涂料

第七章涂料概论涂料的定义：涂料是一种涂覆在物体（被保护和装饰的对象）表面并能形成牢固附着的连续薄膜的配套性工程材料。涂料的作用1、保护作用湿气、酸雨、氧、H2S、COx、NOx、NH3酸、碱、盐、有机溶剂“人靠衣装，佛靠金装！”“三分长相，七分衣装！”2、装饰作用3、色彩标志4、特殊作用如输油管内壁防结蜡涂料、船底防污涂料、示温涂料、“烧蚀涂料”、伪装涂料、防辐照涂料、导电涂料等。5、其他作用涂料的组成涂料分类按形态分为固体（粉末）和液体（油性和水性）涂料按施工方法可分为：刷涂涂料、辊涂涂料、喷涂涂料、浸涂涂料、淋涂涂料、电泳涂料按干燥方式分为：常温、加热、湿固化、光固化等按使用层次分为：底漆、腻子、中层漆和面漆按涂膜外观分为：清漆、色漆、哑光漆、亮光漆、锤纹漆、浮雕漆等按底材类型为：金属漆、皮革漆、塑胶漆、木器漆等按使用对象分为：汽车漆、船舶漆、飞机漆、罐头漆等按功能分为：绝缘、导电、防锈、耐高温、防腐等按成膜物质分为：a.油脂；b.天然树脂；c.酚醛树脂；d.沥青；e.醇酸树脂；f.氨基树脂；g.硝酸纤维等；h.纤维素酯；i.过氯乙烯树脂；j.烯类树脂；k.丙烯酸树脂；l.聚酯树脂；m.环氧树脂；n.聚氨酯树脂；o.元素有机聚合物（有机硅、钛铝）序号代号成膜物质类别主要成膜物质1Y油性漆类天然动植物油、清油（熟油）、合成油2T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酚醛树脂漆类改性酚醛树脂、纯酚醛树脂、二甲苯树脂4L沥青漆类天然沥青、石油沥青、煤焦沥青、硬脂酸沥青5C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氨基树脂漆类脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂7Q硝基漆类硝基纤维素、改性硝基纤维素8M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过氯乙烯漆类过氯乙烯树脂、改性过氯乙烯树脂10X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11B丙烯酸漆类丙烯酸酯树脂、丙烯酸共聚物及其他改性树脂12Z聚酯漆类饱和聚酯树脂、不饱和聚酯树脂13H环氧树脂漆类环氧树脂、改性环氧树脂14S聚氨酯漆类聚氨基甲酸酯15W元素有机漆类有机硅、有机钛、有机铝等元素有机聚合物16J橡胶漆类天然橡胶及其衍生物、合成橡胶及其衍生物17E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、聚酰亚氨树脂等18辅助材料稀释剂、防潮剂、催干剂、脱漆剂、固化剂涂料命名命名原则涂料全名＝颜料或颜色名称＋成膜物质名称＋基本名称例如：锌黄酚醛防锈漆、红醇酸瓷漆、白硝基瓷漆对某些具有特殊用途的涂料可以在成膜物质后面加以说明，如：醇酸导电瓷漆涂料基本作用原理涂料的粘结力和内力聚涂料的粘结力是指涂膜与基质间的粘合能力。内聚力是向内的，粘结力是向外的力，具有高度向内的力的物质就不在有更多的粘结力。涂膜收缩与粘结力涂膜收缩倾向造成薄膜从基质上剥离，如何解决？（提高粘结力、添加体质颜料、增加膜韧性）涂膜固化机理１、物理机理—干燥２、涂料与空气中的氧反应固化３、涂料的组分间的反应使其交联固化早期使用的涂料二次世界大战以前，保护性涂料都是用高度不饱和性的天然油，主要有亚麻仁油、鱼油、以及桐油。这些油中含有不饱和双键，具有单体的功能。但是它们并不需要加入过氧化物作为催化剂，而是利用空气中的氧使不饱和酸链上的碳原子过氧化。脂肪酸的铝盐、铭盐和锰盐等可溶性金属化合物，能加速这个过程。亚麻仁油饱和脂肪酸7～11％油酸15～22％亚油酸18～26％次亚油酸49～50％油酸：C17H33COOH，单烯酸；亚油酸：C17H31COOH，双烯酸次亚油酸：C17H29COOH，三烯酸。加入颜料，可以改善涂膜的保护质量。