油漆与涂料相关知识.

涂料是一种具有流展性的液体物质，涂于物体表面能形成具有保护，装饰或特殊性能的具有连续性的固态涂膜。涂料早期的涂料大多以植物油为主要原料，故有油漆之称。以溶解介质划分，涂料包括水性涂料与油性涂料。水性涂料包括建筑涂料(乳胶漆)，水性木器漆等，而油性涂料也就是我们通常所指的油漆类。故而涂料应涵盖油漆，油漆只是涂料的一部分。涂料与油漆15:061现代精细化工——涂料涂料的分类方法：按用途：建筑用漆、电气绝缘漆、汽车专用漆、室内和室外用漆按施工方法：刷用漆、喷漆、烘漆、电泳漆按涂料的作用：腻子、底漆(头度漆、二度漆)、防锈漆、防腐漆、防火漆、耐高温漆等按漆膜外观：大红漆、有光漆、无光漆、半光漆、皱纹漆、锤纹漆等腻子：用于消除涂漆前较小表面缺陷的厚浆状涂料，主要用来填补木材本身缺陷。例如虫孔，节孔，钉眼等，具有高填充性。底漆：是指多层涂装时，直接涂到底材上的涂料。底漆又可分为头度底漆及二度底漆。头度底漆用于封固木材白身，平衡材质，增加密着；二度底漆可多次喷涂，起到填充，增加膜厚，且砂光后增加上涂面漆附着力。面漆：系涂膜最上层的涂料，赋予涂膜各种物化性能，如光泽，硬度，韧性，手感等等。15:062现代精细化工——涂料大漆：天然漆的一种，又称生漆、固漆、金漆等，是漆画的基本材料。大漆是漆树的一种生理分泌物。漆树是一种落叶乔木，分布在我国甘肃南部至山东以南地区。漆树的树皮被割破后有乳白色或谷黄色粘稠液体渗出，这种分泌物叫大漆。皱纹漆：能形成皱纹的漆。由桐油、树脂、颜料、溶剂及催干剂等配制而成。涂刷于物体表面，烘干后产生均匀的皱纹。用于涂饰仪表、文具、五金用品等。锤纹漆：涂膜表面如经过锤子锤过的金属表面，有一层形似凹凸不平的锤击斑纹，多用于高级仪器、仪表的表面涂饰。近年来，家具表面的涂饰工艺中也开始采用这种锤纹工艺。家具表面上使用的锤纹漆与使用于金属制品上的锤纹漆不同，大多采用枣红、玫瑰红、墨绿等色彩，经这种彩色锤纹漆的涂饰，家具就显得十分明快，很受年青人的喜爱。15:063现代精细化工——涂料磁漆：也作瓷漆，又称瓷油，是以清漆为基础加入颜料等经研磨而制成的涂料。磁漆的特点是经涂装后形成的涂膜坚硬光亮，因像瓷釉而得名。由于对涂膜光泽的需要而对涂料中的颜填料用量有限制，因而遮盖力是其主要指标。常用的磁漆有酚醛磁漆、醇酸磁漆、丙烯酸磁漆、聚氨酯磁漆、聚氯乙烯磁漆和硝基磁漆等。色漆：相对透明漆说的，也就是除透明漆之外的各种颜色的漆，其中又包括醇酸漆和硝基漆。根据成膜物质分类：全名=颜料或颜色+成膜物质名称+基本名称，如红醇酸磁漆、锌黄酚醛防锈漆对于某些有专业用途及特性的产品，可在成膜物质后面加以说明，如醇酸导电磁漆、白硝基外用磁漆涂料型号：第一部分是成膜物质，第二部分是基本名称，第三部分是序号。15:064现代精细化工——涂料15:06现代精细化工——涂料5涂料的流变特性涂料的流型四种流体流型：牛顿型流体、胀型流体、假塑型流体和塑性流体牛顿流体：理想流体。涂料和油墨很少属于牛顿型流体。屈服值(屈服点)与塑性流动塑性流动是指当给一流体施加剪切力时，当不超过某一极小值以前，流体不发生流动(可能变形)，当剪切力超过这一极小值后，流体开始流动。这个最小的剪切力就称为屈服值，此时所施加的剪切应力称为屈服应力。胀型流体：一旦施加外力，流体就流动，其粘度会因剪切速率的增大而上升，但在静置时，能逐渐恢复原来流动较好的状态。假塑性流体：其流动特点是一旦施加外力就能流动，其粘度随着剪切速率的增加而减小塑性流体：当剪切应力小于某一数值τ。时，涂料就不能流动，大于τ。后才开始流动。15:06现代精细化工——涂料6触变性当物质被施加剪切应力时发生塑性流动(假塑性流动)，除去剪切应力之后，体系的黏度又恢复原状的物质称之为触变性物质。触变性物质的黏度与剪切应力持续的时间和剪切速率有关。塑性流动与流体触变性都与体系的内部结构相关，当搅动或摇动时体系内部结构会暂时发生破坏，静止之后又恢复原状，一般认为这是凝胶——溶胶——凝胶转变的等温可逆过程。