涂料.

第9章涂料本章主要内容§9.1概述§9.2涂料的分类与命名§9.3涂料的组成、生产及发展趋势§9.4重要的树脂涂料§9.5水性涂料§9.6其它涂料§9.1概述(1)一.涂料一种涂覆在物体表面,能形成一层致密坚韧,附着牢固的连续薄膜的工程材料.二.涂料的发展及应用涂料历史悠久，发展迅速。早期:油脂和天然树脂涂料现代:合成树脂涂料应用极其广泛:涂料具有施工方便,成本低廉,附加价值高等优点,广泛应用与建筑,机械,电子电工,国防,家具与家装等行业.1999年中国涂料产量171.22万吨/年2000年中国涂料产量183.94万吨/年。§9.1概述(2)三、涂料的作用1.保护功能:涂料的保护功能是其最重要功能之一,它可保护材料免受或减轻各种损害和侵蚀.1)金属腐蚀与涂料的关系：钢结构桥梁的寿命：几年与上百年的关系。金属腐蚀是世界上最大浪费之一。2)防火涂料与火灾的关系：3)古文物的保护与涂料的关系：如木制造建筑，敦煌石窟,§9.1概述(3)2.装饰与美化功能涂料是油画家与油墨的扩展,可使世界形成一副赏心悦目的图画。如城市美容、家装,商品装饰等。3.标志功能1)交通标线,标牌(标准化)。2)化工装备的标志:危险的容器,钢瓶标志.4.特殊功能:(特种涂料)(1)绝缘涂料(2)导电导磁涂料(3)隔热烧蚀涂料(4)伪装隐形涂料(5)防震防污涂料(船底用).高科技的发展对材料要求越来越高,而涂料是对材料改性最便宜和最简便的方法.故涂料对高科技的发展具有极其重要的作用.§9.1概述(4)一、涂料的分类1、按有否颜料分：清漆、色漆。2、按形态分：水性涂料、溶剂型、粉末涂料、高固体分涂料、无溶剂涂料。3、按用途分：建筑涂料、飞机漆、汽车漆、木器漆等。4、按固化方式分：高温固化涂料、室温固化涂料、辐射固化涂料等。5、按涂装方式分：喷漆、烘漆、浸漆、电泳漆等.6、按施工顺序分：底漆，腻子、面漆、光漆等。§9.2涂料的分类与命名7、按特种性能分：绝缘漆，防锈漆，防腐蚀漆等8、按成膜物质分十八类：酚醛树脂漆丙烯酸漆聚酯漆环氧树脂漆聚氨酯漆氨基树脂漆等。二、涂料的命名1、涂料的命名原则1）全名=颜料或颜色名称+成膜物质名称+基本名称如：红醇酸磁漆；黄酚醛漆等。2）对某些有商业用途及特性的产品，必要时在成膜物质后应加以阐明如：黑醇酸导电磁漆；白硝基外用磁漆等。2、涂料的编号原则1）涂料的型号分三个部分：成膜物质，用字母表示基本名称，用两位数字表示序号（同种类品种间的区别）例：C04-2（醇酸树脂-磁漆-序号）2）基本名称的编号与规定：例：00-清油；01-清漆；02-厚漆；03-调和漆；04-磁漆；05-粉末涂料；……99-其它。通常00-13代表基本品种、14-19代表美术漆、20-29代表人工用漆、30-39代表绝缘漆、40-49代表船舶漆、50-59代表防腐漆等。§9.3涂料的组成、生产及发展趋势一、涂料的组成1、涂料的基本组成及用量参考比例涂料的类型不同、组成各异、但通常为：主成膜物质：油料，用量参考比例20%-30%：如动植物油；树脂，用量参考比例10%-20%：如天然树脂、合成树脂次成膜物质：颜料，用量参考比例4-25%辅助成膜物质：助剂，用量参考比例2-5%挥发性物质：稀释剂，用量参考比例33-47%。2、主要组分的作用：成膜物质：是涂料的基础，必不缺少。具有黏附与物质表面并成膜的能力。主要是干性、半干性油脂、天然树脂（油基涂料）和合成树脂（树脂涂料）颜料：是组成涂膜的主要成分，主要功能是：1）使涂膜变为不透明层，增强遮盖力；2）满足各类装饰色彩要求；3）增加涂膜厚度，提高强度，耐磨性，附着力，耐腐蚀性等；4）降低成本。溶剂特点：挥发组分，最终不存在于漆膜中。主要作用是：降低成膜物质的黏度，增大流平性，便于施工和得到均匀和连续的涂膜。主要品种：有机溶剂和水性能要求：1）优良的溶解性能;2）适宜的挥发度;3）低毒或无毒，难燃;4）对环境友好廉价.