第9章涂料品種與選用13.12

第九章涂料品種與選用

§9-1反應(yīng)性涂料§9-2揮發(fā)性涂料§9-3環(huán)境友好涂料

一、高固體分涂料二、水性涂料三、粉末涂料四、輻射固化涂料§9-4涂料選用第九章涂料品種與選用

§9-1反應(yīng)性涂料一、酚醛樹(shù)脂涂料 二、環(huán)氧樹(shù)脂涂料 三、醇酸樹(shù)脂和聚酯涂料 四、氨基樹(shù)脂涂料 五、聚氨酯涂料 六、丙烯酸樹(shù)脂涂料 七、氟樹(shù)脂涂料 八、有機(jī)硅樹(shù)脂涂料在成膜過(guò)程中伴有化學(xué)反應(yīng)，一般均形成網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，成膜物相當(dāng)于熱固型聚合物．第九章涂料品種與選用

§9-1揮發(fā)性涂料一、揮發(fā)性涂料類型與特性共同點(diǎn)是制造工藝很相似，即混和溶劑將一種或幾種樹(shù)脂溶解，然后加入幾種助劑，攪勻、過(guò)濾、包裝，即得清漆；若中途加入各種顏填料，研磨分散均勻，即制得色漆。成膜過(guò)程僅僅是溶劑揮發(fā)，聚合物未發(fā)生任何化學(xué)反應(yīng)，成膜物是熱塑型聚合物，如硝基漆、氯化橡膠漆等。第十二章涂料品種與選用

§9-1揮發(fā)性涂料一、揮發(fā)性涂料類型與特性二、揮發(fā)性涂料缺點(diǎn)及改進(jìn)揮發(fā)性涂料存在著突出缺點(diǎn)：固體分低，溶劑量大，且都是價(jià)格偏高的真溶劑，成本高，涂料施工后，溶劑揮發(fā)，造成環(huán)境污染；黏度小，只適合噴涂，噴涂道數(shù)多，工程量大；有些品種原料難得，如過(guò)氯乙烯，利潤(rùn)低，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家較少這類有機(jī)揮發(fā)性涂料研究進(jìn)展緩慢，改進(jìn)方法主要集中在提高涂料固體份，發(fā)展厚漿型，非水分散型和水性涂料?！?-3環(huán)境友好涂料現(xiàn)代涂料要求VOC低,降低溶劑量，發(fā)展高固體份涂料，是涂料研究的重要方向

一般溶劑型熱固性涂料，固含量40%-60%

高固體份涂料,固含量60%-80%

高PVC值底漆，一般50%

低PVC值面漆或清漆＞75%

固含量高，粘度也高，不利施工，為降低粘度，只有降低分子量<2000)，但分子量太低，引起涂膜性能下降，要找到一個(gè)平衡有必要分析樹(shù)脂分子量，分子量分布，官能團(tuán)含量及分布等對(duì)涂料粘度的影響。一、高固體份涂料----（P140）1、分子量和分子量分布對(duì)粘度的影響k和x為體系有關(guān)常數(shù)。X：1-2舉例，若Mn=1000低聚物(1)若PDI是1，則Mw=1,η=1Pa.s,

如果x=1，則lgk=-3;(2)若PDI是3，則Mw=3000,得

η=3Pa.s?？梢?jiàn)：分子量分布PDI變大，粘度明顯變大。

2、玻璃化溫度與官能團(tuán)對(duì)粘度的影響低分子量聚合物都要有足夠官能團(tuán)，以便在成膜時(shí)形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

分子量愈低，活性官能團(tuán)的量必然愈多，Tg和粘度增加同時(shí)交聯(lián)時(shí)交聯(lián)劑用量也會(huì)增多，漆料揮發(fā)性也會(huì)增強(qiáng)。3、漆膜形成中的有關(guān)問(wèn)題（1）官能團(tuán)含量及其分布不帶官能團(tuán)的分子相當(dāng)于“增塑劑”或“溶劑”，影響漆膜機(jī)械性能，也可能造成漆膜弊病。要盡量保證每個(gè)低聚物分子中至少有2個(gè)官能團(tuán)，但并不容易做到。保證官能團(tuán)均勻分布對(duì)高固體份涂料用樹(shù)脂來(lái)說(shuō)非常重要。具體方法見(jiàn)P260。二、水性涂料--安全、成本低、環(huán)保

