涂料概论-111.

涂料概述第一节涂料基础•涂料：一种流动态物质，通过简单施工，并经干燥或固化，在物体表面牢固覆盖一层均匀的薄膜，这样的流动态物质称为涂料。1.概论一.定义•涂料可以是液态或粉末状态。•简单施工方法：主要指刷涂、淋涂、浸涂、喷涂等，形成的薄膜又叫涂层。1.概论一.定义二.涂料作用1.保护作用金属材料：容易受到环境中腐蚀性介质、水分和空气中氧的侵蚀；木材：易受潮气、微生物的作用而腐烂；二.涂料作用1.保护作用塑料：会受光和热的作用而降解；混凝土：易风化或受化学品的侵蚀，因此材料需要用涂层来保护。2.装饰作用•用色彩来装饰我们的环境，是人类的天性，并伴随着人类及其社会整个发展过程。二.涂料作用2.装饰作用•由于涂料很容易配出成千上百种颜色，色彩丰富；涂层既可以做到平滑光亮，也可以做出各种立体质感的效果。二.涂料作用3.标志作用•标志作用是利用色彩的明度和反差强烈的特性，引起人们警觉，避免危险事故发生，保障人们的安全。二.涂料作用3.标志作用•有些公共设施，如医院、消防车、救护车、邮局等，也常用色彩来标示，方便人们辨别。二.涂料作用4.特殊作用力学功能：耐磨涂料、润滑涂料等；热功能：耐高温涂料、阻燃涂料等；二.涂料作用4.特殊作用电磁学功能：导电涂料、防静电涂料等；光学功能：发光涂料、荧光涂料等；二.涂料作用4.特殊作用生物功能：防污涂料、防霉涂料等；化学功能：耐酸、碱等化学介质涂料。二.涂料作用20世纪涂料和涂装技术的发展过程年代主要涂料品种涂漆方法特点50年代硝基、醇酸、沥青手工空气喷涂、浸涂效率低、危险、环境污染大60~70年代氨基、丙烯酸、粉末涂料静电喷涂阳极电泳、粉末涂装高效安全、低污染20世纪涂料和涂装技术的发展过程年代主要涂料品种涂漆方法特点80年代无溶剂涂料、高固体分面漆、自动涂漆、光固化优质、高效、安全、低污染90年代水性底漆、水性闪光漆、高固体分罩光漆水性漆静电喷涂满足VOC排放规定三.涂料分类（1）按涂料形态分类：溶剂型涂料、高固体分涂料、无溶剂型涂料、水性涂料、粉末涂料等。1.概论三.涂料分类（2）按涂料用途分类：建筑涂料、工业涂料和维护涂料。（3）按成膜工序分类：底漆、腻子、中涂、面漆、罩光漆等。（4）按涂膜功能分类：防锈漆、防腐漆、绝缘漆、耐高温涂料、导电涂料等。三.涂料分类1.概论涂料：由主要成膜物质(即基料)、次要成膜物质和辅助成膜物质组成。2.涂料组成主要成膜物质：自身能形成致密涂膜的物质，是涂料中不可缺少的成分，涂膜的性质主要由它所决定，又称为基料。2.涂料组成次要成膜物质：自身不能形成完整涂膜的物质，但能与主要成膜物质一起参与成膜，赋予涂膜色彩或某种功能，也能改变涂膜的物理力学性能。次要成膜物质：包括颜料、填料、功能性材料添加剂。辅助成膜物质：包括溶剂、稀释剂和助剂。2.涂料组成作为涂料成膜物质的主要原料，早年是用植物油（桐油、亚麻油、豆油等），近年主要是用合成树脂（醇酸树脂、聚氨酯、不饱和聚酯等）。一.主要成膜物质（一）植物油植物油中不饱和脂肪酸的含量越多，不饱和脂肪酸中所含双键数越多，活化能力越强，成膜就越快。一.主要成膜物质（二）树脂一.主要成膜物质合成树脂具有结构多样性，可满足不同施工和应用要求。•合成树脂可引入羟基、羧基、氨基、环氧基、异氰酸酯基及不饱和基团，改善涂膜交联固化性能。（二）树脂一.主要成膜物质作为涂料的合成树脂，应具有如下性能：（1）易于涂饰；（2）干燥速度快；（3）尽可能减少涂饰次数，并能形成所要求的涂膜；（4）与基材附着性好，并且涂膜坚韧；（5）对颜料的分散性好，涂料的贮存稳定性好；（6）涂膜光泽性好，鲜明，保色性好；（7）耐久性、耐候性优良，不易受污染；（8）耐水性、耐药品性好。颜料：不溶于涂料基料或溶剂中的粉末状固体物质，有增加色彩、遮盖力、耐久性、机械强度和对金属底材的防腐性的作用。（一）颜料二.次要成膜物质1.颜料的特性•①遮盖力：指色漆涂膜中的颜料能够遮盖被涂饰表面，使其不露底色的能力。