工業(yè)涂料行業(yè)以成為最具創(chuàng)新性和活力的制造業(yè)之一而自豪。在過去的幾十年里，工業(yè)涂料發(fā)生了巨大的變化，在全球經(jīng)濟(jì)中產(chǎn)生了令人興奮的應(yīng)用。這包括從航空和汽車行業(yè)到工業(yè)應(yīng)用和住宅的方方面面。
這也是一個正在經(jīng)歷巨大增長的行業(yè)。MarketsAndMarkets的數(shù)據(jù)顯示，工業(yè)涂料市場預(yù)計將從 2021 年的 1020 億美元增長到 2026 年的 1160 億美元，這相當(dāng)于 2.5% 的復(fù)合年增長率 (CAGR)。
隨著增長帶來更多潛在的競爭，反過來，更需要創(chuàng)新和脫穎而出。毫不奇怪，技術(shù)起著重要作用，這就是為什么本文將重點介紹新技術(shù)在工業(yè)涂料市場中的好處。
生態(tài)無害的工業(yè)涂料正在引領(lǐng)創(chuàng)新。其驅(qū)動因素非常簡單：對環(huán)保涂料的需求呈指數(shù)增長。
許多國家的監(jiān)管框架也發(fā)生了變化。一個很好的例子是全球通過了一系列關(guān)于揮發(fā)性有機(jī)化合物或 VOC 的法規(guī)。歐盟于 2007 年制定了有關(guān)涂料樹脂中VOC 排放的法規(guī)。2021 年，加拿大聯(lián)邦政府尋求更新其對 VOC 排放的控制。這些法規(guī)無疑影響了所有可能排放 VOC 的涂料的生產(chǎn)，包括創(chuàng)新和研發(fā) (R&D)。
化學(xué)品一直是該行業(yè)令人頭疼的問題，來自多個監(jiān)管機(jī)構(gòu)的壓力越來越大。例如，在美國，美國國家科學(xué)基金會 (NSF) 發(fā)布的一項新的嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)將涵蓋用于飲用水儲水罐襯里的二甲苯和其他溶劑的允許濃度，該標(biāo)準(zhǔn)將于 2023 年生效。歐洲Union 的REACH 法規(guī)（代表化學(xué)品的注冊、評估、授權(quán)和限制）對于歐洲涂料生產(chǎn)商來說仍然是一個影響深遠(yuǎn)的基準(zhǔn)。它對各種化學(xué)品的嚴(yán)格要求意味著涂料制造商必須認(rèn)真對待其產(chǎn)品中使用的化學(xué)品。綠色或可持續(xù)涂料不僅關(guān)注 VOC 和其他化學(xué)污染物，還關(guān)注許多其他因素。
今天，可持續(xù)工業(yè)涂料已經(jīng)發(fā)生了多樣化的發(fā)展，包括涂料生產(chǎn)過程中生態(tài)效率的提高。這方面的一個例子在建筑涂料領(lǐng)域很明顯，特別是在粉末涂料中。這些涂料的可持續(xù)性證明是不可否認(rèn)的：它們確保材料的高利用率（高達(dá) 99%），并且過噴容易回收。此外，新開發(fā)的粉末涂料需要更少的涂層就能達(dá)到相同的效果，特別是與液體涂料相比。
近年來，“自清潔”工業(yè)涂料技術(shù)走在了前沿，為工業(yè)過程帶來了多重好處。例如，疏水涂料（用于偏轉(zhuǎn)或排斥液體的涂料）的全球市場估計在 2021 年達(dá)到 18 億美元。這一利基涂料行業(yè)預(yù)計到 2030 年將增長到超過 30 億美元，復(fù)合年增長率超過 5.5% ，其中大部分需求來自醫(yī)療設(shè)備和器械行業(yè)。
自清潔涂料具有廣泛的應(yīng)用，更典型的例子是油漆、窗玻璃、水泥和紡織品。疏水涂層，例如某些油漆，會引起所謂的“蓮花效應(yīng)”。荷花效應(yīng)之所以得名，是因為這些涂層如何排斥小水坑中的水，類似于在荷葉表面上可以看到的東西——荷葉本身就是疏水的。親水性自清潔涂料是在光催化的基礎(chǔ)上工作的：它們在陽光下分解污垢等雜質(zhì)，然后在加水時被沖走。
2021 年中國的一項研究探索了自清潔涂料令人興奮的可能性的一個例子，該研究發(fā)現(xiàn)具有超疏水功能的耐用水性涂料在一系列不同的應(yīng)用中具有出色的效果。其中包括建筑飾面、電子儀器、皮革飾面、車輛、木制家具，甚至歷史遺跡的保護(hù)。
人工智能 (AI) 和其他新興的智能技術(shù)正在以令人興奮的方式改變工業(yè)涂料行業(yè)。這些包括：
生產(chǎn)計劃和產(chǎn)品混合的算法優(yōu)化