P142以水為溶劑或分散介質(zhì)的涂料，涂料樹(shù)脂水性化三個(gè)途徑①分子鏈引入陽(yáng)離子或陰離子基團(tuán)，有水溶性或增溶分散性②分子鏈引入強(qiáng)親水基團(tuán)（如羧基、羥基、醚基、氨基、酰胺基等），自乳化分散于水中③外加乳化劑，乳液聚合或樹(shù)脂強(qiáng)制乳化形成水分散乳液?；驇追N方法并用，提高樹(shù)脂水分散液穩(wěn)定性。水性涂料有：①水溶性；②膠束分散型；③乳液等三種。

二、水性涂料--安全、成本低、環(huán)保

1、水性涂料特點(diǎn)：（與溶劑性涂料比）①僅含百分之幾助溶劑或成膜助劑，大氣污染低，避免溶劑漆易燃易爆危險(xiǎn)性；節(jié)省大量石油資源，涂裝工具可水清洗，不用溶劑清洗。②涂膜均勻平整，展平性好。電泳涂膜在內(nèi)腔、焊縫、邊角部位都有較厚涂膜，整體防銹性良好；可在潮濕表面施工，對(duì)底材表面適應(yīng)性好，附著力強(qiáng)。水性涂料具體可分成；乳膠漆、自干水性漆、烘干型水性漆、電泳漆和自泳漆等幾類二、水性涂料--安全、成本低、環(huán)保

2、

一般制備方法選用一種可與水混溶有機(jī)溶劑為共溶劑，聚合或反應(yīng)得到含羧基(或氨基)的高濃度聚合物(酸值40-60)→在聚合物中加入胺(或羧酸)將聚合物中和成鹽→加水稀釋得到“水溶性”樹(shù)脂。

胺的選擇非常重要，會(huì)影響分散體系穩(wěn)定性，貯存穩(wěn)定性與固化反應(yīng)。一般水性涂料都用氨基樹(shù)脂為固化劑，并用酸為催化劑，水分散性樹(shù)脂中生成的銨鹽可作為潛催化劑，在高溫下NR3可揮發(fā)，酸產(chǎn)生催化作用。P1631、水性涂料特點(diǎn)二、水性涂料--安全、成本低、環(huán)保

1、水性涂料特點(diǎn)2、一般制備方法

①穩(wěn)定性差，有的耐水性差；②烘烤型能耗大，自干型涂料干燥慢；③表面污物易使涂膜產(chǎn)生縮孔；④涂料的施工管理要求較嚴(yán)。建筑乳膠涂料是產(chǎn)量最大的涂料品種，工業(yè)化大批量涂底漆已全部被電泳漆所代替，水性浸漆、水性中涂及水性底色漆等已經(jīng)在汽車行業(yè)得到了成功應(yīng)用；高品質(zhì)的汽車用水性面漆在國(guó)外巳進(jìn)入試用階段；現(xiàn)場(chǎng)施工的水性重防腐蝕涂料研究也取得了一定的進(jìn)展，并顯示出很大的潛力和更大的實(shí)際意義。3、水性涂料存在主要問(wèn)題

4、水稀釋性涂料有關(guān)問(wèn)題用水作溶劑也帶來(lái)一些困難和以下問(wèn)題：

水反應(yīng)性強(qiáng)，極性大、表面張力高、熱容大、揮發(fā)慢、揮發(fā)受相對(duì)濕度影響等。（1）水可稀釋性涂料成膜過(guò)程中的氣泡問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重。上層揮發(fā)，Tg上升，下層不易揮發(fā)，T升高，形成氣泡，若沖出，不能流平，留下缺陷。解決辦法①