遮盖力对制造色漆是个重要的经济指标，选用遮盖力强的颜料。（一）颜料颜料遮盖力影响因素：颜料的吸光性：颜料的吸光能力强，遮盖力就高，如炭黑，入射光几乎能全部被吸收，用很少量颜料就能遮盖住底色。颜料与基料的折射率差别：如果颜料的折射率大于基料，遮盖力好。树脂的折射率均小于1.55，无机颜料的折射率大，如钛白（2.72）、铁红（3.6），遮盖力好。颜料遮盖力影响因素：•②着色力：是某种颜料和另一种颜料混合后形成颜色强弱的能力，着色力是控制颜料质量的一个重要指标。1.颜料的特性•②着色力：决定颜料着色力的主要因素是颜料的分散度。分散得越好，着色力越强，色漆的着色力随着漆的研磨细度增大而增强。1.颜料的特性•②着色力：着色力与遮盖力没有直接关系，例如透明颜料着色力很强，但遮盖力却很低。1.颜料的特性•③吸油量：100g颜料，逐滴加入精制亚麻油，并用刮刀仔细压研至颜料由松散状态正好转变成团状粘联体时油的质量，为该颜料的吸油量。1.颜料的特性•③吸油量:另一种测量方法是在烧杯中，用玻璃棒搅拌到能挂在玻璃棒上往下滴的糊状的耗油量作为吸油量。1.颜料的特性•③吸油量:油除了用于填充颜料粒子间隙外，还在颗粒表面形成一层吸附层。1.颜料的特性2.体质颜料•指那些不具着色力与遮盖力的无色粉状物质，不能给漆膜添加色彩，能改善涂料的流动性及涂膜的物理力学性能，可降低涂料的成本，故又称填料。•常用的品种有碳酸钙与滑石粉等。•碳酸钙（CaCO3）：颗粒细、体质轻，遮盖力和着色力较高。2.体质颜料•滑石粉（3MgO·4SiO2·H2O）：天然水合硅酸镁矿粉，经加工磨细而得，质地轻而滑腻，能防止颜料沉降，可用在底漆和面漆中增加防护性、耐磨性。2.体质颜料3.着色颜料•具有一定着色力与遮盖力，在色漆中主要起着色与遮盖作用的一些颜料。（1）白色颜料•钛白粉（TiO2）：由于高折射率，是白色颜料中着色力与遮盖力最强的一种，白度纯白，具有很高的着色力与遮盖力。（1）白色颜料•锌钡白（ZnS·BaSO4）：又称立德粉，是硫化锌和硫酸钡的混合物，折射率约为2，遮盖力仅次于钛白粉，但耐酸与耐光性差，多用于室内。（2）黑色颜料•炭黑：主要成分是碳，由碳氢化合物经高度炭化而制成，是最细、着色力与遮盖力最好的颜料。耐光性，对酸、碱等化学药品及高温作用都很稳定。（2）黑色颜料•铁黑（Fe3O4）：带有永久磁性，遮盖力和着色力均良好。（3）红色颜料•氧化铁红（Fe2O3）：也称铁红。天然氧化铁红颜色为橘红至深棕色，多用于廉价涂料作着色剂。•氧化铁红（Fe2O3）：合成氧化铁红纯度高，着色力很高，应用广泛，铁红耐热、耐碱性好，不耐强酸，能吸收紫外线，赋予涂膜良好耐光性，遮盖力仅次于炭黑。（3）红色颜料•甲苯胺红：偶氮类有机颜料，色泽鲜艳，遮盖力好，耐光、耐水、耐油性好，易溶于芳烃溶剂，耐溶剂性差。（3）红色颜料（4）黄色颜料•铅铬黄（PbCrO4）：也称铬黄，其主要成分是铬酸铅，颜色因制造条件与成分之不同介于柠檬色与深黄色之间。（4）黄色颜料•铅铬黄（PbCrO4）：铬黄具有较高的遮盖力、着色力，遇H2S气体颜色会变暗，是底漆、面漆应用较多的一种黄色颜料。（一）溶剂溶剂在液体涂料中占有很大比例，一般在50%以上，溶解或稀释固体或高粘度的成膜物质，使其成为有适宜粘度的液体，便于施工。三.辅助要成膜物质1.选用原则（1）赋予涂料适当的黏度；（2）有一定的挥发速度，与涂膜的干燥性相适宜；（一）溶剂1.选用原则（3）能增加涂料对物体表面的润湿性，赋予涂膜良好的附着力；（4）考虑安全性和经济性。（一）溶剂2.溶解能力•衡量相容性或溶解性能最普遍的方法是测定两者的溶解度参数δ。0.50.5()()VHRTEVVE：内聚能；V：摩尔体积；ΔHV：摩尔汽化热；R：气体常数；T：绝对温度。