1．我國特種涂料研究現(xiàn)狀
1.1防火涂料
防火涂料是一種對底材起物理保護作用并具有阻燃耐火功能的涂料，其中最重要的是發(fā)泡型防火涂料，它能在一定溫度下發(fā)泡，形成防火隔熱層，我國的防火涂料以鋼結構防火涂料為主。鋼結構建筑中鋼材受熱到600℃左右會軟化而喪失結構強度，因此需要這種涂料來保護。超薄型(2～3mm)鋼結構防火涂料曾是國內(nèi)空白，一直依靠進口，如德國Herberts（現(xiàn)Dupont公司所屬）、英國的Nallifire和日本涂料公司的產(chǎn)品。自從國內(nèi)涂料企業(yè)和有關研究院校協(xié)同攻關后，現(xiàn)已開發(fā)出可與國外先進產(chǎn)品相媲美的超薄型鋼結構防火涂料等，其物理性能及重要性能指標、耐火極限等均不亞于國外同類產(chǎn)品。雖然目前有些阻燃助劑如多聚磷酸銨、磷酸三聚氰胺等原材料與國外相比尚有差距，但以上這些努力已使我國防火涂料技術和水平距離國際先進水平不遠。
1.2地坪涂料
地坪涂料是隨著改革開放的大潮孕育產(chǎn)生的涂料品種，隨著國外生產(chǎn)企業(yè)不斷進入中國，其用途和影響不斷在擴大。過去工礦企業(yè)生產(chǎn)場地裸露，沒有地坪涂料保護，因此操作時塵埃比比皆是，影響廠容。而合資和獨資企業(yè)的工作場地均用地坪涂料覆蓋，因此環(huán)境整潔，操作安全。地坪涂料行業(yè)因此隨之興旺起來。20世紀80年代，生產(chǎn)地坪涂料的只幾家，而現(xiàn)在達500家以上，其應用領域擴展到家居和商業(yè)市場，其生產(chǎn)的品種也由單純的溶劑型發(fā)展到水性、無溶劑型，功能由單一的防護擴大到耐磨型、抗靜電型、防滑型和自流平型等多種。廣州有一家涂料廠，憑借其地坪涂料技術，產(chǎn)品擴展到全國，并已在上海設立了工廠，總產(chǎn)值達到1.6億元。
1.3納米復合涂料
我國的納米技術已經(jīng)走在世界的前列。要使納米材料在涂料里發(fā)揮作用，必需有2個前提，一是納米材料在涂料里的穩(wěn)定性要好，二是納米材料能在涂料里保持良好的分散狀態(tài)。目前，國內(nèi)己在建筑涂料領域里取得了良好的成果，即用納米材料可提高建筑外墻涂料的耐候性和增強內(nèi)墻涂料的抗菌效果，并正在進行產(chǎn)業(yè)化準備工作；納米材料在工業(yè)涂料中的應用，諸如提高涂層的耐磨性、涂料的導電效果以及功能性涂料方面已取得初步成效，從而使我國在納米復合涂料方面的研制和開發(fā)上了新的臺階。
1.4偽裝涂料
如前所述，偽裝和隱身實際上是一個目的。我國自20世紀60年代開始就已斷斷續(xù)續(xù)從事這一方面的涂料研究和開發(fā)工作，近二十多年來，由于改革開放和化學合成技術的進步，我國對偽裝涂料的研究已邁出了一大步，與國外的先進技術差距也越來越小，目前單項反偵察手段的偽裝涂料技術如光學偽裝涂料、近紅外偽裝涂料、紅外偽裝涂料、偽裝降溫涂料、防雷達偽裝涂料等均已取得良好成果并付諸應用，而針對多重偵察手段的兼容性光譜吸收及多功能兼容涂料等方面的研究開發(fā)也已取得重要進展。
1.5船舶防污涂料
