中国真空镀膜涂料的发展与展望

1作者:郭训财中国真空镀膜涂料的发展与展望沈阳航空航天大学真空技术与薄膜制备指导教师：王珩专业名称：应用物理学2020年1月9日2中国真空镀膜涂料的发展与展望0引言真空镀膜技术最初起源于20世纪30年代，直到80年代才得到较大发展。我国近年来逐渐形成了一个新兴产业。真空镀膜方法主要有热蒸发镀膜法和磁控溅射镀膜法。目前，前者使用较为普遍。以金属蒸发物为例，热蒸发镀膜法的原理是金属在高真空状态下受热气化，以分子或原子形态冷凝沉积在基材表面，从而在镀件表面形成一层薄薄的金属膜层。和传统的电镀法相比，真空镀膜具有能耗低，无毒，无废液，污染小，成本低，装饰效果好等优点，广泛地应用于电子产品、各种灯具、汽车反光罩、儿童玩具、饰品、工艺品、包装用品等表面装饰装潢领域，其主要作用是使非金属（如塑料、陶瓷、玻璃、树脂、木材等）表面金属化，是一项极具发展前途的新技术，现已渗入到国民经济的各个领域。真空镀膜技术具有节能减排、节约资源的作用，符合国家产业发展政策。例如，对塑料薄膜进行真空镀铝，铝的耗用量仅为铝箔的千分之几，有明显的节约资源作用。真空镀膜涂料是真空镀膜技术不可或缺的重要材料之一。它既可以做底漆，又可以做面漆。作为底漆，它可以提高光亮度和镜面反射效果，起到提高铝膜和底材的附着力以及封闭底材等作用。作为面漆，它可以提高镀膜层的耐磨性、耐腐蚀性和耐候性等，还可以使镀膜层着色，使镀件反射出五光十色的金属光泽。可以说，没有真空镀膜涂料，真空镀膜技术就不可能得到发展。1中国镀膜涂料的现状：1.1真空镀膜涂料产品及制造企业目前，国内真空镀膜涂料产品主要有以下两大系列：（1）氧化聚合型3氧化聚合型涂料以天然树脂为主要原料，通过氧化聚合自由基链式聚合反应形成网状大分子结构。该类涂料以改性聚氨酯为主。其毒性小，在低温条件下就能干燥，稀释剂为溶剂油，易挥发，不腐蚀底材，涂层镜面效果好，耐候性好，耐热变性能好，主要应用于ABS、PS、PP等塑料底材。真空镀膜涂料最早从日本和台湾引进，主要品牌有NB63、UB563等。上世纪九十年代初，广东深展实业公司率先推出了与进口镀膜涂料配套的稀释剂DA水，替代了进口的T-407产品，至今畅销全国各地。1997年，该公司成功开发了SZ-97真空镀膜涂料，替代了进口产品，经中国石化局鉴定表明，产品填补了国内空白，技术水平处于国内领先地位。由于该公司掌握了产品核心制造技术（该技术在国内镀膜业首个获得国家发明专利），该产品以比进口产品低三分之一的价格投入市场，以其优异的性价比迅速占领了国内市场。2002年，该公司“年产6000吨SZ-97真空镀膜涂料（油）”项目获得国家计委的支持，被列入国家高技术产业化示范工程，成为迄今为止真空镀膜行业唯一获得国家计委支持的项目。该项目的实施，有力地推动了我国真空镀膜行业的进步和发展，大大缩小了我国真空镀膜涂料产品与国外产品的技术差距。“深展”牌真空镀膜涂料已获得广东省著名商标称号。随着真空镀膜行业的迅猛发展，已有越来越多的企业加入到真空镀膜涂料制造行列。目前，国内已形成了以广东深展实业有限公司为龙头的真空镀膜涂料专业制造企业，除此之外，还有步展企业股份有限公司（台湾）、长祺化工有限公司等，这些公司占据了市场的绝大部分份额，其他规模较小的企业有几十家，在这里不做一一列举。（2）辐射固化型辐射固化涂料是以不饱和树脂和不饱和单体为基础，加入引发剂，利用紫外光、电子束等进行固化的一类涂料。按固化方式分类，辐射固化涂料现有紫外光（UV）固化涂料、电子束（EB）固化涂料、X射线固化涂料等品种。其中X射线固化技术目前还处在实验室阶段，实际生产中还没有得到应用。目前应用最广的是紫外光（UV）固化涂料。其树脂以聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯等为主。