触变性和塑性流动对涂料具有特殊的意义。无剪切力或剪切力很小时，涂料具有高的坚固性(凝胶)，当有剪切作用时，涂料又出现显著的流动性。15:06现代精细化工——涂料7涂料的黏度黏度是剪切应力与剪切速率之比。黏度单位：P(泊)，牛秒米-1，它是剪切应力以牛/米为单位，剪切速率以s-1为单位求得的黏度单位。运动黏度：在不同剪切速率时所表现出的黏度。可以以奥式黏度计来测定。基料、溶剂、颜料控制高剪切速率范围内涂料的流动性质。流变流动助剂、颜料的絮凝或基料的胶体性质控制低剪切速率下涂料的流动性质。其中为运动黏度(St)；为绝对黏度，P；为液体密度，g/cm3。15:06现代精细化工——涂料8涂料的流平性和流变指数流平性不好的现象：刷痕、橘皮、辊痕、涂膜不光滑涂料的表面张力直接控制涂料的流平性，要改善涂料的流平性就需要调节涂料的表面张力或减小流变指数。流变指数：低剪切速率时的黏度与高剪切速率时的黏度之比溶剂蒸发速度、多孔原料(填料)的毛细作用对流平性都会有很大影响。橘皮刷痕涂料组成涂料主要成膜物质次要成膜物质辅助成膜物质挥发物质也称为基料、漆料或漆基，天然树脂、合成树脂及其复合物或它们的化学结构改性物和油料三类原料形成涂层的基础颜料(着色颜料、防锈颜料)和体质颜料(填料)两大类主要指涂料助剂和添加剂主要指溶剂和稀释剂15:069现代精细化工——涂料15:06现代精细化工——涂料10涂料主要成膜物涂料的成膜物转化型成膜物非转化型成膜物利用未聚合的或部分聚合的有机物，通过化学反应交联形成漆膜，包括醇酸树脂、氨基树脂、环氧树脂、有机硅树脂、干性油和半干性油。成膜物的结构与涂层材料结构不相同。非转化型成膜物：分散或溶解在介质(溶剂)中的聚合物，如纤维素酯、氯化橡胶、聚氯乙烯、热塑性聚丙烯酸酯等，在涂覆底材表面，溶剂挥发后形成漆膜。成膜物在成膜过程中结构不发生变化，成膜物以原态存在于涂膜中，在涂膜中可以检查出成膜物质的原有结构。转化型成膜物清油和清油改性树脂清漆用亚麻油、桐油、脱水蓖麻油等不饱和油来改性树脂后所得到的清漆。由油、树脂和溶剂组成。树脂包括天然树脂和合成树脂，如松香酯胶、氧茚树脂、松香改性酚醛树脂和酚醛树脂等。最重要的类型是以酚醛为基础的干性油改性物。干燥过程：氧化反应过程，干性油脂中不饱和中心的氧化聚合或自动氧化。15:0611现代精细化工——涂料非共轭体系RCHCHCH2CHCHRRCHCHCHCHCHROOHRCHCHCHCHCHROHORCHCHCHCHCHRRCHCHCHCHCHROO+-H2O+HR'RCHCHCHCHCHR-R'OHRCHCHHCCHCHRRCHCHCHCHCHRRCHCHCHCHCHRORCHCHCHCHCHR(1)(2)(2)(3)(2)(4)(2)(4)(3)RCHCHCHCHCHRORCHCHCHCHCHRO15:0612现代精细化工——涂料15:06现代精细化工——涂料13干性油因氧化而固化成膜可自动进行，但其反应速度较低，常需加催干剂环烷(萘)酸钴或铅来加速反应。清漆比干性油所制得的涂膜通常干燥更快，具有优良的硬度、光泽和流平性。典型的干性油包括亚麻油、脱水蓖麻油；半干性油的代表是豆油；蓖麻油和椰子油是不干性油代表。油度油/树脂特性用途短0.151.5：1.0快干，但涂膜硬而脆填充料用清漆中1.53.0：1.0干燥较慢，涂膜不太硬色漆或清漆长3.05.0：1.0涂膜干燥慢、涂膜较柔韧和耐久外用色漆或清漆影响清漆最终性能的因素：组成油度，油/树脂15:06现代精细化工——涂料14醇酸树脂(AlkydResin)及其改性物醇酸树脂是以多元醇(如甘油)和多元酸酐(如苯酐)缩合形成的聚合物为主链，醇中剩余的羟基与脂肪酸作用形成聚酯的侧链，其构成比例随油度而变化。