人類自掌握航海技術以來就一直與海洋污損生物進行不懈的斗爭。海洋污損生物附著于船體，使船舶負重和表面粗糙，嚴重影響了船舶的航行速度，增加了不必要的燃料消耗，并使船體嚴重腐蝕，大大減少了船舶的使用壽命。為防海洋污損生物附著，需要使用毒料抑制海洋污損生物附著和生長。迄今為止，對付海洋污損生物最為有效的是采用有機錫毒劑，以其制成自行拋光（使船舶表面光滑以減少航行阻力，加快航行速度，降低燃料消耗）防污涂料用于船只上，確實起到了顯著效果，但也給海洋生物特別是經(jīng)濟性魚類、貝類帶來危害。為此，國際海事會議嚴令禁用有機錫毒劑，鑒于此，世界各工業(yè)發(fā)達國家加緊進行代有機錫的防污劑的開發(fā)，我國也不甘落后，現(xiàn)已開發(fā)出采用銅、鋅之類自拋光防污涂料以及無毒防污涂料等，其效果也不亞于有機錫類。此外，還開發(fā)出具有我國特色的辣椒素防污涂料系統(tǒng)，趕上了國際先進水平。
1.6重防腐涂料
重防腐涂料水性化是涂料行業(yè)的夙愿，國外現(xiàn)已對防腐蝕涂料所用的主體樹酯一環(huán)氧樹酯進行改性，從而消除了其水性化的不利影響，使其防腐蝕能力顯著提高。重防腐涂料是一個由底、中間層到面漆所組成的一個系統(tǒng)，目前，日本已有了這一水性體系，并用于近海大橋等防腐蝕領域，效果斐然。這一體系可減少98%的VOC（揮發(fā)性有機化合物），有利于環(huán)境保護。我國在水性重防腐涂料方面業(yè)已成功開發(fā)出底漆（水性無機富鋅底漆）和中間漆（水性環(huán)氧防腐蝕涂料），其性能均不亞于相應的溶劑型涂料。環(huán)氧聚硅氧烷涂料耐腐蝕性與丙烯酸聚氨酯涂料相近，但耐候性則更好，這是1994年美國推向市場的重防腐涂料體系中的新產(chǎn)品，由此可使重防腐涂料體系由底+中間層+面漆縮減為底+面漆，而性能更優(yōu)。國內(nèi)對這種防腐涂料也進行了開發(fā)，并取得了良好的效果。此外，國內(nèi)還跟蹤國外防腐蝕涂料新技術，成功開發(fā)出屬于環(huán)氧聚硅氧烷涂料的第二代產(chǎn)品-丙烯酸聚硅氧烷涂料，其耐候性、防腐蝕性、耐機械損傷和耐磨性等方面性能優(yōu)異。
1.7卷材涂料
卷材涂料是用于成卷的鋼板、鋁板表面的涂覆的一種專業(yè)性涂料。這種預涂卷材由于質(zhì)輕、性優(yōu)、價廉而廣泛應用于建筑領域以及家電方面，并在汽車等領域有潛在的市場。從1995年至2002年我國彩涂鋼板的表觀消費量增長了185萬噸，但國內(nèi)市場供不應求，需靠進口彌補缺口。 2000～2003年國內(nèi)彩涂卷板產(chǎn)量為400萬噸，而2004年的需求量上升到400萬噸左右，估計今年將達到500萬噸。未來10年內(nèi)，國內(nèi)市場的彩涂板需求將以10%的年增長率增長。彩色鋼板的發(fā)展為卷材涂料帶來了商機，卷材涂料在涂料里屬高附加值產(chǎn)品，其利潤是普通涂料的數(shù)倍，因此除了我國卷材涂料生產(chǎn)基地上海、江蘇、杭州、廣東和青島等沿海省市和經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)繼續(xù)擴大生產(chǎn)外，京津及其它沿海地區(qū)也紛紛上馬開發(fā)卷材涂料。國外一些大涂料公司如 AKZO-Nobel、Becker、valspor、BASF等均爭先為卷材生產(chǎn)廠供貨。與其他涂料領域不一樣，卷材涂料的市場占有率是國內(nèi)企業(yè)占優(yōu)勢。目前，我國有70條卷材涂料生產(chǎn)線，還有30多條生產(chǎn)線在建，2004年，我國卷材涂料產(chǎn)量在6萬多噸左右，年增長率為14%。卷材涂料的發(fā)展方向是無鹵厚涂層，無鉻及無鉛涂料，高固體份及水性、粉末、光固化涂料和低溫固化涂料等環(huán)境友好型涂料，其品種將向隔熱型、吸熱型、放熱型、防靜電型、耐高沖擊型、高耐候型、桔型、花紋型、多色彩型和自清潔型等方面發(fā)展。
