和其他低污染涂料品种相比有它的优点。生产与涂装工艺、设备、检测评价的仪器和传统的溶剂型相同，发展高固体分涂料既可减少VOC的挥发量又不需要增加设备投资。一次涂装的膜厚是传统涂料的1～4倍，还可以减少施工次数。几乎所有品种如醇酸（聚酯）、氨基、烯类（含丙烯酸）、环氧、聚氨酯等都可相应地发展成高固体分涂料。能保持高耐久性、高装饰性，能适应各种工业如航空、航天、海洋事业与国防高新技术发展的需要。