涂料工艺笔记

《涂料工艺》涂料工艺第一章绪论第一节涂料的发展概况一、定义涂料（coating）：涂于物体表面能形成具有保护、装饰或特殊性能（如绝缘、防腐、标志等）固态涂膜的一类液体或固体材料。二、发展概况1.油漆paint2.涂料coating20年代硝基纤维素30年代：醇酸树脂40年代：环氧、有机硅50年代：聚丙烯酸酯60年代：聚氨酯70年代：粉未涂料80年代：基团转移聚合方法目前1)功能性涂料：耐温、防火、示温、导电、磁性、耐磨、润滑、吸波；2）用生物学方法合成高分子原料三、发展趋势1.原材料的变化原始涂料（天然矿物+色素）→油性涂料（油、松香）→天然树脂（大漆、虫胶）→合成树脂→？2.形态的变化溶剂型水性化高固体份化无溶剂化粉未化3.制造技术手工管道化密闭化连续化自动化4.涂料品种多样化；系列化；功能化；半永久化第二节涂料的功能保护装饰标志特殊功能第三节涂料的基本组成及其作用涂料的基本组成可用下图示意：第四节涂料的分类与命名一、涂料有以下一些分类法：1.用途：家具漆、建筑漆、船舶漆、汽车漆、电气绝缘漆等。2.施工方法：涂刷用漆、喷漆、浸涂漆。电泳漆等。3.施工工序：腻子、底漆、二道底漆、面漆、罩光漆等。涂料主要成膜物质primaryfilmformer次要成膜物质secondaryfilmformer稀料diluent辅助成膜物质assistantfilmformer油料树脂干性油dryingoil半干性油semidryingoil不干性油天然naturalresin人造syntheticresin颜料pigment着色颜料（有机、无机）防銹颜料rust-inhibitingpigment体质颜料（填料）extender,filler溶剂solvent助溶剂cosolvent稀释剂thinner增塑剂plasticizer催干剂drier固化剂curingagent抗结皮剂antiskinningagent防霉剂mildewproofagent防污剂antifoulingadditive《涂料工艺》4.形态：溶剂型漆、水溶性漆、水乳胶漆、粉末涂料、高固体份涂料、无溶剂涂料等。5.外观：大红漆、黑漆、有光漆、无光漆、半光漆、皱纹漆等。二、涂料分类国家标准：《涂料产品分类、命名和型号》国家标准GB2705-921.命名原则：涂料全名＝颜色或颜料名称+成膜物质名称+基本名称e.g.红硝基磁漆、铁红酚醛底漆2.涂料型号：涂料型号＝成膜物质代号+基本名称代号+序号代号表1.1成膜物质分类及命名代号命名代号涂料类别主要成膜物质Y油性漆类天然动植物油、清油、合成油T天然树脂漆类松香、虫胶、乳酪素、动物胶、大漆F酚醛漆类酚醛树脂、改性酚醛树脂、甲苯树脂L沥青漆类天然沥青、煤焦沥青、石油沥青C醇酸漆类醇酸树脂及改性醇酸树脂A氨基漆类脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂Q硝基漆类硝基纤维素、改性硝基纤维素M纤维素漆类苄基纤维、乙基纤维、羟甲基纤维、乙酸纤维、乙酸丁酸纤维G过氯乙烯漆类过氯乙烯树脂、改性过氯乙烯树脂X乙烯漆类氯乙烯共聚树脂、聚乙酸乙烯及其共聚物、聚乙烯醇缩醛树脂、含氯树脂、氯化聚丙烯、石油树脂B丙烯酸漆类丙烯酸树脂Z聚酯漆类不饱和聚酯、聚酯H环氧漆类环氧树脂、改性环氧树脂S聚氨酯漆类聚氨酯W元素有机漆类有机硅、有机氟树脂J橡胶漆类天然橡胶、合成橡胶及其衍生物E其他漆类聚酰亚胺、无机高分子材料表1.2涂料基本名称代号代号基本名称代号基本名称代号基本名称00清油01清漆02厚漆03调合漆04瓷漆05粉未涂料06底漆07腻子09大漆11电泳漆12乳胶漆13水溶性漆14透明漆15斑纹漆、裂纹漆、桔纹漆16锤纹漆17皱纹漆18金属漆、闪光漆20铅笔漆22木器漆23罐头漆24家电用漆26自行车漆27玩具漆28塑料用漆30（浸渍）绝缘漆31（覆盖）绝缘漆32抗弧磁漆、互感器漆33（粘合）绝缘漆34漆包线漆35硅钢片漆36电容器漆37电阻漆、电位器漆38半导体漆39电缆漆、其他电工漆40防污漆41水线漆42甲板漆43船壳漆44船底漆45饮水舱漆46油舱漆