1.8水性聚氨醑涂料
我國木器涂料在工業(yè)涂料中其用量僅次于汽車涂料，位居涂料第二位，據(jù)報導其年用量不低于40萬噸，并以聚氨酯涂料和硝基涂料（后者因光澤特殊而主要用于出口）為主，其中聚氨酯涂料占75%。但是這種溶劑型涂料存在游離的TDI毒性問題和VOC問題，因此，人們另辟蹊徑把注意力轉(zhuǎn)向了水性聚氨酯涂料的開發(fā)。歐洲木器涂料水性化已占25%，且每年以一定的比例增長，但在水性聚氨酸涂料里，由于水與有機樹酯的相溶性較差、蒸發(fā)慢以及高表面張力，因此較難潤濕底材，這樣水性聚氨酸涂料會存在耐水性、耐溶劑性、耐化學品性和機械強度等性能較差問題，為此采用交聯(lián)改性技術（內(nèi)交聯(lián)、外交聯(lián)技術）、-NCO封端改性技術（部分或全部-NCO封閉，引入親水性成分或外乳化法制成封閉型聚氨酯乳液）和復合改性（丙烯酸樹酯改性、有機硅樹酯改性和環(huán)氧樹酯改性等技術）來提高以上性能。目前，國內(nèi)在水性樹脂的研究中已見成效，下一步需要做的是進行固化劑合成、水性涂料活性反應基團封閉劑以及交聯(lián)劑的開發(fā)和水性助劑的合理利用，只有這樣，才能使水性涂料價格適度下降，并改善水性木器涂料低溫貯存、低溫施工難的問題。目前，國內(nèi)木器涂料水性化還不到10%，但是隨著研究的深入，環(huán)保法規(guī)的日趨嚴格，將來水性木器涂料將會取代現(xiàn)有的溶劑型涂料。
1.9隔熱涂料
隔熱涂料是以保溫、降溫和隔熱為目的功能性涂料。其中，阻隔性隔熱涂料是通過對熱傳遞（通過對流、輻射及分子振動熱傳導3種途徑來實現(xiàn)）的阻斷作用來實現(xiàn)隔熱目的。國內(nèi)主要采用這種涂料來進行隔熱，涂料品種以復合硅酸鹽隔熱涂料為主。但這種涂料存在干燥周期長、施工受季節(jié)和氣候影響大、抗沖擊能力弱、吸濕率大、對墻體的粘結強度不夠、涂層厚、由施工不當導致的大面積空鼓現(xiàn)象和裝飾性不夠的問題。另一問題是：其內(nèi)部的熱量不易散放，從而使熱量逐步積聚，導致其體系內(nèi)部溫度高。因此，目前較少用于外墻的涂裝。選擇性熱反射涂料是最近幾年國外開發(fā)出的效果顯著的隔熱涂料，其理論研究也日趨完善。它是一種以反射太陽光中近紅外部分為主的涂料，不消耗電能，能反射掉大量的太陽輻射，減少空調(diào)能耗，有顯著的節(jié)能效果，可用于建筑物屋頂、玻璃幕墻、海上鉆井平臺、油缸、石油管道、汽車、火車、飛機表面、船殼、夾板以及坦克、軍艦、火箭和宇宙飛船上。而我國目前仍處于研制開發(fā)階段。涂料真正要做到隔熱效果良好則需要以上二種或多種隔熱機理協(xié)同作用。這是一個發(fā)展方向，國外已有此類產(chǎn)品，它系高分子聚合物多元改性共聚而成的溶劑型復合隔熱涂料，這種涂料除了有良好的保護裝飾、耐候性、絕熱性、物理化學性能以及反射紅外線等功能外，對太陽熱的反射率達80%以上，比起通用的鉛粉涂料涂層，其表面溫度可降低10℃以上。此外，薄層隔熱反射涂料、水性反射隔熱涂料、真空絕熱保溫涂料以及含有納米或納米以下微孔結構的涂層和用納米材料制成的涂層都將是下階段發(fā)展的熱點，目前國外在這方面已經(jīng)領先。
