涂料工艺学-绪论

涂料工艺学钟俊文13709692229课程说明上课32学时作业考试第一章绪论1.1涂料的基本概念1.1.1涂料的定义：广义：涂料是覆盖于物体表面且能结成坚韧保护膜的物料的总称。狭义：涂料是一类流体状态(大多数)或粉末状态（新近发展）的物质，把它涂布于物体表面上，经过自然或人工的方法干燥固化形成一层薄膜，均匀地覆盖和良好地附着在物体的表面上，具有防护和装饰的作用的物质。这样形成的膜我们称之为涂膜或涂层。1.1.2涂料的作用：装饰保护标识特殊功能1.1.3涂料的特点：应用广泛，品种繁多，使用方便，容易更新，有一定局限性。1.1.4涂料的组成涂料的组成通常由四个部分组成：成膜物质，色料，溶剂及助剂。粉末涂料例外。（图）一主要成膜物质1天然油料：动物油:：鲨鱼油、带鱼油、牛油等植物油：桐油、豆油、蓖麻油等。2天然树脂：虫胶、松香、天然沥青等。3合成树脂：酚醛、醇酸、氨基、丙烯酸酯树脂等。成膜物质是涂料的基础，起骨架作用。1.1.4涂料的组成涂料的组成组成原料主要成膜物质油料动物油:：鲨鱼油、带鱼油、牛油等植物油：桐油、豆油、蓖麻油等树脂天然树脂：虫胶、松香、天然沥青等合成树脂：酚醛、醇酸、氨基、丙烯酸酯树脂等次要成膜物质颜料/染料无机颜料：钛白粉、氧化锌、铬黄、铁蓝、炭黑等有机颜料：甲苯胺红、酞菁蓝、耐晒黄等防锈颜料：红丹、锌铬黄、偏硼酸钡等体质颜料滑石粉、碳酸钙、硫酸钡等辅助成膜物质助剂增塑剂、催干剂、固化剂、稳定剂、防霉剂、防污剂、乳化剂、润湿剂、防结皮剂、引发剂等稀释剂石油溶剂（如200号油漆溶剂）、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、松节油、环戊二烯、醋酸丁酯、丁醇、乙醇等涂料的组成二色料1颜料：无机，有机颜料2染料：酸性，碱性等3体质颜料：碳酸钙，硫酸钡等色料在涂料中起显色作用及特殊功能。涂料的组成三溶剂：通常指水、矿物油及有机溶剂包括1脂肪烃：正己烷等2芳香烃：苯，甲苯，二甲苯等3醇：甲醇，乙醇，异丙醇等4酯：乙酸乙酯，正丁酯等5醚：乙二醇单丁醚6酮：丙酮，环己酮，丁酮等溶剂大作用主要溶解成膜物质，赋予涂料流动性及施工性能，会挥发，有污染。涂料的组成四助剂1作用：对涂膜某方面的性能起改性作用。生产中根据涂料的性能要求来选择助剂。2种类①对涂料生产过程发生作用的助剂。如：消泡剂、润湿剂、分散剂、乳化剂等。②对涂料贮存过程发生作用的助剂。如：防桔皮剂、防沉淀剂等。③对涂料施工成膜过程发生作用的助剂。如：催干剂、固化剂、流平剂、防流挂剂等。④对涂料性能发生作用的助剂。如：增塑剂、防霉剂、阻燃剂、防静电剂、紫外线、吸收剂。5制成特殊效果涂料。涂料的组成一般涂料的配方组成树脂10～30%色料1～30%溶剂40～70%助剂0.1～5%涂料的组成涂料配方：TC-2黑色水性木器漆材料%（1）TC-2PUA83.4（2）消泡剂0.1（3）基材湿润剂2（4）表面湿润剂0.2（5）平滑剂0.1（6）腊乳液6（7）流平剂0.2（8）水性碳黑色浆8特性：快干，较好硬度，色彩均匀，用于实色木纹板材装修。1.2涂装的基本概念涂装即时我们常称为施工，就是将涂料涂在承涂物件表面上的过程。涂装一般分为四个基本工序：（1）前处理，（2）涂装，（3）干燥，（4）整理施工的方法有：（1）刷涂（2）空气喷涂，（3）静电喷涂，（4）粉末喷涂等涂料的作用1.3涂料的分类与命名原则1.3.1涂料的分类（一）按涂料形态分类：溶剂性涂料，高固含涂料，水性涂料，粉末涂料等（二）方法是按用途来分类：如建筑用漆、船舶用漆、电气绝缘漆、汽车用漆等。（三）按施工方法分类：如刷用漆、喷漆、烘漆、流态床涂装用漆等。（四）按涂料的作用分类：如打底漆、防锈漆、防腐漆、防火漆、耐高温漆、头度漆、二度漆等。（五）按漆膜外观分类：如大红漆、有光漆、无光漆、半光漆、皱纹漆、锤纹漆等。（六）按成膜物质分类：见表1－2。这也是目前使用最广泛的分类方法。