氧化锌能吸收波长低于360nm的紫外线；阻止微生物(如霉菌)的生长；和油被酶分解后产生的游离酸相作用。亚麻仁油较适合木材、纤维、纸张粘接。亚麻仁油对金属防腐无效。金属防腐要求(高内聚力、高粘接力），早期使用鱼油作为底漆。按剂型分类的重要涂料1、溶剂性涂料商业上的溶剂性涂料包含颜料、高聚物和溶于溶剂中的添加剂。溶剂的作用涂料中的溶剂兼有促进涂料的成膜和控制、改善涂料性质及应用的双重作用，归纳涂料中溶剂的具体作用如下：①溶解粘接剂（或称成膜剂）；②使组成粘接剂的组分均一化；③改善颜料和填料的湿润性，减少颜料的漂浮；④延长涂料的存放时间；⑤在生产中，调整操作粘度，用溶剂来优化涂料，减少问题的发生。⑥在涂刷时，可帮助被涂表面与涂料之间的浸润，特别是对未进行脱油及清洁处理的被涂表面，可增加被涂表面的粘接；⑦当涂刷垂直物体表面时，可校正涂料的下垂性及物理干燥性；⑧减少刷痕、气孔、接缝及涂料的混浊。涂料工业是溶剂的最大用户，有一半以上是烃类，其余是酮、醇、酯等。高聚物溶于溶液之前要经过溶胀，然后才溶解。2、水性涂料千百年来，人类一直关心自己周围环境的美化，以各种色彩美化环境，包括以色彩美化自身，染衣服、染皮肤、描眉画眼，也包括以色彩美化自己的家居环境，以多彩的涂料来涂饰墙壁和家具。早期的画家使用的是矿物颜料，是水的悬浮液或是用水或清蛋白来调配。脂肪、滑石、动植物油也可以用来做粘接剂。所以在涂料发展的开始就有水稀释的和低溶剂的涂料存在。最早的商品化水基涂料是在20世纪30年代出现的。当时在加拿大出现了以聚醋酸乙烯胶乳为粘接剂的商品涂料。随着合成树脂技术的不断发展和各种单体不断商品化，出现了多种树脂胶乳，包括聚丙烯酸酯胶乳、苯乙烯丁二烯共聚胶乳、苯乙烯丙烯酸酯共聚胶乳、醋酸乙烯丙烯酸酯共聚胶乳和醋酸乙烯乙烯共聚胶乳等，使得水基涂料配方的选择范围大大扩展，这不但为水基涂料更广泛的应用提供了条件，而且也使其扩展在纺织、造纸和胶粘剂工业上的应用。水性涂料的分类进入90年代，水基涂料发展速度非常快，已形成多品种、多功能、多用途、庞大的体系。水基涂料可以根据下面几个方面来划分类型：①粘接剂的类型；②应用领域③干燥方法；比较明确的方法是考虑不同的粘接剂在水中的稳定状态，分成“真溶液”、胶体溶液、分散液和乳液几种。按成膜物质分类1、醇酸树脂涂料醇酸树脂是由多元醇、多元酸和脂肪酸(植物油)缩聚而成的线型树脂，属于聚酯树脂。醇酸树脂的问世对涂料工业具有划时代的意义，使人类摆脱了以干性油与天然树脂合熬炼制漆的传统方法，使涂料工业成为一项真正的化学工业。分类醇酸树脂有许多类型。常用的分类方式有三类，一种分类方式是分为氧化型和非氧化型。氧化型醇酸树脂是由干性油、半干性油和多元醇与多元酸制成的醇酸树脂，靠分子中脂肪酸基上的双健吸取空气中的氧气，产生自动氧化聚合固化成膜。非氧化型醇酸树脂不能在空气中氧化成膜，可与氨基树脂、异氰酸酯等交联剂交联成膜。另一类分类方式是按油度(0L)分类。涂料工业中习惯用油度来区分醇酸树脂。油度指醇酸树脂中油所占的百分含量，其计算公式为：醇酸树脂按油度多少区分为：短、中、长三种。油度大于60％的是长油醇酸树脂，油度介于40％～60％间的为中油醇酸树脂，油度小于40％的是短油醇酸树脂。第三种分类方式是分为未改性醇酸树脂和改性醇酸树脂。原料合成原理改性醇酸树脂传统的醇酸树脂分子中具有羟基、羧基、双键、酯基等反应性基团，还可以通达化学合成途径引入其他活性基因，使醇酸树脂具有能广泛进行化学改性的基础。醇酸树脂分子中的极性主链和非极性侧链，能够和许多树脂及化合物较好混溶，为醇酸进行各种物理改性提供了前提。将改性剂在合适温度下用机械方法混溶在醇酸树脂中，在混溶和成膜过程中与醇酸树脂并不发生化学反应，这种改性称为物理改性。主要的物理改性剂有硝基纤维素、氯化橡胶、丁苯橡胶、氯丁橡胶、聚碳酸酯等。化学改性是指在合成及成膜过程中改性剂与醇酸树脂分子中的反应基团起化学反应。化学改性剂分为起羧基作用、羟基作用及利用双键反应三大类。主要改性剂有松香、多异氰酸酯、丙烯酸酯类单体或树脂、有机硅、聚酰胺(改性的醇酸树脂具有触变性)、环氧树脂、氨基树脂、酚醛树脂等。