涂料基础知识

涂料基础讲义涂料概述树脂基础颜料基础助剂基础溶剂基础涂料概述一涂料的作用涂料是化工材料中的一种，俗称“油漆”。涂料通过涂膜所起的作用，可概括为三个方面。①保护作用②装饰作用③特殊功能作用二涂料的组成涂料组成成膜物质（树脂）颜填料助剂分散介质三涂料分类各种各样的分类方法——–按用途及功能分类，–可分为防锈、防腐、防火等。–按分散介质不同分类，–可分为溶剂型、水性涂料、粉末等。–按成膜机理分类，–可分为热塑型、热固型。–按成膜树脂不同分类，–可分为如“环氧型”、“丙烯酸型”等。–等等其他方法以上分类，可综合到涂料命名，如“铁红环氧防锈底漆”树脂基础成膜物质（树脂）是组成涂料的基础，它具有粘接涂料中其他组分形成涂膜的功能。它对涂膜的性能起决定性作用。按其本身结构与所形成的涂膜结构比较来划分，可分为两大类：①热塑性树脂在成膜过程中组成结构不发生变化（未发生化学交联反应）②热固性树脂在成膜过程中组成结构发生变化（化学交联反应）涂料树脂分类按固化机理–热塑型分子量足够大，非交联反应；–热固型分子量不一定大，但有活性基团，可交联反应；按树脂形态–溶剂型、水性、粉末按官能/成分组成–如丙烯酸、氨基等常用树脂常用树脂有——环氧树脂丙烯酸树脂聚氨酯树脂聚酯树脂醇酸树脂硅树脂氟树脂氨基树脂改性树脂醇酸/聚酯树脂由多元醇、多元酸与油或其脂肪酸反应而生成的产物，如其中油或脂肪酸全部被其他成分取代，则成为无油醇酸树脂（聚酯树脂）氨基树脂氨基树脂是指含有氨基(-NH2)化合物与醛类(主要是甲醛)，经缩聚反应，再以醇类改性，能溶于有机溶剂的一类树脂。氨基树脂是一种多官能度的聚合物，加热时，自身可以进一步缩聚交联成膜，也可和多类其他树脂混用交联成膜，可拼用的树脂有：醇酸树脂，聚酯树脂，丙烯酸树脂，及环氧树脂等。丙烯酸树脂丙烯酸树脂系丙烯酸、甲基丙烯酸及其酯或衍生物的均聚或共聚物的总称，结构式为：R可为H、-CH3、-CN；R’可为H、烷基、羟烷基等。CH2CCROR'On特性单体结构不同，所获树脂性能不同该树脂所作涂料，耐候性、耐腐性、耐热性皆好。可制造水性、溶剂型、粉末型涂料，是应用最广的树脂之一。聚氨酯树脂聚氨酯是分子结构中含有氨基甲酸酯链节的聚合物总称，是由含异氰酸酯基团和含活泼氢基团化合物反应制得的。结构特征，赋予性能特征：涂膜坚硬、柔韧、耐磨、光亮、丰满、附着力强、耐油、耐化学腐蚀，电绝缘性好，可与多种树脂混溶，可室温或低温固化。用途广泛配方调配方便，性能宽广，可配制多品种、多性能、多用途涂料，可用于电器仪表、飞机车辆、木器家具、塑料皮革、织物纸张等。环氧树脂定义：分子中含有两个或两个以上环氧基团的树脂，可与多种含活泼氢化合物交联固化。附着力好、抗化学品（耐碱性）高、应用方便广泛；耐老化差硅树脂和氟树脂硅树脂是一种无机高分子化合物，主链为硅氧交替，侧基为有机基团，耐高、低温性好，电绝缘性、耐老化性好，表面活性、生理惰性好。分为硅油、硅橡胶、硅树脂，依侧基不同，品种繁多，性能各异，可加工成弹性体、粘结剂、涂料。氟树脂是含有氟原子的聚合物总称。耐高、低温性好，化学稳定性好，老化性能好，表面活性好，机械性能好。改性树脂一些天然聚合物，合成聚合物，通过化学改性，可用作涂料树脂，天然聚合物有：生胶、纤维素、淀粉等(天然油脂归于醇酸树脂类)，合成聚合物有：聚烯烃。改性原理：侧基反应，端基修饰，分子量降解。拟达目标：溶解性增强，反应活性增强，功能效果增强。示例纤维素由葡萄糖单元组成，每一个环上有三个羟基，分子间有强的氢键，取向度、结晶度高，高温分解而不溶解，难溶。用于涂料的有硝酸纤维素、醋酸丁酸纤维素（CAB）等。