47车间（预涂）底漆50耐酸漆、耐碱漆52防腐漆53防锈漆54耐油漆55耐水漆60防火漆61耐热漆62示温漆63涂布漆64可剥漆65卷材涂料66光固化涂料67隔热涂料70机床漆71工程机械用漆72农机用漆73发电、输配电设备用漆77内墙涂料78外墙涂料79屋面防水涂料80地板漆、地坪漆82锅炉漆83烟囱漆84黑板漆86标志漆、路标漆87汽车漆（车身）88汽车漆（车盘）89其他汽车漆90汽车修补漆93集装箱漆94铁路车辆用漆95桥梁漆《涂料工艺》96航空、航天用漆98胶液99其他表1.3涂料产品序号代号表涂料产品代号自干.烘干清漆、底漆、腻子1－29＞30磁漆有光1－4950－59半光60－6970－79无光80－8990－99专业用漆清漆1－910－29有光磁漆30－4950－59半光磁漆60－6465－69无光磁漆70－7475－79底漆80－8990－993.实例Q01－17硝基清漆17表示自干C04－2白醇酸磁漆2表示自干有光H52－98铁红环氧酚醛烘干防腐漆98表示烘干底漆G64－1过氯乙烯可剥漆1表示自干清漆Q86－31各色硝基标志漆31表示自干有光磁漆Y53－31红丹油性防锈漆31表示自干有光磁漆4.辅助材料表1.4辅助材料的分类代号XFGTH名称稀释剂防潮剂催干剂脱漆剂固化剂第二章涂料配方的基本概念涂料配方的主要成分有：树脂、颜料、溶剂和助剂第一节颜料体积浓度(PVC)和CPVC1.颜料体积浓度(PVC)漆膜的体积颜料的体积PVC各种色漆配方PVC值色漆品种PVC，%酚醛磁漆7~12醇酸磁漆3~20各种底漆40~55各种半光漆40~55各种无光漆45~60中油度的醇酸树脂配制有光醇酸磁漆，黑色磁漆PVC约为2-3%，绿色磁漆PVC约为8-10%，白色磁漆约为16-18%。2.临界颜料体积浓度(CPVC):树脂恰好填满全部空隙时的颜料体积浓度。CPVC是漆膜性能的转折点，见下图2.1。全称型号成膜物质代号基本名称代号名称颜料或颜色+成膜物质+基本名称不同品种序号代号《涂料工艺》图2.1涂料性质在CPVC时的突变第二节CPVC的计算5.9311OACPVCOA为颜料的吸油量；ρ为颜料的密度。OA为100克的颜料所能吸附的亚麻油量。表2.1一般涂料的PVC值PVC/CPVC有光涂料0.05~0.6半光涂料0.6~0.85墙体涂料0.95~1.15第三节涂膜的干燥与固化涂料的成膜过程就是将涂覆到被涂物表面的涂料由液态（或粉末状），转化为无定形薄膜的过程。这一过程也称作涂料的固化或涂料的干燥。一、涂料的成膜机理（一）溶剂挥发型在这类涂料的干燥成膜过程中不发生显著的化学变化，溶剂挥发后残留涂料组份形成涂膜。硝基漆、过氯乙烯漆都属于这种类型，挥发过程包括下述两个阶段：第一阶段是紧接涂装后大量自由溶剂的挥发。第二阶段是与成膜物连结比较牢固的残余溶剂的挥发。（二）乳液凝聚型乳液是指细微的树脂粒子（直径在0.1~1mm之间）以非均相的方式分散于连续相即介质中的涂料体系。根据连续相介质的不同，可分为水分散体和非水分散体，它的干燥就是这些树脂微粒的凝聚成膜。这个过程与溶剂挥发同时发生，其间也没有显著的化学变化。（三）缩合反应型由大分子量的具有线型分子链结构的树脂通过缩合反应形成交联网状结构而固化成膜。属于这一类型的有酚醛树脂。氨基醇酸树脂、脲醛树脂等。下面以氨基醇酸烘漆为例说明其机理：《涂料工艺》（四）聚合交联型聚合交联型涂料：靠聚合反应形成高分子化合物涂膜的涂料。特点是这种涂料施工时是低分子量的不饱和单体或其低聚物，干燥固化时发生聚合反应而形成高分子涂膜。常见的有环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂涂料。聚合交联型涂料又可分成下列几种情况：1.树脂与单体的自由基聚合RH2C=CHR-CH2-CHCH=CHCH2CH2CH=CHCH2CH2R-CH2-CH2.两种低聚合度树脂的聚合交联-NH-CO-R-CO-NH-+CH2RCH2CHCHOOCH2-CH-R-CH-CH2OHOH-N-COCO-N-R3.氧化聚合型OR-CH2-R1+O2R-CH-R1OOHlightR-CH-R1+OH4.