2、丙烯酸树脂涂料丙烯酸树脂漆是指丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯单体在引发剂的作用下，通过加聚反应生成的聚丙烯酸酯树脂及与其他烯类单体如苯乙烯、乙酸乙烯等共聚生成的共聚物树脂。丙烯酸树脂涂料特点(1)具有优良的色泽，可制成透明度极好的水白色清漆和纯白的白磁漆；(2)耐光耐候性好，耐紫外线照射不分解或变黄；(3)保光、保色、能长期保持原有色泽；(4)耐热性好；(5)可耐一般酸、碱、醇和油脂等；(6)可制成中性涂料，可调入铜粉、铝粉，使其具有金银一样光耀夺目的色泽，不会变暗；(7)长期储存不变质。1、热塑性丙烯酸酯漆热塑性丙烯酸酯漆依靠溶剂挥发干燥成膜；组成除丙烯酸树脂外，还包括溶剂、增塑剂、颜料等；热塑性树脂作为成膜物，其Tg要尽量低些，但不能使树脂结块或成胶；漆膜质量主要取决于所选用的单体、单体配比、分子量和分子量分布等；漆膜附着力、柔韧性、抗冲击性、耐腐蚀性、耐热性等不如热固性树脂；分子量大，物理机械性能和化学性能好些，但不利于溶解和喷漆。热塑性丙烯酸酯漆可制成清漆、瓷漆、底漆。热塑性丙烯酸清漆配方丙烯酸共聚物（固体份50％）65甲苯16邻苯二甲酸丁苄酯3甲乙酮16热塑性丙烯酸酯瓷漆配方B-04-6B-04-12B-04-6B-04-12丙烯酸树脂11磷酸三甲酚0.0160.03三聚氰胺甲醛树脂0.1250.054钛白粉0.440.39苯二甲酸二丁酯0.0160.03溶剂4.704.502、热固性丙烯酸酯漆3、环氧树脂涂料环氧树脂是指分子主链中包含两个以上环氧基团的高分子化合物。环氧树脂本身是热塑性树脂，分子量在300～700之间。环氧树脂按化学结构可分为三类：（1）缩水甘油醚型环氧树脂（2）缩水甘油酯型环氧树脂（3）氨基环氧树脂双酚A型环氧树脂合成环氧值与环氧当量环氧值(E)：100g环氧树脂中所含环氧基的物质的量。环氧当量(Q)：含有1摩尔环氧基的树脂克数称为环氧当量。环氧树脂涂料的优点：(1)漆膜具有优良的附着力，特别是对金属表面的附着力更强。耐化学腐蚀性好，这是因为环氧树脂涂料结构中含有脂肪族羟基，醚基和很活泼的环氧基，由于羟基和醚基的极性使环氧树脂分子和相邻表面之间产生引力，而且环氧基能和含活泼氢的金属表面形成化学键，所以大大提高了其附着力。(2)环氧树脂涂料在苯环上的羟基能形成醚键，漆膜保色性、耐化学药品及耐溶剂性能都好；另外，结构中还含有脂肪族的羟基，与碱不起作用，因而耐碱性也好。环氧村脂漆耐碱性明显优干酚醛树脂和聚酯树脂。(3)环氧树胎有较好的热稳定性和电绝缘性。环氧树脂涂料缺点：(1)耐候性差、易粉化、涂膜丰满度不好，不适合作户外用干高装饰性涂料；(2)环氧树脂中具有羟基，如处理不当，涂膜耐水性差；(3)环氧树脂徐料中有的品种是双包装，制造和使用都不方便；(4)环氧树脂固化后．涂层坚硬，用它制成的底漆和腻子不易打磨。环氧树脂涂料分类(1)以施工方式分类喷涂用涂料，滚徐用涂料，浸涂用涂料，静电用涂料，电泳涂料等。(2)以用途分类建筑涂料，汽车涂料，舰船涂料，木器涂料，机器涂料，标志涂料，电气绝缘涂料，导电及半导体涂料，耐药品性涂料，防腐蚀涂料，耐热涂料，防火涂料，示温涂料．润滑涂料，食品罐头涂料和阻燃涂料等。(3)以固化方法分类自干型涂料有单组分、双组分和多组分液体涂料；烘烤型涂料有单组分和双组分固体或液体涂料；辐射固化涂料。(4)以固化名称分类胺固化型涂料，酸酐(或酸)固化涂料，合成树脂固化型涂料。(5)以涂料状态分类溶剂型涂料，无溶剂型(液态和固态)涂料以及水性(水乳化型和水溶型)涂料环氧树脂涂料用途4、聚氨酯涂料一、主要原料二、聚氨酯涂料的类别和性能1、聚氨酯改性油漆2、湿固化型聚氨酯漆此漆是端基含有一NCO基的分子结构，能在湿度较大的空气中与水分反应，生成脲键而固化成膜。它是一种使用方便的自干性涂料，漆膜坚硬强韧、致密、耐磨、耐化学腐蚀并有良好的抗污染性和耐特种润滑油。可用于原子反应堆临界区域的地面，墙壁和机械设备作核辐射保护涂层，可制成清漆或色漆。3、封