OCH2OHHOHHOHHHOOOHHOHHHOCH2OHHH颜料（填料）一颜料的定义和作用1、颜料的定义微粒状物，不溶于它所分散的介质中，其物理化学性质基本不因分散介质而改变。（染料能溶于分散介质，颜料则不能）2、颜料的作用色彩和装饰；改善涂料的物化性能二颜料的特性1、颜色㈠色彩的3个参数·色调·饱和度（彩度）·明度㈡颜色体系孟塞尔体系CIE-Lab-系统㈢颜色的分类a消色（中性色，黑白色）b彩色㈣影响颜料色光的因素颜料的化学成分、物理性状（如颗粒大小/晶相/晶形/杂质等）CIE-L*a*b*体系2、遮盖力通常以每平方米底材面积所需覆盖干颜料克数（g/m2）表示。遮盖力的光学本质是颜料和存在其周围的介质的折射率之差造成。当颜料和基料的折射率相等时就是透明的，当颜料和基料的折射率之差大于0就表现出遮盖力，两者差值越大，则遮盖力越强。3、着色力着色力是某一颜料与另一基准颜料混合后形成颜色强弱的能力，通常是以白色颜料为基准衡量彩色或黑色颜料对白色颜料的着色能力。它的量度是和标准样品作比较，以百分数表示：（A/B）×100%A——待测颜料所需白颜料克数；B——标准颜料所需白颜料克数。着色力是颜料对光线吸收和散射的结果，遮盖力也一样。但遮盖力侧重于散射，而着色力主要取决于吸收，吸收能力越大，着色力越高。着色力和颜料的分散程度有关，分散越好，着色力越强。4、吸油量在100g的粉状颜料中，逐步将精制亚麻油滴入，直到油脂能使全部颜料粘在一起的最低用油量，即为吸油量对不同颜料来说，吸油量除和颜料的化学本质有关外，还和物理状态有关（颜料粒径大小及颜料粒子间的空隙度）。对同种颜料而言，吸油量除了和粒子大小有关外，还和颗粒的形状有很大关系。5、化学组成颜料的化学组成是颜料间相互区别的主要标志，它除了体现出颜料的一系列物理性能（颜色/遮盖力/着色力/吸油量/表面电荷/极性）外，还决定了颜料的化学性质。例如：铁红的化学成分是Fe2O3，就必然具有很好的耐碱性及耐候性。另外，粘附在颜料颗粒表面的化学物质会增加颜料的不稳定性，因此要控制主要化学组成的纯度及杂质含量。6、耐光性和耐候性颜料的耐光耐候性是衡量颜料应用性能的重要指标。一般来讲，无机颜料的耐光耐候性比有机颜料要强。7、颗粒形状及粒度分布同一化学组成的物质，由于颗粒大小、形状和粒度分布不同，造成颜料的性能也就不同（如：颜色、颜色、遮盖力、着色力、吸油量等）。因此，某一颜料的粒度分布越窄，则颜料性能越好越稳定。8、制漆性能①颜料粒子自身存在的状况颜料粒子表面存在很高的能量，颜料粒子之间有聚集倾向以缩小表面积，减少自由能。因此，颜料常以二次粒子或更大的聚集体的形式存在。②颜料在涂料中的状态颜料在涂料中的要经过润湿、分散、稳定3个过程，它和漆基之间存在着特殊的作用，颜料自身的物化性状对颜料在涂料中的分散状态存在相当大的影响。三效应颜料（铝粉、珠光）从光学上讲，着色颜料、体质颜料、效应颜料存在以下区别absorptionpigmentmetaleffectpigmentpearllustrepigment铝粉的分类LeafingPigment浮型–Stearicacidaslubricant–硬脂酸研磨工艺Non-leafingPigment非浮型–Oleicacidaslubricant–油酸研磨工艺片状铝颜料Cornflake普通型SilverDollar银元型影响光学效果的因素Particlesize–sizedistributionParticleshape•Cornflake/SliverDollarShapefactorSmoothnessofsurfacePigmentOrientationWettingBehaviour•Leafing/