（七）按成膜机理分类：转化型及非转化型涂料的分类与命名原则序号代号（汉语拼音字母）发音成膜物质类别主要成膜物质1Y衣油性漆类天然动植物油、清油（熟油）、合成油2T特天然树脂漆类松香及其衍生物、虫胶、乳酪素、动物胶、大漆及其衍生物3F佛酚醛树脂漆类改性酚醛树脂、纯酚醛树脂、二甲苯树脂涂料的分类与命名原则4L肋沥青漆类天然沥青、石油沥青、煤焦沥青、硬质酸沥青5C雌醇酸树脂漆类甘油醇酸树脂、季戊四醇醇酸树脂、改性醇酸树脂6A啊氨基树脂漆类脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂7Q欺硝基漆类硝基纤维素、改性硝基纤维素8M模纤维素漆类乙基纤维、苄基纤维、羟甲基纤维、醋酸纤维、醋酸丁酯纤维、其它纤维及酯类9G哥过氯乙烯漆类过氯乙烯树脂、改性过氯乙烯树脂10X希乙烯漆类氯乙烯共聚树脂、聚醋酸乙烯及其共聚物、聚乙烯醇缩醛树脂、聚二乙烯乙炔树脂涂料的分类与命名原则11B玻丙烯酸漆类丙烯酸酯树脂、丙烯酸共聚物及其它改性树脂12Z资聚酯漆类饱和聚酯树脂、不饱和聚酯树脂13H喝环氧树脂漆类环氧树脂、改性环氧树脂14S思聚氨酯漆类聚氨基甲酸酯15W吴元素有机漆类有机硅、有机钛、有机铝等元素有机聚合物16J基橡胶漆类天然橡胶及其衍生物、合成橡胶及其衍生物17E额其它漆类未包括在以上所列的其它成膜物质，如无机高分子材料、聚酰亚胺树脂等18辅助材料稀释剂、防潮剂、催干剂、脱漆剂、固化剂1.3.2涂料的命名按国家标准GB/T2705-92我国对涂料的命名原则规定如下:(1)全名=颜料或颜色名称+成膜物质+基本名称。如红醇酸磁漆、锌黄酚醛防锈漆等。(2)对于某些有专业用途及特性的产品，必要时在成膜物质后面加以说明。如醇酸导电磁漆、白硝基外用漆等。涂料的型号分三个部分，第一部是成膜物质，第二部分是基本名称，第三部分是序号,以表示同类产品间的组成、配比或用途的不同。如C－04－2，C代表成膜物质醇酸树脂,04代表基本名称磁漆(见表1-3)，2则是序号。辅助材料型号分两个部分，第一部分是种类；第二部分是序号。例如，F－2，代表防潮剂，2则代表序号。涂料的命名-基本名称及代号代号代表名称代号代表名称代号代表名称00清油22木器漆53防锈漆01清漆23罐头漆54耐油漆02厚漆55耐水漆03调合漆30（浸渍）绝缘漆04磁漆31（覆盖）绝缘漆60防火漆05粉末漆料32绝缘（磁、烘）漆61耐热漆06底漆33粘合绝缘漆62变色漆07腻子34漆包线漆63涂布漆35硅钢片漆64可剥漆09大漆36电容器漆37电阻漆、电位器漆66感光涂料11电泳漆38半导体漆67隔热涂料12乳胶漆涂料的命名-基本名称及代号13其它水溶性漆40防污漆、防蛆漆80地板漆14透明漆41水线漆81渔网漆15斑纹漆42甲板漆、甲板防滑漆82锅炉漆16锤纹漆43船壳漆83烟囱漆17皱纹漆44船底漆84黑板漆18裂纹漆85调色漆19晶纹漆50耐酸漆86标志漆、路线漆20铅笔漆51耐碱漆98胶液52防腐漆99其它1.3.3涂料的原理涂料涂布于物体表面上后，由液体或不连续的粉末状态转变为致密的固体连续薄膜的过程，称为涂膜的干燥，或固化。涂膜干燥是涂料施工的主要内容之一。由于这一过程不仅占用很多时间，而且有时能耗很高，因而对涂料施工的效率和经济性产生重大的影响。涂膜的固化机理有三种类型，一种是物理机理，其余两种是化学机理。第一，物理机理固化。只靠涂料中液体（溶剂或分散相)蒸发而得到干硬涂膜的干燥过程称为物理机理固化。高聚物在制成涂料时已经具有较大的分子量，失去溶剂后就变硬而不粘，在干燥过程中，高聚物不发生化学反应。1.3.3涂料的原理第二，涂料与空气发生反应的交链固化。氧气能与干性植物油和其它不饱和化合物反应而产生游离基并引起聚合反应，水份也能和异氰酸酯发生反应，这两种反应都能得到交联的涂膜，所以在贮存期间，涂料罐必须密封良好，与空气隔绝，通常用低分子量的聚合物（分子量1000～5000)或分子量较大的简单分子，这样，涂料的固体份可以高一些。