CCOCH2CHCH2OOOOCORCCOCH2CHCH2OOOOCORnCCOOOHOCH2CHCH2OHOCOR甘油：苯酐：脂肪酸=1：1：1，油度为60.5%15:06现代精细化工——涂料15CCOCH2CHCH2OOOOCORCCOOOOmCH2CHCH2OHHOCH2CHCH2OCORCCOOOHOCH2CHCH2OHCCOOOOn甘油：苯酐：脂肪酸=3：3：1，油度为31.2%15:06现代精细化工——涂料16醇酸树脂制备方法：醇解法：将多元醇与植物油混合一起加热，然后加入多元酸酐，进一步酯化。不必将油加工成脂肪酸，这是工业上生产醇酸树脂的主要方法。脂肪酸法将脂肪酸、多元醇和多元酸三组分混合在一起，于240oC左右加热直至酯化完全。15:06现代精细化工——涂料17醇酸树脂的分类：按改性油的性能分类：(1)：干性油醇酸树脂，用不饱和脂肪酸改性制备的树脂，主要用于自干性和低温烘干的醇酸清漆和磁漆产品，用于涂装汽车、玩具、机械部件等。干性油和半干性油醇酸树脂是以自动氧化作用而固化成膜。(2)：不干性油醇酸树脂，用低碘值(100)脂肪酸改性制得的树脂。不干性油主要采用烘烤法固化。需要与其它材料混合使用，如氨基树脂。按油度分类：中油和短油醇酸树脂：常以半干性和不干性油为原料长油度醇酸树脂：常以半干性和干性油为原料15:06现代精细化工——涂料18OHCOOHOHCOOHOHCOOHRRRCOOHRCOOHRRRRHORCOOHRRRRHORRRRRRRRRRRRRRRRRR油脂甘油零油度低油度中油度高油度15:06现代精细化工——涂料19WO为改性油的用量；WR为醇酸树脂的理论产量WA1，WC和WA2分别代表邻苯二甲酸、甘油和酸的用量，WH2O代表生成水的理论产量。WR=WA1+WC+WA2–WH2O15:06现代精细化工——涂料20醇酸树脂油度(%)特性用途短油度2045非氧化型，溶解在芳烃中作内用烘烤涂料体系的改性树脂中油度4560氧化型(气干)或烘烤固化，溶解在脂肪香烃类混合溶剂中，涂膜较柔韧作内用和外用涂料体系的改性树脂，也可用于快干涂料体系长油度6080氧化型，溶解在脂肪烃混合溶剂中，涂膜较柔韧外用气干涂料体系表15:06现代精细化工——涂料21醇酸树脂的改性：改性的目的：提高干率、提高硬度、改进颜色、改进光泽和保光、改进耐久性(耐候性)、改进抗热性、改进耐水性改性方法：物理改性：合适温度下用机械方法将改性剂混溶于醇酸树脂中，它们不发生化学反应，高分子物理混合过程。化学改性，利用醇酸树脂中的羟基、羧基、双键、酯基等反应性基团与活性单体(苯乙烯、丙烯酸酯类单体、异腈酸酯等)或具有反应性的其它聚合物(如环氧树脂、有机硅树脂、酚醛树脂)进行化学反应，以获得所需要的功能。15:06现代精细化工——涂料22改性剂适用的醇酸性能改进备注硝基纤维素不干性或干性油的短、中油度醇酸树脂优点：改进干率、硬度、耐化学药品性、耐溶剂性；缺点：固体分低、耐久性差、柔韧性降低也可用其它纤维素改性橡胶及其衍生物自干型中、长油度醇酸树脂优点：改进干率、柔韧性、硬度、耐磨性、防火性和耐水性；缺点：耐溶剂性较差一些合成橡胶的氯化产品能用于改性聚碳酸酯亚麻油、脱水蓖麻油醇酸树脂，用量5-10%优点：改进干率、耐水性、耐化学药品性、抗划伤性和绝缘性；缺点：价格贵可以和环氧树脂改性醇酸树脂媲美表：醇酸树脂的物理改性15:06现代精细化工——涂料23需改进的性能可选用的改性剂提高干率乙烯类和丙烯酸酯类单体及齐聚物、酚醛、聚双酚A二元酸酯、聚苯乙烯二醇、环氧树脂、松香和松香酯、含共轭双键的植物油提高硬度苯甲酸、酚醛、环氧树脂、聚双酚A二元酸酯、聚苯乙烯二醇、有机硅、松香和松香酯、纤维素邻苯二甲酸酯改进颜色丙烯酸酯及其齐聚物、聚苯乙二醇、纤维素邻苯二甲酸酯、乙烯类单体、不干油改进光泽和保光乙烯类单体、有机硅、聚氨酯、叔碳酸、松香和松香酯改进耐久性四氟乙烯化油、酚醛、有机硅、有机钛、铝改进抗热性有机硅、有机钛、铝、环氧树脂、苯乙烯改进耐水性环氧树脂、酚醛、聚双酚A二元酸酯、苯乙烯、聚苯乙烯二醇、聚丙烯酸酯、聚氨酯表：醇酸树脂单一性能改进可选用