精細(xì)化工概論課件涂料

第八章涂料

8.1概述8.2按劑型分類的重要涂料8.3按成膜物質(zhì)分類的重要涂料8.4涂膜性能測試8.5涂料的施工與應(yīng)用8.6涂料的發(fā)展趨勢8.1概述8.1.1涂料的組成

成膜物質(zhì)

顏料

溶劑

助劑

8.1.2涂料的命名和分類表征

1234第六章涂料8.1概述涂料又叫油漆，是一種涂覆在物體表面并能形成牢固附著的連續(xù)薄膜的配套性工程材料。目前世界涂料生產(chǎn)量非常大，已形成醇酸、丙烯酸、乙烯、環(huán)氧、聚氨酯為主體的五大系列。涂料的作用：（1）保護(hù)作用金屬、木材等材料長期暴露在空氣中，會受到水分、氣體、紫外線和微生物等的侵蝕，涂料可以延長使用期限，因?yàn)橥苛掀崮つ芊乐共牧夏p和隔絕外界的有害影響。（2）裝飾作用如鐘表、暖瓶等必須用涂料裝飾，不但美觀而且可以用水或其他脂類大光擦洗。（3)色彩標(biāo)志應(yīng)用涂料作標(biāo)志的色彩在國際上已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。（4）特殊用途涂料作用原理：涂料物質(zhì)具有一定的粘結(jié)力和內(nèi)聚力，當(dāng)涂料涂在基質(zhì)的表面形成涂膜后，隨著時(shí)間的延長，涂料固化。固化過程，一種是物理過程，由于溶劑和水的蒸發(fā)得到干硬的涂膜即物理機(jī)理干燥；另一種化學(xué)固化，涂料和空氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生游離基并引起聚合反應(yīng)從而得到交鏈涂膜。8.1.1涂料的組成雖然涂料的種類繁多，作用各不相同，但其組成成分，按照功能劃分可歸納為四類：成膜物質(zhì)、顏料、溶劑和助劑。根據(jù)狀態(tài)的不同可分為：無溶劑漆、水性漆、溶劑漆。成膜物質(zhì)成膜物質(zhì)具有能粘著于物面形成膜的能力，使涂料的基礎(chǔ)。主要原料：油脂、天然樹脂、天然高分子化合物加工產(chǎn)品和合成樹脂。油脂用于涂料的主要是植物油，其主要組成是甘油三脂肪酸酯。油脂中常見的飽和脂肪酸有硬脂酸、軟脂酸等、不飽和脂肪酸有油酸、亞油酸、亞麻油酸等。含有雙鍵較多的油脂，涂成薄膜后，在空氣中逐漸轉(zhuǎn)化成干膜，這個(gè)過程稱為油的干燥。根據(jù)油的干燥性質(zhì)，可分為干性油、半干性油和不干性油三類。甘油三酸酯的平均雙鍵數(shù)大于6，為干性油；4-6之間為半干性油，較長時(shí)間成膜，小于4為不干性油，不成膜。工業(yè)上常用碘值，來區(qū)分油類的干燥性能。碘值即是100g油所能吸收的碘的克數(shù)，來測定有的不飽和度。碘值越大，成膜時(shí)間越短。

（2）天然樹脂和天然高分子化合物加工產(chǎn)物A、松香及其衍生物松香的主要組成為樹脂酸，主要是松香酸，由于松香的軟化點(diǎn)較低，涂膜容易發(fā)粘，一般在涂膜中使用松香的衍生物，比如石灰松香以及松香甘油酸酯等，與松香酸相比，其衍生物與干性油熬煉制得的涂料硬度、光澤和耐水性方面都較好。B、纖維素衍生物這是由天然纖維素經(jīng)過化學(xué)處理生成的纖維素酯或醚，主要是硝酸纖維素酯，這類纖維素酯干燥迅速、涂膜的光澤較好，是一種廣泛使用的裝飾性能好的涂料。其他還有醋酸纖維素、芐基纖維素等。(3)合成樹脂

隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，油脂和天然樹脂不能滿足對涂料提出的更新更高要求，合成樹脂工業(yè)的興起和發(fā)展為涂料工業(yè)提供了廣闊的新型原料來源。它通常是無定型半固體或固體聚合物，具有較大的分子量，目前在成膜物質(zhì)涂料中占主導(dǎo)地位。顏料（1）體質(zhì)顏料又叫做填料，是基本上沒有遮蓋力和著色力的白色或無色粉末，折光率與基料相近，不能添加色彩，可以增加涂抹的厚度和體質(zhì)，提高涂料的物理化學(xué)特性，常用的是重晶石粉、滑石粉、沉淀硫酸鋇等。顏料(2)防銹顏料它的防銹機(jī)理:1、物理防銹顏料，它們本身具有化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定的特點(diǎn)，借助其細(xì)微顆粒的填充，可提高涂膜的致密度，如顏料顆粒成片狀，可降低涂膜的可滲透性，阻止陽光和水的透入，其防銹作用，這類的物質(zhì)有氧化鐵紅，云母氧化鐵、氧化鋅等。2、化學(xué)防銹顏料借助于電化學(xué)的作用，或者形成阻蝕性絡(luò)合物等達(dá)到防銹的效果，這類顏料有偏硼酸鋇、鉻酸鋅、鋅鉻黃等。溶劑