延長(zhǎng)進(jìn)烘箱前的干燥時(shí)間；②

烘箱中烘道加長(zhǎng)并分成不同溫區(qū)；③控制漆膜厚度；④

控制胺的揮發(fā)速度(控制交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生速度)；⑤

防止涂料中夾帶氣體，使用涂料前要靜置；⑥使用高溫固化的氨基樹(shù)脂；⑦

樹(shù)脂的玻璃化溫度不宜過(guò)高；⑧

選擇揮發(fā)較慢的共溶劑。

2、水稀釋性涂料有關(guān)問(wèn)題用水作溶劑也帶來(lái)一些困難和以下問(wèn)題：

水反應(yīng)性強(qiáng)，極性大、表面張力高、熱容大、揮發(fā)慢、揮發(fā)受相對(duì)濕度影響等。說(shuō)明胺固化環(huán)氧樹(shù)脂漆面易泛白的原因及解決方法（1)用雙組分胺固化體系時(shí)，經(jīng)常由于胺吸收空氣中的二氧化碳，生成無(wú)反應(yīng)性的胺的碳酸鹽，在表面形成白霜（因折光指數(shù)不同），伯胺特別容易發(fā)生成鹽反應(yīng)。

(2）解決方法：可將胺和環(huán)氧樹(shù)脂混合放置1h后再用，使其部分發(fā)生反應(yīng)，消除伯胺，這樣可降低胺的吸水性。配方中最好盡量少直接使用伯胺。

（2）水可稀釋性涂料的起皺問(wèn)題水性涂料使用不當(dāng)，表面發(fā)皺，光澤變差現(xiàn)象。原因漆膜內(nèi)層固化前，表層先已部分固化→當(dāng)內(nèi)層因固化而發(fā)生收縮時(shí)→表面不能流動(dòng)→引起細(xì)小皺紋。這和胺的選擇有關(guān)，如胺在表層揮發(fā)很快，表層基本無(wú)胺，交聯(lián)劑

(如MF樹(shù)脂)可和活性基團(tuán)發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成較硬漆膜，但內(nèi)層依然有胺存在，抑制交聯(lián)反應(yīng)進(jìn)行，只有當(dāng)內(nèi)層胺緩慢地?cái)U(kuò)散到表面揮發(fā)后，才可進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)。一般三乙胺可引起較嚴(yán)重的發(fā)皺，二甲氨基乙醇次之，乙基嗎琳為最好

其原因：三乙胺是強(qiáng)堿，揮發(fā)件很好，沸點(diǎn)低(90oC，在表面揮發(fā)很快，但因堿性強(qiáng)，從內(nèi)部克服羧基的阻力向表層擴(kuò)散速度很慢，因此表層和內(nèi)層胺的分布不均勻。乙基嗎啉堿性較弱，但揮發(fā)慢，沸點(diǎn)高(139oC)。因此擴(kuò)散速度快，而在表面的逃逸速度慢，兩者結(jié)合可使胺在涂層中分布較為均勻，因此內(nèi)外層固化速度可相當(dāng)。三、粉末涂料(一)粉末涂料的制備(二)粉末涂料的涂裝(三)粉末涂料種類與應(yīng)用(四)粉末涂料發(fā)展動(dòng)向

粉末涂料是一種含100%固體份涂料，具有無(wú)溶劑、低污染、節(jié)省能源和資源、且涂裝效率高，保護(hù)和裝飾綜合性能好等優(yōu)勢(shì)，受到世界各國(guó)的重視。

主要用于金屬器件涂裝，現(xiàn)已廣泛用于家用電器、儀器儀表、汽車部件、輸油管道等各個(gè)方面，是發(fā)展很快的一種涂料。三、粉末涂料（一）粉末涂料的制備

由各種聚合物、顏料、助劑等混合后粉碎加工而成的，設(shè)備和塑料加工設(shè)備相近。熔融混合擠出最為關(guān)鍵，物料在擠出機(jī)內(nèi)要經(jīng)受進(jìn)料、壓縮、塑化、混合、分散諸階段。在擠出機(jī)充分混煉，但不能發(fā)生局部固化反應(yīng)1．配料2．預(yù)混合3．計(jì)量4熔融混合擠出5．冷卻粗粉碎6．細(xì)粉碎7．過(guò)篩、包裝粉末涂料制備工藝流程（二）粉末涂料的涂裝