它是以光引发聚合，依靠紫外光的照射，使涂料产生自由基，引发材料中的不饱和双键等官能团4在很短暂的时间内产生聚合反应，从而形成交联式三维网状高聚物，达到快速固化的目的。由于紫外光固化涂料具有固化时间短，生产效率高，低能耗，无溶剂，污染小等诸多优点，因此在环保工作得到日益重视的今天，得到了越来越广泛的应用。目前，用于电子、汽车灯反光罩等高端产品的镀膜涂料，其树脂主要来自日本合成、沙多玛、氰特化工等国外产品；采用国产树脂生产的真空镀膜涂料，目前主要应用于包装品、饰品、礼品等中低端产品。国内紫外光固化树脂的主要生产厂家有台湾长兴化工有限公司、江苏三木集团有限公司、陕西喜莱坞实业有限公司、中山市科田电子材料有限公司、广东深展实业有限公司等。国内目前专业从事紫外光固化真空镀膜涂料制造的企业主要有湖南松井化学技术有限公司、郴州市帝京化学科技有限公司、广东深展实业有限公司、东莞市瑞华化工有限公司等。1.2真空镀膜涂料市场分析下面分别按真空镀膜涂料产品的两个类别进行阐述。（1）氧化聚合型2010年，国内该类产品的销量约3万吨。销售价格方面，各公司价格各不相同，每吨价格基本介于1.8万元到2.2万元之间。（2）辐射固化型该类涂料以紫外光固化涂料为主。2010年，国内该类产品的销量约1万吨。售价方面，各公司差别较大，从每吨2.5万元到10多万元不等。在真空镀膜行业，现阶段用量最大，使用最广泛的是氧化聚合型涂料。辐射固化涂料由于价格偏高，以及使用时需购置专用固化设备等原因，市场应用尚不普遍。以上统计不包括非转化型涂料，如亚光漆、色漆及其它各种特殊涂料，这些涂料品种其年销量超过5万吨。如果把各从事真空镀膜加工的企业自己调配的涂料也算在内，我国真空镀膜涂料年消耗量超过10万吨。传统水电镀工业污染严重，每年排放大量污染物，包括4亿吨重金属废水、5万吨固体废物和3000万立方米酸性气体，而大多数乡镇电镀5企业几乎没有采取任何污染控制措施，曾被国家明令禁止。与传统的电镀法相比，真空镀膜过程没有废水、废物产生，而且能耗低，效率高，其成本是传统电镀的1/3～1/2。真空镀膜工艺逐步取代传统水电镀是大势所趋。因此，真空镀膜行业具有广阔的发展空间。真空镀膜涂料未来市场需求巨大，每年将以百分之二十以上的速度增长，市场前景十分美好。2真空镀膜涂料应用现状真空镀膜技术是表面装饰工程技术的重要组成部分。随着国民经济的飞速发展和人们物质文化生活水平的提高，人们对物品的表面美观提出了越来越高的要求。真空镀膜技术的出现，以环保的方式及极高的性价比满足了人们的这一需求，真空镀膜行业呈现出蓬勃发展的良好态势。真空镀膜技术目前已被广泛地应用于包括金属材料和非金属材料在内的各种材料，其中尤以塑料和纸张最为常见。塑料具有质轻，性能优良，易于加工成型等优点，但也存在着一些缺点，譬如缺乏金属光泽，表面硬度低，易老化，不导电，易产生静电，易吸尘等。利用真空镀膜方法，在塑料表面蒸镀一层极薄的金属薄膜，赋予被镀件表面高度的金属光泽和镜面效果，提供有益的电磁屏蔽和导电效果，使塑料可作为金属、玻璃、陶瓷、木材等材料的代用品。真空镀膜涂料现已广泛应用于以下几个方面：（1）礼品、饰品、工艺品：这是真空镀膜技术目前应用最为广泛的领域。由于真空镀膜具有极佳的装饰性，可使非金属物件表面产生金属光泽，还可根据实际需要制作出不同的颜色，如金黄色、古铜色、红色、绿色、黄色、蓝色等，因而被大量应用于礼品、饰品及工艺品的表面装饰，譬如圣诞饰品、年货、首饰、服饰等，使人们的生活变得更加绚丽多彩。（2）装饰装潢产品：现已在玩具、家具、钟表、文具等产品的装饰配件上得到大量应用，既彰显了产品个性，又增加了产品附加值。（3）各种灯具反光罩：由于铝对光线的反射能力最强，因此真空镀铝被广泛地应用于节能灯反光杯，汽车、摩托车、电动车灯反光罩等产品。（4）电子产品：随着人们对商品美观需求的日益提高，真空镀膜现已被应用于包括手机、电视机、电脑、音响等电子产品上，让人赏心悦目。