助剂：是涂料的辅助材料，用量很小，但对涂料的性能影响很大的物质常用助剂：流平剂，流变剂，防结皮剂，催干剂，消泡剂，增光剂，消光剂，防沉淀剂等。流平剂：主要功能是降低涂料与底料之间的表面张力，改善润湿性，调整黏度，延长流平时间，防止干燥过程中出现针孔，结皮，缩孔等现象。常用的流平剂：芳烃、酮、硅酮树脂等组成的高沸点混合物；M=6000-20000，μ=4-12Pa.s(65℃)的聚丙烯酸酯类；DP=5-100,μ=0.001-0.1Pa.s(65℃)的聚二甲基硅氧烷树脂.催干剂：主要功能是加速油基漆氧化、聚合而干燥成膜。常用的催化剂是：环烷酸皂，的混合物，近年环烷酸钴在逐年增加。抗结皮剂：涂料在贮存或使用过程中，会因溶剂挥发或表面氧化而聚合成凝胶的现象称结皮。该现象可通过加入抗结皮剂解决。常用的抗结皮剂：甲乙酮，环己酮肟，丁醛肟等。二、涂料的生产程序涂料的生产可分为三大步骤：1）选定涂料配方2）涂料的生产3）性能检测1、涂料配方的确定：根据需要选择合适的涂料配方，主要是成膜物质的确定。注意：配方的可调整性是涂料生产的一大特点。2、涂料生产过程：特点：生产设备简单，通用性强。3、性能检测：参照国家标准，对产品形态，组成，贮存性能，施工性能，涂膜性能进行测定，判定是否是合格品种。三、涂料的发展趋势1）品种趋于多样化2）功能趋于人性化、功能化：如：防火，防绣，绝缘，导电涂料；3）工艺趋于零污染：水性涂料，固体分涂料；4）生产趋于自动化：生产检测、产品包装、计算机配漆、施工固化自动化等。§9.4重要的树脂涂料§9.4.1环氧树脂涂料一、性能：环氧树脂涂料是一种性能优良的涂料，目前主要作耐腐蚀涂料使用。主要特点：漆膜的黏结力强：可与界面形成强作用力或化学键；耐化学品性能、保色性能优良：固化后耐酸耐碱耐溶剂；电绝缘性能好：固化后电绝缘性能极佳；稳定性好：未固化前稳定不变质。不足点：1）户外耐侯性差，易粉化，失光；2）耐水性不好；3）双组分使用不方便；4）装饰性不突出。目前，主要用做优良的耐腐蚀涂料，用于化学工业，造船工业等，但较少用作高质量户外涂料和高装饰性涂料。二、环氧树脂涂料的类型按原料组成可分为：双酚A型环氧涂料；非双酚A型环氧；脂肪族环氧涂料.三、环氧树脂涂料的合成原理OH+CH3COCH3CH3CH3OHOH硫酸甲苯2（1）CH2CHCH3+Cl2CH2CHCH2ClHOClCH2CHCH2ClOHClNaOHOCH2Cl(2)CHOHCH2OCCH3CH3OCH2CHOHCH2OCH3CH3OHCH3CH3OHOCH2OH闭环CCH3CH3OCH2CHCH2ClOHOCH2CHCH2ClOHOCH2OCCH3CH3OCH2OCCH3CH3OHOH2CCH3CH3OHOH+OCH2Cl2OH开环OCH2Cl2、、、、、、(3)、、、、、、OCH2OCH3CH3OCH2CHOHCH2OCCH3CH3OCH2On四、环氧涂料的固化环氧树脂是热塑性树脂，必须外加固化剂才能成膜.常用的固化剂：有机胺，酸酐、二元酸，或合成树脂（聚酰胺树脂、酚醛树脂、醇酸树脂）等。固化机理：通过扩链和交联而生成网状高分子。胺类固化剂的用量：*******网状高分子.+NH2RNH2CH2CHOHONHRNHCH2CHOHOH2CCHOOH2CCHOO+W100g=MnE*五、环氧树脂涂料配方举例配方1：聚酰胺固化环氧树脂涂料（天蓝色磁漆）.组分1：环氧树脂E2036.35硅油溶液（1%）0.5溶剂（丁醇30%+二甲苯70%）36.35酞菁蓝0.4钛白粉（金红石型）26.40组分2：聚酰胺树脂（胺值200）20.0溶剂（丁醇30%+二甲苯70%）20.0§9.4.2丙烯酸树脂涂料一、性能：丙烯酸树脂是由丙烯酸、甲基丙烯酸及其衍生物共聚所得的树脂。