2．涂料印花粘合劑的發(fā)展及現(xiàn)狀
20世紀50年代，石油化工及高分子科學的迅速崛起，催生了種類繁多的合成聚合物粘合劑。針對傳統(tǒng)染色工藝復雜，次品多、成本高和加工周期長等缺點，國外興起了涂料染色和印花。
從提高牢度、改善手感、降低能耗等方向發(fā)展，國外粘合劑主要經(jīng)過了四個階段：第一代粘合劑是不能交聯(lián)的高分子成膜物質(zhì)。第二代添加了-CN、-OH、-NH2、-COOH等活性基團的粘合劑；第三代是在粘合劑的組分中加入自交聯(lián)單體，以提高牢度，降低焙烘溫度，縮短焙烘時間。由于高溫焙烘耗能很大，第四代印花粘合劑-低溫交聯(lián)型粘合劑很快出現(xiàn)。其交聯(lián)劑分子結構中具有強的活性基團，能在100攝氏度左右與羥基或氨基反應，既可提高成膜的耐摩牢度，又可大大節(jié)省能耗。
我國生產(chǎn)粘合劑始于六十年代。與國外同類相比，在手感、色澤、牢度和穩(wěn)定性、相容性、耐藥品性、含固量等方面尚有差距。據(jù)報道，現(xiàn)在國內(nèi)在合成單體、交聯(lián)劑及工藝中紛紛探索低溫固化的粘合劑，其成分大都是丙烯酸酯與其他乙烯基單體的共聚物，但性能仍不能與國外相比。
在改善粘合劑的應用性能和探索新合成工藝方面，國內(nèi)也作了不少研究。如，采用特殊的大分子低溫交聯(lián)單體進行無皂乳液聚合，集柔軟與低溫一體的自交聯(lián)粘合劑SLP-801，改善了印花品的手感；在粘合劑分子中引入有機硅組分，改善薄膜的耐磨和耐洗牢度；還有采用N，N-亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)組分，研制了多功能涂料印花粘合劑MF，具有集粘合、增稠、自交聯(lián)為一體的特性。在合成工藝上，出現(xiàn)了以軟單體為核、硬單體為殼的粘合劑，使其在印制時減少堵網(wǎng)，但真正做到殼包核的并不多。
目前市場上多數(shù)粘合劑合成時均含有一定量的N-羥基丙烯酰胺活性單體，實現(xiàn)自交聯(lián)的同時釋放出甲醛。要制備真正不含甲醛的自交聯(lián)粘合劑，就必須在合成時摒棄以往的活性單體，尋找諸如含有環(huán)氧基團的丙烯酸酯化合物，如丙烯酸縮水H油酯等。國外在此方面研究不少，如，在共聚單體中加入甲醛捕捉劑(占總含量的126)，如，2，4-戊二酮，2-氰基乙酸酯等，在烘干或焙烘時與甲醛發(fā)生反應，以降低甲醛釋放。
3．丙烯酸酯涂料印花粘合劑合成工藝
涂料印花產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣直接受印花粘合劑性能的影響。我國對涂料印花工藝的研究始于50年代后期，目前粘合劑的合成多采用乳液聚合工藝。
同其他聚合方法相比，乳液法具有許多優(yōu)點，如，粘度低、易散熱，具有高的聚合反應速率，可制得高分子量的聚合物；以水為介質(zhì)，生產(chǎn)安全，環(huán)境污染小，成本低廉。這些寶貴的特點賦予乳液聚合法以強大的生命力。
PA（丙烯酸酯）樹脂或整理劑是由各種丙烯酸酯單體與其他各種硬單體、軟單體、官能單體、交聯(lián)單體和必要的添加劑等共聚而成。合成時加入乳化劑，引發(fā)劑和其它助劑。PA產(chǎn)品的性能主要由合成時單體組分的配比、乳化劑引發(fā)劑品種和濃度等條件來決定外，聚合方法和加料方式也是關鍵因素。