如两种物质的溶解度参数分别为δ1和δ2，当δ1=δ2时，ΔH=0，表明两者混合时并不吸收热量，相容性很好；0.50.5()()VHRTEVV•当∣δ1-δ2∣值很大时，ΔH必然很大，若令二者相容，就要吸收很大热量，只有温度T在很高时才有可能；0.50.5()()VHRTEVV•∣δ1-δ2∣或ΔH大到一定程度，以致即使T很高，两种高分子还是不相容。0.50.5()()VHRTEVV•溶剂对聚合物的溶解，有以下判断标准，即△δ=∣δ1-δ2∣=2.0作为聚合物耐溶剂性的划分界限。一般分为三个等级：2.溶解能力•△δ＞2.5，耐溶剂；•△δ=1.7~2.5，有轻微溶胀作用；•△δ＜1.7，不耐溶剂。•作为涂料用溶剂，常以△δ＜1作为良溶剂判断标准。2.溶解能力混合溶剂•现代涂料用合成树脂的溶度参数多数在δ=9~11范围内，酯、酮类溶剂是它们的良溶剂，但价格较贵。混合溶剂•醇类溶剂δ＞12，有一定的助溶作用。•非极性烃类溶剂δ＜9，为不良溶剂，但成本较低。•若将多种溶剂混合，混合溶剂的溶度参数可按下式计算：δ混=∑Φiδi（i=1~n）δi：第i种溶剂的溶度参数；Φi：第i种溶剂的体积分数。•利用这个加和公式，可以将δ值大的助溶剂与δ值较小的廉价烃类溶剂混合，使混合溶剂的溶度参数落在δ=9-11范围内。混合溶剂3.溶剂挥发性•溶剂挥发速度决定着涂层的干燥速度，影响涂膜的形成质量，挥发速度太快，涂料流平性差；挥发速度太慢，易产生流挂。常用溶剂的挥发速率（25℃）溶剂沸点/℃相对挥发速率丙酮56944甲乙酮80572醋酸乙酯77480乙醇79253甲苯111214醋酸丁酯125100二甲苯138~14473丁醇11836环己酮15725•溶剂挥发速率受溶剂分子本身特性及环境条件的影响。•沸点低的溶剂挥发性高，分子小的易挥发；极性溶剂较难挥发。•提高环境空气流速，将提高溶剂的挥发速率。4.溶剂品种•烃类溶剂分脂肪烃和芳香烃两大类。•脂肪烃主要是200号溶剂汽油，俗称松香水，毒性较小，不溶于合成树脂。（1）烃类溶剂•芳烃溶剂有二甲苯、甲苯、苯等。•溶解性比脂肪烃大，苯的闪点低，挥发快，安全性差，使用较少。4.溶剂品种（1）烃类溶剂•甲苯和二甲苯广泛用作合成树脂漆的稀释剂，甲苯的溶解力、挥发性及毒性均大于二甲苯。4.溶剂品种（1）烃类溶剂•在挥发性涂料中，要求有较快的挥发性和较好的溶解力，甲苯用量较多；在热喷涂用热塑性漆和烘漆中，多选用挥发速度适中的二甲苯。4.溶剂品种（1）烃类溶剂（2）萜烯溶剂•此类溶剂为松节油，沸点140～200℃，挥发性适中，对天然树脂和油类的溶解力大于松香水，小于苯类。•该类溶剂含有双键，能促进涂膜干燥。•醇类溶剂：对含有亲核基团的树脂有溶剂化作用，即氢键作用，它们对大多数合成树脂没有单独溶解性，但具有潜在溶解力，称为助溶剂。（3）醇类溶剂（3）醇类溶剂•主要有乙醇和丁醇。•乙醇多用作乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛及醇溶性酚醛树脂的溶剂。•丁醇挥发性较慢，溶解力不如乙醇，是氨基树脂的良溶剂。（4）酯类溶剂•各类溶剂中溶解力较强的一类，常用的为醋酸酯类。•醋酸乙酯：溶解力强，挥发快，为高极性溶剂；（4）酯类溶剂•醋酸丁酯：溶解力强，挥发速度适中；•醋酸戊酯：溶解力强，挥发速度较慢。（5）酮类溶剂•对合成树脂的溶解力很强，与酯类溶剂常合称为强溶剂，常用的有丙酮、甲乙酮、环己酮等。•丙酮、甲乙酮挥发性大；环己酮挥发性最慢，常用于改善流平性。（二）助剂•助剂：是涂料的一个组成部分，它不能单独自己形成涂膜，在涂料配方中用量很少，但能显著改善涂料或涂膜的某一特定性能。三.辅助要成膜物质•涂料助剂的种类很多：例如催干剂、增塑剂、流平剂、消泡剂、紫外光吸收剂、分散剂和乳化剂等。（二）助剂三.辅助要成膜物质1.流平剂（1）流平问题•获得一个光滑、平整的表面，是涂料装饰性的最基本要求。1.流平剂•但在涂膜表面常常会出现缩孔、气孔、刷痕等与界面张力相关的表面缺陷，必须添加流平剂改善流平性，提高装饰性。（1）流平问题•涂料施工时表面平整，但在涂料干燥时，因树脂的表面张力大于溶剂的表