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生物基涂料发展潜力巨大

生物基涂料是以来源于植物、非粮食农作物等的可再生物质为原料制备的新型涂料,与传统的石油基材料相比的优势是降低二氧化碳排放,缓解对化石原料的依赖,同时生产过程绿色环保。生物基涂料对气味、环保性能、涂料应用性能和施工性都提出了较高要求,而上游原材料企业能够提供较高生物基碳含量的企业一般还只能提供Tg较低的软单体,高Tg的硬单体还很少,所以目前主流的生物涂料用丙烯酸酯乳液在平衡所有性能后只能做到30%左右,这也限制了生物基涂料的生物基含量。

我国在“双碳”目标的推进下,近年来已经颁布了许多生物基涂料的相关政策:

(1)2021年政府报告中提出了碳达峰碳中和的目标,推进生物基材料的应用是减少石油资源依赖、实现双碳目标的有效技术途径。

  • 中国涂料行业十四五规划中提到要“开发基于生物基的可再生单体和树脂,代替基于碳基的单体和合成树脂,推动涂料行业的可持续发展”。
  • 团体标准《T/CIATA 0025—2018PBC 生物基重防腐涂料》和《T/CSTM 0047-2021生物基乳液内墙涂料》标准,对于国内生物基涂料的发展起到积极的推动作用。

生物基聚氨酯涂料主要技术路线

  1. 采用来自植物油、生物发酵产物及其他动植物提取物等生物基原材料制备多元醇,对传统石油基多元醇进行替代,是生物基聚氨酯材料技术中研究和应用相对较广的一种,具体包括:植物油多元醇,聚丙交酯多元醇和木质素基多元醇等的开发。
  2. 生物基异氰酸酯的制备:以大豆油、蓖麻油、油酸、氨基酸、赖氨酸为原料可分别通过不同的合成方法制得多异氰酸酯。目前已经商业化的生物基多异氰酸酯有三井化学公司的 1,5-五亚甲基二异氰酸酯、法国Vencorex公司的部分生物基脂肪族多异氰酸酯Tolonate X FLO 100等。
  3. 生物基非异氰酸酯聚氨酯:由多官能度环碳酸酯基低聚物与多伯胺基低聚物反应制得,以各类生物基原料合成的非异氰酸酯型聚氨酯是生物基聚氨酯的主要技术路线。
  4. 生物基填料:木质素、木屑、纤维素等经过加工处理后可作为填料加入聚氨酯反应体系中制备生物基复合材料,这些填料能够降低材料成本,有的体系在一定程度上可以提高材料的力学性能、耐热性能等。

生物基涂料市场前景

随着人们越来越关注可持续发展,许多行业对生物基涂料的需求量增大,预计未来几年全球生物基涂料市场将迎来极大的增长机遇。根据Markets and Markets 的报告,生物基涂料市场预计将从2022年的115亿美元增长到2027年的182亿美元,2022至2027年间的复合年增长率为9.5%。总体而言,近几年生物基涂料的市场规模分别为5%(产值)和1%(产量)左右。生物基涂料尚处于起步阶段,但具有绿色环保、可持续性等优势,并且具有政策支持,已逐渐成为全球各涂料企业关注的热点材料之一,发展潜力巨大。

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