non-leafing粒径–粒径分布粒子形状•普通型/银元型径厚比表面光滑度•普通型/抛光型定向性润湿性•浮型/非浮型铝颜料的定向性珠光的结构MicaMetallicOxide(e.g.TiO2)包覆层的厚度决定珠光的颜色40-60nm60-80nm80-100nm100-140nm120-160nmMicaMicaMicaMicaMicaTiO2TiO2TiO2TiO2干涉珠光TiO2SilverRedYellowGreenBlueMicaMicaMicaTiO2TiO2TiO2Fe2O3Fe2O3FeTiO3TiO2Cr2O3复合珠光BeigeMicaSilver-GreyGoldGreenMicaMicaMicaMicaMicaFe2O3Fe2O3Fe2O3Fe2O3着色珠光BronzeCopperRedRed-VioletRed-GreenFe2O3按包覆层对珠光进行分类助剂润湿分散剂表面流动控制及流平助剂消泡剂消光剂光稳定剂润湿分散剂分散絮凝附聚体絮凝絮凝状态解絮凝状态初始颗粒(理想分散)使用润湿分散剂的作用–提高光泽和鲜映性,降低雾影–防止浮色发花,稳定色相–缩短研磨时间–改进流平,有利消泡–增加颜料分散后的稳定性表面流动控制及流平助剂流平发生于涂料的成膜过程(施工后的晾干到固化期间)，而成膜过程是一个复杂的过程：–表面积大大增加--表面张力–溶剂蒸发（和交联反应）•粘度增加--流动性变差•厚度减少--体积收缩•表面张力变化涂料的流动和流平－溶剂仍较多存在时(刚施工及晾干前期)，粘度较低流动性大--表面流动控制－溶剂已大部分挥发(晾干后期及烘烤时)，粘度较高表面张力升高--流平流平(a0/at)与表面张力和流平时间成正关系,与粘度成反关系hata0w表面张力与涂膜状况表面张力与流平表面张力和缩孔产生表面张力梯度差引起涂膜弊病表面张力与底材较高的表面张力较低的表面张力流动控制和流平剂流动控制——触变性流体流平——降低表面张力，减少梯度差，消除贝纳德漩涡、防止发花、桔皮、缩孔等涂膜弊病消泡剂气泡的来源－吸附型气泡－反应型气泡－混入的气泡－来自底材的气泡消泡剂–作用方式消光剂无机类－气相二氧化硅溶剂挥发SiO2湿膜干膜树酯溶液SiO2树酯溶液光稳定剂光稳定剂的分类－光屏蔽剂〈无机颜填料〉【作用机理】光的反射和吸收－紫外线吸收剂〈苯并三唑等〉【作用机理】－猝灭剂〈金属络合物〉【作用机理】转移激发态的聚合物分子的能量，使其回到低能态溶剂溶剂的溶解力及挥发率等因素对于制成的漆在生产、贮存、施工及漆膜光泽、附着力、表面状态等多方面性能都有极大影响脂肪烃、芳香烃、醇、酯、醚、酮、萜烯、含氯有机物等溶剂的特性和选择挥发速率溶剂的挥发率决定于溶剂本身的沸点、分子量及分子结构蒸气压力大挥发快分子量小挥发快氢键有挥发慢表示方法：–乙醚法：挥发速率=(溶剂的挥发时间)/(同重量乙醚的挥发时间)–醋酸丁脂法：挥发速度=(相同时间内挥发的溶剂的质量×100)/(相同时间内挥发的醋酸丁酯的质量)溶剂的特性和选择挥发平衡原理–挥发均衡：快、中、慢挥发组份平衡–相均衡：溶液状态，无相分离溶剂的其它特性电阻–静电喷涂•静电涂装最适宜的平均电场强度为3000～4000V/cm，电压一般在5～10万V•电阻值过高，涂料粒子荷电困难，则静电雾化性能及涂着效率变差；电阻值过低，会在高压静电场中产生漏电现象，使静电喷枪的放电电压下降，甚至送不上高电压–稀释涂料电阻溶剂的其它特性溶剂的闪点–在规定的加热条件下，并按一定的间隔用火焰在加热油品所逸出的蒸气和空气混合物上划过，能使油面发生闪火现象的最低温度，以℃表示溶剂的毒性/气味–空气中最大容许浓度，MAC环保法规成本控制