聚合方法主要由單體一次加入、分批加入或連續(xù)滴加。加料方式由單體全部混合、部分混合或單體分步加入。根據(jù)實驗，聚合方法以分批或連續(xù)滴加工藝易于控制，產(chǎn)品拉伸強度也較好，加料方式三種都有采用，性能各有優(yōu)缺點，要由產(chǎn)品要求來決定。有關聚合方法和加料方式對PA產(chǎn)品成核和生長差別較大，形成粒子的大小、形態(tài)、結構和性能也不相同。近年來，國內(nèi)外在這方面的研究構工作進行較多，并已取得進展，是今后改進PA性能的一個重要內(nèi)容之一。
具體合成方法可分為混合單體全部乳化后加引發(fā)劑聚合、在攪拌下加入部分混合單體和引發(fā)劑、余下的單體和引發(fā)劑溶液分批同步加入或滴加等。
混合單體全部乳化后加引發(fā)劑聚合：即將乳化劑用去離子水溶解后加入混合單體，攪拌升溫至適當溫度，再滴加引發(fā)劑（過硫酸銨等）完成聚合的過程。
先加部分單體進行乳化，余下的單體和引發(fā)劑同步分批加入滴加：乳化劑，無離子水，攪拌，使均勻溶解；在攪拌下加入部分混合單體和引發(fā)劑，攪拌乳化，加熱升溫聚合；余下的單體和引發(fā)劑溶液分批同步加入或滴加；保溫使作用完全，冷卻至室溫，調(diào)節(jié)PH，過濾，出料。
兩步法：機制備是分批加入混合單體的聚合方法。
4．聚合工藝發(fā)展方向
4.1多元共聚
側(cè)鏈長的丙烯酸酯聚合物玻璃化溫度低，柔性好但物j瑩機械性能差，反之，則玻璃化溫度高，成膜硬，機械性能好。一般常用不同種類和比例的多種單體進行多元共聚，提高性能。四元、五元共聚物十分普遍，也有多達七元、八元的。如在丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈和羥甲基丙烯酰胺的四元共聚乳液中，引入丙烯腈和甲基丙烯酸甲酯，增加了聚合物分子薄膜的堅韌性和耐磨性，亦可通過加入羥甲基丙烯酰胺可交聯(lián)單體，以提高成膜的堅韌性和粘結牢度。引入-NHCH20H和-COOH基團，在一定溫度下，官能團發(fā)生縮合反應，產(chǎn)生交聯(lián)，同時這些基團也能與基質(zhì)中羥基等發(fā)生反應。
4.2丙烯酸酯微乳液
一般乳液粒徑為500-1000nm，為白色不透明或帶藍光半透明膠體分散液。這種聚合物乳液只有在最低成膜溫度(MFFT)以上干燥時才能成膜。一般地，MFFT隨平均粒徑的增加而提高。據(jù)報道，平均粒徑增大一倍，MFFT升高2.8攝氏度。另一方面，粒徑越大，其皮膜的致密性和光潔度也越差。
超微粒子乳液，粒徑在0.5-100nm，介于溶液和膠體之間，一般為透明的分散體系。適當加一定成膜助劑，則在低于MFFT的溫度下，能形成致密、光潔的膜，因此日益受到人們的關注。目前，對微乳液聚合的研究取得了很大進展。20世紀80年代Stofer和Bone首先報道了 MMA和MA的微乳液聚合。90年代后，微乳液聚合的研究工作更為深入，L.A.Rodrieguez等人對聚合進行了動力學研究；F．T．Tadros 等提出了微乳液形成機理；M．Okubo和T．Kusano提出了微乳化機里；S．Qutubuddin等人研究了乳化劑類型及“協(xié)同”表面活化劑對微乳液聚合的影響。