6（5）包装用品：广泛应用于包括化妆品、食品、饮品、药品、日用品等产品的包装用品上，提升了产品档次。未来，随着真空镀膜技术的提高和各种新材料的出现，真空镀膜还将在更多的领域得到推广应用，特别是在功能性应用方面如防腐、防锈、隔热等。3存在的问题经过近二十年的发展，我国的真空镀膜行业已获得了长足的进步。特别是我国世界制造业中心地位的确立，使我国在国际真空镀膜行业中占有举足轻重的位置。随着国家对环境保护的日益重视，传统水电镀工业由于其高污染、高能耗等缺点，已被国家列入限制发展行业。这对国内真空镀膜行业的发展创造了良好的发展机遇，传统水电镀工艺已在越来越多的领域被新兴的真空镀膜技术所取代。在国内，现有大大小小的真空镀膜企业数千家，且呈现逐年上升的趋势。真空镀膜涂料制造企业已迎来前所未有的历史发展机遇。我国真空镀膜涂料的制造技术特别是氧化聚合类产品已接近世界先进水平。目前，国内从事真空镀膜涂料制造的企业有上百家。然而，到目前为止，国内尚未设立相关的行业协会组织，没有产品行业标准，也缺乏权威、专业的真空镀膜产品及真空镀膜涂料的性能检测检验机构等，这些不利因素，已成为制约我国真空镀膜涂料行业发展的瓶颈。在辐射固化型真空镀膜涂料特别是高端产品方面，现阶段我国产品与国外产品相比，差距还很明显，基本停留于简单的配制水平。这与我国起步较晚，科技人才缺乏，科研投入不足，基础理论研究薄弱等因素密切相关。未来，我国企业应加大辐射型固化涂料树脂的研发力度，掌握核心合成技术，提高产品性能，逐步缩小与国外同类产品的差距。4发展趋势和世界涂料的发展方向一样，真空镀膜涂料目前正向着低能耗、低污染、无公害的环境友好型方向发展，包括辐射固化、水性、水性辐射固化等。其中辐射固化型真空镀膜涂料由于技术较为成熟，性能优异，现在市7场上逐步得到应用。水性真空镀膜涂料的研制目前在国内刚刚起步。由于水的蒸发热高，表面张力大，导致水性真空镀膜涂料的固化温度高，流平性差，这是水性涂料开发存在的普遍问题。在国内，只有少数单位从事该产品的研发，目前处于技术领先地位的是广东深展实业有限公司，其开发的SZ-WM08金属用水性真空镀膜涂料于2008年底通过了中国石油和化学工业协会组织的专家鉴定（证书号：中石化协鉴字［2008］第051号），结论为：产品填补了国内空白，处于国际先进水平。目前深展公司申报的“水溶性真空镀膜涂料”已获得国家发明专利。目前该公司科研人员在将水性真空镀膜涂料产品成功应用于金属、陶瓷等制品的基础上，继续研究，成功开发了适用于ABS塑料制品的水性涂料产品。未来，随着水性真空镀膜涂料性能的提高，应用范围的扩大以及施工应用中存在问题的有效解决等等，水性真空镀膜涂料将逐步成为真空镀膜涂料的主流产品，甚至完全替代溶剂型真空镀膜涂料。水性辐射固化真空镀膜涂料方面，就水性紫外光固化涂料来说，它结合了水性涂料与紫外光固化涂料的优点，具有更环保和固化速度快的特性。它的粘度可用水来调节，不需要稀释单体，因而节约了资源，也可以避免由活性稀释剂所引起的收缩，并可以获得极薄的涂层，而且水性紫外光固化涂料对所使用的设备有易清洗的特点，所以，水性紫外光固化涂料符合环保节能的时代要求。在这方面，广东深展实业有限公司积极地走与高校合作的道路，共同立项开发，目前已取得了一定的进展。5结语随着经济社会的不断发展，国家对环境保护的要求日益提高，环保工作已被国家提上重要的工作日程。一方面，由于传统水电镀工业污染严重，已被国家列入限制发展的行业。另一方面，随着人们物质文化生活水平的提高，对物品的表面美观提出了越来越高的要求。真空镀膜技术的出现，有效地解决了这一矛盾，既满足了人们的美观需求，又不会对环境造成危害。因此，真空镀膜行业具有十分广阔的市场前景。展望未来，在加强行业管理及行业规范的基础上，随着国家政策的进一步倾斜，只要我们加大8投入，增强新产品研发力度，继续创新，真空镀膜涂料性能将得到更大的提高，真空镀膜技术也将得到更快的发展。