粉末涂料分為熱塑性和熱固性兩大類。通過(guò)熱熔成膜1其涂裝兩個(gè)要點(diǎn)是：①如何使粉末分散和附著在被涂物表面，②是如何使它成膜。涂裝方法主要可分為兩大類，

(A)粉末熔融涂裝法

(B)靜電粉末涂裝法根據(jù)具體粉末分散的方法又可分

噴射法、流化床法散布法

（二）粉末涂料的涂裝

(1)噴射法---應(yīng)用最廣的方法粉末通過(guò)特制噴槍獲得很高負(fù)電荷，被涂物接地，可吸附帶電粉末，粉末粘附于被涂物上，取出放在烘箱內(nèi)熱熔固化成膜⑵流化床浸漬法和靜電噴涂法粉末裝入多孔底板的槽中，壓縮空氣從下吹動(dòng)，粉末漂浮起來(lái)呈流動(dòng)狀態(tài)(稱流化床)，被涂物預(yù)熱到粉末熔點(diǎn)以上并浸入槽中，粉末被熔融附著在被涂物上。取出被涂物，再經(jīng)烘烤，冷卻即成漆膜，漆膜很厚

（3）熔融噴涂法

粉末涂料靠壓縮空氣從熔射機(jī)的噴嘴中央噴出，靠噴嘴外圍吹出氧氣和液化氣燃燒火焰而變成熔融狀態(tài)，噴射并附著到被涂物表面，冷卻至常溫即形成漆膜，用于熱塑性涂料的涂裝，可不經(jīng)后烘烤，適用于整件烘烤有困難的大型工件和熱容量大的物件涂裝

⑸散布法最簡(jiǎn)單涂布方法，將被涂物預(yù)熱，將粉散于其上，然后加熱成均勻薄膜，可用于連續(xù)的金屬板、織物的涂布粉

（三）粉末涂料種類與應(yīng)用

分為熱塑性和熱固性兩大類。熱塑性粉末涂料發(fā)展很早，在l950年，首先將聚乙烯粉末用火焰噴涂法成功地涂裝在金屬表面上，50年代后期又發(fā)展了熱固性粉末涂料，粉末涂料是通過(guò)熱熔成膜的．粉末涂料生產(chǎn)成本中，原材料消耗約占60%--65%，主要包括樹(shù)脂、固化劑、顏料、填料和助劑等，其中樹(shù)脂和固化劑是最重要的成膜物質(zhì)。五大類熱塑性和熱固性粉末涂料特點(diǎn)與用途見(jiàn)下表表1五大類熱固性粉末涂料特點(diǎn)與用途

類型特點(diǎn)用途1環(huán)氧防腐性能和機(jī)械性能良好、耐化學(xué)品和耐水性能優(yōu)異但耐候性差，易失光和泛黃管道、鋼筋、鑄件、電絕緣件以及室內(nèi)建筑構(gòu)件2環(huán)氧/聚酯綜合性能，耐熱性能良好靜電吸附性能很好家用電器、金屬構(gòu)件、建筑內(nèi)部金屬構(gòu)件以及金屬家具（消耗量最大、應(yīng)用最廣）3聚酯/TGIC耐候性極佳，優(yōu)異的耐久性、耐熱性、耐腐蝕性和抗粉化性能，室外建筑構(gòu)件、汽車零部件、機(jī)械及家用電器等。4聚酯/IPDI(聚氨酯）機(jī)械性能良好，耐熱性能和耐候性能很好，金屬家具、戶外建筑構(gòu)件和家用電器等方面。5丙烯酸類耐化學(xué)腐蝕性和戶外保光、保色性優(yōu)良，機(jī)械性能良好可內(nèi)用也可外用，汽車罩光面漆樹(shù)脂體系固化劑類型環(huán)氧胺或酚類環(huán)氧/羧基官能聚酯聚酯(羧基官能團(tuán))TGIC和HAA聚酯(羥基官能團(tuán))IPDI丙烯酸樹(shù)脂(用甲基丙烯酸縮水甘油酯官能化)十二烷酸、聚酐類、羧基封端聚酯