丙烯酸涂料是以丙烯酸酯、苯乙烯为主体，同其它丙烯酸酯衍生物共聚所得的丙烯酸树脂制得的热塑性、热固性（体系中加入反应性基团如羧基、羟基、酸酐）树脂涂料或辐射涂料。二、特点：耐侯、耐光、耐热、耐腐蚀性好。漆膜丰满，保色保光性强，而且色浅，常作为装饰性涂料使用，广泛应用与航天航空，家电，仪器设备，道路桥梁，交通工具等方面。三、丙烯酸树脂的合成:CH2COOH+CH2COORk+CH2引发剂CH2HCCOOHCH2HCCOORCH2CHIInmknm常用单体：丙烯酸、甲基丙烯酸酯、丙烯酸胺、顺酐、丙烯腈、苯乙烯等，可根据需要进行选用。常用的引发剂：AIBN、BPO。四、典型配方配方1：热塑性丙烯酸树脂清漆：组分：用量丙烯酸树脂溶液30.00硝酸纤维素（含醇30%）21.40二丁酯3.00二辛酯3.00醋酸丁酯25.00乙醇7.60甲苯10.00配方2：热塑性丙烯酸树脂磁漆：组分：用量丙烯酸树脂溶液8.00过氯乙烯树脂5.80二丁酯1.60钛白（金红石型）8.00醋酸丁酯7.20丙酮6.50甲苯22.30§9.4.3聚氨酯树脂涂料一、定义：用异腈酸酯或其反应物为原料的涂料统称为聚氨酯树脂涂料。二、聚氨酯树脂涂料的性能特点：物理机械性能好：涂膜坚硬、柔韧、光亮、丰满、耐磨、附着力强、装饰性强；耐腐蚀性能优异：漆膜耐油、耐酸、耐化学品性能好；电气性能好：宜做漆包线漆和其他电绝缘漆；可室温固化或加热固化，使用范围广能和多种树脂混溶，混配性好不足点：（1）成本高（2）游离的异腈酸有毒（3）施工技术性强。三、常用的多异腈酸酯甲苯二异腈酸酯（TDI）二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）CH3混酸CH3NO2NO2[H]CH3NH2NH2COCl2CH3NCONCO硝化NO2[H]NH2COHHCH2NCONCOCOCl2CH2NH2NH2萘-1，5-二异氰酸酯（NDI）己二异腈酸酯（HDI）COCl2(CH2)6H2NNH2(CH2)6O=C=NN=C=O+HNO3NO2NO2NH2NH2NCONCOH2COCl2四、聚氨酯涂料常用的溶剂：醋酸丁酯、醋酸乙酯、醋酸溶纤剂、二甲苯、环己酮等。对溶剂的要求：1）对PU溶解性好；2）不与-N=C=O反应；3）不影响PU的活性五、催化剂（固化剂）作用：提高固化速度常用的催化剂：1、叔胺、三乙烯二胺、甲基二乙醇胺2、有机金属盐：二丁基二月桂酸锡、环烷酸钴等3、有机磷：三丁基磷。六、聚氨酯的合成原理1）由多异氰酯和多元醇反应制得：CH3NCONCO+OHROHCH3NHCOOROHNCO2）聚氨酯预聚体的合成-NCO/-OH1,异氰酸基封端，储存稳定性差。RNHCOOR1OCNCONHORNCO[]nNCORNCO+ROHOH(n+1)n-NCO/-OH1，羟基封端，储存稳定性好，但使用时需加MDI，故毒性较大。NCORNCO+R1OHOHn(n+1)[]nRNHCOOR1OHOHR1OCOONH七、聚氨酯的成膜机理异腈酸酯涂料的固化成膜主要靠-N=C=O与活泼氢的反应而交联成膜。与水的扩链交联成膜：NCORNHCOOCONHRNCO+OH2NCORNHCOOCONHRNHCONHRNHCOOCONHRNCO+CO22单组分潮湿固化型聚氨酯涂料。与二元醇的扩链交联成膜NCORNHCOOCONHRNCO+2OHR1OHNCORNHCOOCONHRNHCOOR1NHRNHCOOCONHRNCOCOO双组分聚氨酯涂料。RNCO+PhOHNHRCOOPh封端型聚氨酯涂料（单组分烘烤型）的交联成膜八、聚氨酯涂料及其应用按结构和组成聚氨酯涂料可分为：1）氨酯油涂料2）湿固化涂料3）封闭型涂料4）双组分涂料5）催化固化型涂料1、氨酯油涂料：干性油和多元醇的醇解产物与TDI的反应产物称氨酯油涂料。特点：1）分子中不含活性-NCO，涂膜的固化靠干油性中的双键在环烷钴等催化下氧化聚合成膜；2）漆膜