4.3核／殼結構復合膠乳液
核殼結構聚合物粒子是通過特殊乳液聚合方法制備出的一類具有雙層或多層結構的復合粒子。即先用種子乳液聚合成核再將余乳化好的其余單體作為殼單體連續(xù)滴加到種子核乳液中，聚合成殼體的工藝方法。
核殼結構涂料印花粘合劑，可通過改變核殼內(nèi)外單體的比例，使內(nèi)層Tg（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）高而外層Tg低，從而獲得比通常的共聚乳液更好的成膜性、穩(wěn)定性和力學性能。根據(jù)聚合物的形態(tài)，核殼結構，聚合物可分為兩種：軟核-硬殼和軟殼-硬核，兩者各具有不同的用途，其中軟殼一硬核的例子常用作粘合劑。
研究后表明，最終乳液膠粒的結構形態(tài)受熱力學和動力學等多種因素控制，熱力學因素決定了最終乳膠粒的位能高低，能量越低，其穩(wěn)定性就越高。當兩種聚合物排列成一個粒子時，應優(yōu)先選取能量最低的結構形態(tài)。前人在對PMMA/PST等體系進行了系統(tǒng)研究，考察了不同形態(tài)粒子的自由能變化后指出，親水性大于種子聚合物時，有利于形成正核殼結構乳膠粒；當?shù)诙䥺误w聚合物的親水性小于種子聚合物時，在種子乳液聚合過程中，殼層疏水性聚合物可能向種子乳膠粒內(nèi)部遷移，形成反核殼結構或不規(guī)則結構的乳膠粒。在一定條件下，通過改變體系的界面自由能或兩聚合物的相對體積，就有可能達到控制乳膠粒結構形態(tài)的目的。除了熱力學因素外，動力學因素也對粒子的形態(tài)有重要影響，有時甚至是決定性因素。主要包括加料方式、種子乳膠粒的粘度和分子量、接枝程度和交聯(lián)程度及引發(fā)劑等。此外，體系的PH值、聚合反應速率及攪拌速率等對乳膠粒形態(tài)度有不同程度的影響。
4.4互穿聚合物網(wǎng)絡(IPN)的結構膠乳
IPN是20世紀80年代發(fā)展并迅速得到推廣應用的一門新型聚合物共混改性技術，它是將兩種或兩種以上聚合物網(wǎng)絡相互貫穿、纏結而形成具有某些特殊性能的聚合物共混物，從而滿足人們對材料性能多樣化的需求。
綜合歸納國內(nèi)外20多年的開發(fā)經(jīng)驗，IPN技術表現(xiàn)出以下四個方面的特點：
由于其獨特的制備方法和網(wǎng)絡互穿結構，導致特殊的強迫互容作用，能使兩種或兩種以上性能相差很大的聚合物形成穩(wěn)定的聚合物共混物，從而實現(xiàn)組分之間性能或功能互補；由于具有特殊的細胞狀結構、界面互穿和雙相連續(xù)等形態(tài)特征以及由此產(chǎn)生的牢固界面結合，又使它們在性能宏觀上產(chǎn)生特殊協(xié)同作用，由此提高最終產(chǎn)品的力學性能；通過選擇合適的第二組分，使體系粘度大幅下降，在提高力學性能的同時改善加工工藝性能，從而可以進行高固含量的填充；通過選擇和調(diào)節(jié)組分間的相容性、交聯(lián)密度、組份比例和合成方法等，可以調(diào)節(jié)組份間相疇的大小。相疇越小，界面層接觸面積越大，組份間相互作用和相互影響越大，IPN兩個玻璃化溫度相互靠近程度就越大，松弛時間譜變寬，抗蠕變性能增強等。
互穿聚合物網(wǎng)絡(IPN)改性技術為制備特殊性能的聚合物復合材料開拓了有效途徑，被廣泛應用于抗蟲接材料、離子交換樹脂、噪聲阻尼材了、熱塑性彈性體、粘合劑、皮革涂劑等多方面。