第三，涂料之间发生反应的交联固化。涂料在贮存间必须保持稳定，可以用双罐装涂料法或是选用在常温下互不发生反应，只是在高温下或是受到辐射时才发生反应的组份。1.3.3涂料的原理三种机理之间的比较见表1－4。表1－4涂膜固化机理干燥机理（1）涂料中液体的挥发（2）涂料和空气之间的交联反应（3）涂料组分之间的交联反应涂料中成膜物质的分子量高低低或高涂料的固体分a.（溶液型涂料）低，10％～35％b.（乳液型涂料）中到高，40％～70％中到高25％～100％中到高30％～100％1.3.3涂料的原理涂膜中聚合类型线型交联型交联型抛光性、修补性、再流平性好可或差可或差不加热时的干燥速度快慢到适中较快最低干燥温度无实际限制（对溶液型而言）在冷天很慢不一定，一般为10～15℃贮运情况好涂料罐必须密封良好除烘干和辐射固化型之外，必须双罐装举例硝酸纤维素和其它挥发性漆某些乳胶漆某些有机溶胶漆装饰性（建筑）漆某些烘漆单罐装聚氨酯工业烘漆酸催化漆聚氨基甲酸酯涂料不饱和聚酯木器涂料1.4涂料的应用及行业发展状况1.4涂料的应用及行业发展状况古代：天然油脂，天然树脂近代：改性天然树脂，少量合成树脂现代：合成树脂将来：？考虑环保及功能。涂料的大量生产及使用造成环境问题。北京奥运使用数十亿元涂料。1.4涂料的应用及行业发展状况20年代：硝基纤维素30年代：醇酸树脂40年代：环氧树脂50年代：聚丙烯酸酯60年代：聚氨酯70年代：粉末涂料80年代：高固分涂料90年代：功能性涂料现在：环保、纳米涂料1.4涂料的应用及行业发展状况国外著名涂料公司：1）德国把斯夫（BASF）2）日本关西涂料3）PPG涂料4）英国帝国化学（ICI）国内著名涂料公司：1）华润涂料2）嘉宝涂料3）雅士利4）多乐士5）立邦涂料近两年来，世界10大涂料公司全部登陆中国。1.4涂料的应用及行业发展状况2011年世界十大涂料品牌排名：1.AKZONOBEL(NED)阿克苏诺贝尔(荷兰)170.5亿美元2.PPGIndustries(U.S.)PPG工业(美国)125.4亿美元3.Sherwin-Williams(U.S.)宣威-威廉姆斯海洋保护(美国)78.4亿美元4.DUPONT(U.S.)杜邦(美国)50.5亿美元5.BASF(GER.)巴斯夫(德国)45.3亿美元6.RPMInc(U.S.)RPM国际(美国)34.1亿美元7.DiamondPaints(U.S.)钻石涂料(美国)33.2亿美元8.SACAL(U.K.)三彩国际(英国)32.8亿美元9.VALSPAR(U.S.)威士伯(美国)32.2亿美元10.NipponPaint(JPN)立邦涂料(日本)26.3亿美元1.4涂料的应用及行业发展状况1.4涂料的应用及行业发展状况中国涂料现状分析1995年4544家其中乡镇企业31182008年8000家其中华东45%中南30%华北15%其他10%2008年1-4月我国涂料总产量193万吨其中工业涂料137.8万吨建筑涂料54.2万吨。集中在长三角和珠三角地区，年产5000T以上的有27家，10000T以上的有14家，超20000T的有8家，立邦涂料最大占全国总量的9.7%1.4涂料的应用及行业发展状况2012年1—7月我国涂料产量超过660万吨，同比增长10.59%。广东省：128.27万吨，增长17.39%，占总量20%。1.4涂料的应用及行业发展状况根据KNG咨询公司2007-2012年亚洲油漆与涂料市场报告2007年亚洲涂料消费量970万吨，295亿美元。中国是亚洲最大的涂料消费国占46%，中国涂料工业将保持11%的增长率，2012年将达到52%。1.4涂料的应用及行业发展状况中国涂料行业存在的问题1企业数量多规模小2新产品开发力度小3缺乏行业战略决策4内外部资源利用不足5成本控制不力对策1制定发展计划2企业转变成科技导向型企业3调整涂料产品结构4创立品牌5产