自調(diào)度的精加工線
數(shù)字孿生 (DT) 技術(shù)可用于復(fù)制物理原型，允許更精確地實時檢測設(shè)計缺陷和其他研發(fā)能力
滴定、其他分析和材料添加可以使用傳感器和其他智能設(shè)備自動實時完成，從而淘汰耗時且減慢生產(chǎn)的實驗室采樣。
此外，人工智能意味著質(zhì)量缺陷被驅(qū)趕到零。通過使用帶有計算機(jī)視覺的過程檢測和其他識別過程中質(zhì)量缺陷的智能系統(tǒng)，結(jié)果——不再需要最終檢查。
除了檢查和質(zhì)量控制之外，人工智能已經(jīng)被曾經(jīng)保守的維修行業(yè)完全接受。維護(hù)部門正在利用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT)的全部潛力，這意味著數(shù)據(jù)驅(qū)動的維護(hù)系統(tǒng)可以更好地檢測，甚至對新出現(xiàn)的故障立即做出反應(yīng)。結(jié)果包括更少的資產(chǎn)故障、更長的資產(chǎn)壽命、更少的停機(jī)，以及——因此——顯著的成本節(jié)約。涂料行業(yè)可以在自己的維護(hù)過程中獲得相同類型的好處，從而實現(xiàn)更智能、更具成本效益的生產(chǎn)。
人工智能的進(jìn)一步擴(kuò)展是大數(shù)據(jù)，這是一個巨大的利基問題，對涂料行業(yè)的重要性日益增加。重要的是，它是包含種類繁多、數(shù)量不斷增加且以極快的速度收集的數(shù)據(jù)。這就是所謂的大數(shù)據(jù)“3 Vs”。
圣路易斯奧比斯波加州理工州立大學(xué)西部涂料技術(shù)中心助理教授 Erik Sapper 認(rèn)為，涂料行業(yè)需要問自己三個關(guān)于數(shù)據(jù)的問題：
我們有什么數(shù)據(jù)？
我們需要什么數(shù)據(jù)？
我們試圖回答什么問題？
Sapper 的觀點是，該行業(yè)充斥著大量數(shù)據(jù)，但在無休止的報告和已發(fā)表的文獻(xiàn)中停滯不前，更不用說行業(yè)專家的主題專業(yè)知識了。好消息是，人工智能及其杰出的后代機(jī)器學(xué)習(xí) (ML) 可以做很多事情來理解所有這些數(shù)據(jù)。
行業(yè)有用的數(shù)據(jù)可以包括小分子結(jié)構(gòu)-性能數(shù)據(jù)、聚合物合成過程和結(jié)果、配方配方、配方設(shè)計空間數(shù)據(jù)以及產(chǎn)品的使用壽命數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)大部分是定量的，這正是 AI 和 ML 喜歡探索和分析的數(shù)據(jù)類型。
納米技術(shù)是已經(jīng)改變涂料行業(yè)的最令人興奮的新技術(shù)之一。為了提供關(guān)于納米 (nm) 到底有多小的觀點，請考慮一根人類頭發(fā)的寬度約為 80,000 到 100,000 納米。
市場上已經(jīng)存在基于納米技術(shù)的“納米涂料”。例如，金屬或陶瓷的微小碎片可以插入油漆和涂料中。這種類型的納米整合到涂料基質(zhì)中的形式可以是顆粒、游離粉末或顆粒。結(jié)果是具有特定性能的油漆或涂層用于專門應(yīng)用。
需要導(dǎo)電涂層的表面就是一個這樣的例子，而紫外線防護(hù)是另一個例子。這些創(chuàng)新涂料還具有高度的耐腐蝕、耐刮擦和耐磨性。
作為原材料添加物的更細(xì)小的納米粒子可以賦予涂料和油漆獨特的性能——包括更堅韌的附著力——這是簡單的阻隔化學(xué)無法實現(xiàn)的。不破壞涂層現(xiàn)有特性的耐腐蝕性和自清潔特性也在探索中。
據(jù)估計，僅在過去十年中，就有數(shù)以萬計的納米技術(shù)專利被授予。對于涂料行業(yè)來說，這是激動人心的時刻。涂料市場不僅以良好的速度增長，而且采用新技術(shù)的好處也非常明顯。
對于涂料制造商而言，不精通技術(shù)可能是不穩(wěn)定的，甚至是有害的。正如美國作家斯圖爾特·布蘭德（Stewart Brand）所說：“一旦新技術(shù)壓倒你，如果你不是壓路機(jī)的一部分，你就是道路的一部分�！毖院喴赓W，但在這個技術(shù)飛速發(fā)展的時代，涂料行業(yè)的任何人若不注意，都是愚蠢的。