TGIC:異氰尿酸三縮水甘油酯；HAA：β-羥基烷基酰胺

IPDI：異佛爾酮二異氰酸酯。粉末涂料常用樹(shù)脂和固化劑粉末涂料是一種含100%固體份涂料，具有無(wú)溶劑、低污染、節(jié)省能源和資源、且涂裝效率高，保護(hù)和裝飾綜合性能好等優(yōu)勢(shì)，受到世界各國(guó)的重視。粉末涂料在世界涂料市場(chǎng)中所占比例越來(lái)越大。Howard曾預(yù)測(cè)2000--2010年世界工業(yè)涂料類型與產(chǎn)品.

2010年電泳涂料、水性涂料、反應(yīng)型涂料和粉末涂料將成為世界環(huán)保型工業(yè)涂料的四大支柱產(chǎn)品。預(yù)示世界工業(yè)涂料將向無(wú)污染、環(huán)保型涂料方向發(fā)展。其中省能源、低污染的粉末涂料代表著涂料工業(yè)的發(fā)展方向（四）粉末涂料的發(fā)展2000--2010年世界工業(yè)涂料類型與產(chǎn)品%

涂料類型

2000年2005年2010年低固體分溶劑涂料

30.5

15.0

7.0高固體分涂料

12.0

10.0

8.5電泳涂料

10.0

15.0

17.0水性涂料

16.0

19.0

22.5反應(yīng)型涂料

15.0

16.5

17.5粉末涂料

12.0

17.0

20.0紫外/電子線固化涂料

4.5

6.5

7.5低溫固化:使粉末涂料能適應(yīng)于熱敏性材料的涂裝，

更好地與溶劑型涂料接軌;

薄膜化:

可用于厚度為30微米的連續(xù)涂層，以占領(lǐng)更多

的溶劑型涂料市場(chǎng);

功能化:

主要包括重防腐型、耐高溫型、耐候型、阻燃型、

導(dǎo)電型等被涂物,提供特殊保護(hù)和裝飾功能

專用化:

汽車、預(yù)涂鋼板等專用粉末涂料;美術(shù)型，開(kāi)

發(fā)無(wú)光、高光、高鮮艷性、金屬閃光，以及

遮蓋粗質(zhì)底材的花紋粉末涂料。未來(lái)幾年粉末涂料發(fā)展方向:

此外,研究開(kāi)發(fā)新型固化劑在聚酯/TGIC粉末涂料中，以HAA(羥基酰胺)，四甲氧甲基甘脲和低環(huán)氧化合物代替有毒的TGIC固化劑。在聚酯/IPDI粉末涂料中，以無(wú)封閉劑的新型固化劑代替以已內(nèi)酰胺作封閉的IPDI固化劑。在環(huán)氧粉末涂料中，開(kāi)發(fā)新型固化劑和促進(jìn)劑，如咪唑金屬鉻合物，使粉末涂料向低溫固化和多品種方向發(fā)展。

四、輻射固化涂料1、光固化涂料一般用紫外光作為漆膜固化的能源，它是一種幾乎無(wú)溶劑的涂料，它具有節(jié)省能源，減輕空氣污染，固化速度快，占地少，適于自動(dòng)化流水線涂節(jié)等的特點(diǎn)，特別適用于不能受熱的基材的涂裝，它的應(yīng)用范圍很廣，發(fā)展很快。輻射固化涂料包括光固化涂料和電子束固化涂料(高能射線)2、光固化涂料中顏料的影響3、光敏涂料中的光引發(fā)劑濃度4、光固化涂料的應(yīng)用五、特種功能型涂料特種涂料是指具有除防護(hù)和裝飾性之外的特殊功能的專用涂料。如：防火涂料、防污涂料、偽裝涂料、