辐照聚合型XYXY+uv二、涂膜的干燥方式干燥过程可分为三个阶段：1.指触干（表干）：涂层在被涂物表面经一段时间后首先达到表干阶段。其特征是用手指轻触涂膜，涂膜不附在手指上。2.半硬干：表干后，溶剂挥发至基本完全，达到半硬阶段。其特点是用手指轻按涂膜，在涂膜上不留有指痕。3.干透：涂膜达到完全干燥阶段。其特征是用手指强压涂膜不留下指纹，用手指快速划过涂膜，不留下划痕。涂膜的干燥方式可分为：1.自然干燥自然干燥是指将涂膜放置在大气中常温下干燥固化。习惯又称自干或气干。自然干燥仅适合于挥发型、乳液凝聚型、氧化聚合型及某些外加固化剂的聚合型涂料。2.加热干燥加热干燥可分为烘烤干燥和强制干燥。烘烤干燥是指对烘烤型涂料的加热干燥，即对不加热就不能干燥的涂料的加热干燥。对能自然干燥的涂料进行加热以促进干燥，缩短干燥时间，则称作强制干燥。按烘烤温度，加热干燥可分为低温（100℃）、中温（100~150℃）、高温（150℃）三段。表2.2加热干燥3个温度范围分段温度范围适用涂料低温100℃适用于强制性干燥，即本来可以自然干燥，但为缩短时间而烘烤和涂料，如硝基漆、某些醇酸树脂等中温100~150℃氨基醇酸、热固性丙烯酸、环氧酯等高温150℃电泳涂料、粉末涂料、某些有机硅树脂涂料3.照射干燥《涂料工艺》照射干燥分为紫外光固化和电子束固化。紫外光固化用的是波长在300~450nm之间的近紫外线，含有光敏引发剂的涂膜受照射后产生游离基引发聚合反应。第三章涂料的基本组份涂料一般由主要成膜物质（油料、树脂）、次要成膜物质（颜料、填料）、辅助成膜物质（助剂）和挥发物质组成。涂料组成中不含颜料和填料的透明体称为清漆，含有颜填料的不透明体称为色漆（磁漆、调合漆、底漆），加有大量体质颜料的稠厚浆状体称为腻子。第一节油一、油的组成主要成分是甘油的三脂肪酸酯，其结构如下：CH2OCOR1CH2OCOR2CH2OCOR3其中R1、R2、R3是脂肪酸基，主要的脂肪酸有：硬脂酸CH3(CH2)16COOH油酸CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH亚油酸CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH桐油酸CH3(CH2)3CH=CHCH=CHCH=CH(CH2)7COOH亚麻酸CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH二、油的质量碘值：表征油的干性的主要指标，也就是表征油中双键含量多少。定义：100克油所能吸收碘的克数。以油酸为例：CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH+I2CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COOHIIM=282M=254故油酸的碘值为：90100282254三、油的种类根据干燥性能和碘值，油可分成干性油、半干性油和不干性油三大类。1.干性油碘值在140以上，油分子中平均有六个双键以上。特征：在空气中就能被氧化干燥成几乎不溶于有机溶剂、加热不软化的膜。代表性的有桐油、亚麻仁油、梓油和苏籽油。2.半干性油碘值在125－140，平均一分子中有4－6个双键。特征：其涂膜能在空气中干燥但速度慢，漆膜软，易溶于有机溶剂，漆膜变黄性小，适于制白色或浅色漆。常用的有豆油、玉米油、葵花籽油、棉籽油3.不干性油碘值在125以下，平均一分子中4个双键以下。特征：在空气中不能氧化干燥成膜。适合于制造合成树脂或氨基醇酸烘漆及增塑剂等。主要品种：蓖麻油、椰子油第二节颜料与体质颜料2.1、颜料的基本性质颜料：通常是粉状，不溶于分散介质的有色物质，由于它有光学、保护、装饰等性能而用于涂料中。体质颜料：通常是白色或略带颜色的折射率＜1.7的一类颜料。颜料的作用：1.使涂膜具有色彩。2.使涂膜能遮盖起被涂的表面。3.增加涂膜的强度。4.改进涂膜的附着力。5.提高涂膜的耐久性或耐候性。6.降低