在涂料中使用溶劑，為的是降低成膜物質(zhì)的粘稠度，以便于施工得到均勻而連續(xù)的涂膜，一般最后揮發(fā)掉。溶劑分為：（1）真溶劑：能溶解高聚物，即成膜物質(zhì)，一般有乙酸乙酯、丙酮、乙酸戊酯、環(huán)己酮。（2）助溶劑：與真溶劑混合，有溶解力，影響油漆性能，一般有乙醇、丁醇。（3）稀釋劑：無溶解和助溶作用，與真溶劑和助溶劑混合降低成本。一般有苯，甲苯。3助劑助劑通常按照功效和命名來區(qū)分，舉例來講：（1）催干劑又叫干燥劑。它對干性油的吸氧、聚合起催化作用，凡是主要通過油類的氧化聚合作用干燥成膜的涂料產(chǎn)品，都用催干劑來縮短干燥成膜的時(shí)間，主要是金屬的有機(jī)酸皂類。（2）增塑劑它的主要作用是增加涂膜的柔韌性、彈性和附著力，作為增塑劑，要與成膜物質(zhì)有良好的相容性，成膜后不滲出、不析出，不易揮發(fā)，長期保持增塑作用。（3）潤濕劑和分散劑潤濕劑降低液體和固體表面之間的界面張力，分散劑能促進(jìn)固體粒子在液體中的懸浮，使分散體系穩(wěn)定，主要是表面活性劑。48.1.2涂料的命名和分類表征VOC(VolatileOrganicCompound)是定量表征涂料產(chǎn)品中有機(jī)溶劑使用，定義為每升漆固體成分所含的溶劑的質(zhì)量，單位為g/l。涂料的全名=顏料或顏色名稱+成膜物質(zhì)名稱+基本名稱比如紅醇酸磁漆紅色是顏色名稱，醇酸是成膜物質(zhì)，磁漆為基本名稱。涂料的型號由成膜物質(zhì)、基本名稱、序號三部分組成。比如C04-2，C表示成膜物質(zhì)是醇酸樹脂，04代表基本名稱磁漆，2是序號。8.1.2涂料的命名和分類表征組成中沒有加顏料和體質(zhì)顏料的透明體是清漆.加了顏料或體質(zhì)顏料的不透明體成為色漆（調(diào)和漆、底漆等）。加有大量體質(zhì)顏料的厚漿體稱為膩?zhàn)印oatingsmaketheworldcolorful

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8.2按劑型分類的重要涂料8.2.1溶劑型涂料溶劑型涂料包括顏料、高聚物和溶于溶劑的添加劑。溶劑有利于薄膜的生成，當(dāng)溶劑蒸發(fā)時(shí)，高聚體互相結(jié)合，形成較為平滑的連續(xù)的薄膜。8.2.2水性溶劑水性涂料是指其揮發(fā)部分的80%以上為水的涂料。包括有三大類：水溶性樹脂涂料、水乳化性涂料、水懸浮型涂料。

8.3按成膜物質(zhì)分類的重要涂料8.3.1醇酸樹脂涂料8.3.2丙烯酸樹脂涂料8.3.3聚氨酯樹脂涂料8.3.4環(huán)氧樹脂涂料8.3按成膜物質(zhì)分類的重要涂料8.3.1醇酸樹脂涂料原料：多元醇：乙二醇、新戊二醇、丙三醇、季戊四醇等多元酸：鄰苯二甲酸酐、間苯二甲酸、對苯二甲酸等脂肪酸（油）：豆油酸、亞麻油酸等8.3按成膜物質(zhì)分類的重要涂料8.3.1醇酸樹脂涂料典型的醇酸樹脂是由三甘油脂和甘油交換生成的混合物，然后與鄰苯二甲酸酐反應(yīng)得到一種近似線性的高分子，它的長鏈決定于混合物中甘油單酯和雙酯的比例。最常用的醇酸樹脂形式是由鄰苯二甲酸酐、妥爾油酸和甘油或季戊四醇合成的，油的長度不同醇酸樹脂的性質(zhì)也明顯不同。8.3.1醇酸樹脂涂料可分為：（1）長油醇酸樹脂組成接近于亞麻仁油?？捎糜谟衅浞绖?wù)或用于加強(qiáng)乳膠漆，油的長度約長，越難干燥。（2）中油醇酸樹脂易于涂刷，可用于噴漆或滾涂用漆。（3）短油醇酸樹脂主要用于產(chǎn)品的最后一道面漆。8.3.1醇酸樹脂涂料

醇酸樹脂不能直接施工在鍍鋅的表面，因?yàn)榇妓針渲c鋅反應(yīng)形成鋅皂，導(dǎo)致涂層失去附著力。醇酸樹脂的優(yōu)點(diǎn)：可提供較好的耐大氣老化、流平性、保色保光、耐磨和好的潤濕性。成本低，施工容易，有滲透和粘附能力。8.3.2丙烯酸樹脂涂料石油氣中的丙烯和異丁烯經(jīng)過氧化后得到丙烯酸和甲基丙烯酸。再制取一系列丙烯酸化合物。用丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或它們和乙烯型單體共聚制得的涂料即為丙烯酸樹脂涂料。特點(diǎn)：色澤清晰、豐滿、耐氣候、耐熱、耐腐蝕、附著力強(qiáng)等。我國建筑涂料使用最多的乳液品種就是乙酸乙烯酯-丙烯酸丁酯乳液。

8.3.2丙烯酸樹脂涂料

8.3.2丙烯酸樹脂涂料8.3.2丙烯酸樹脂涂料8.3.3聚氨酯樹脂涂料多異氰酸酯和多元醇單體在催化作用下加成聚合形成聚氨酯。在制備聚氨酯涂料時(shí)還需加入各種改性劑，穩(wěn)定劑。它可以與醇酸樹脂合并使用，容易固化，所需的溫度較低。8.3.4環(huán)氧樹脂涂料環(huán)氧樹脂涂料最常見的是以環(huán)氧氯丙烷和雙酚A為原料制得的環(huán)氧涂料。環(huán)氧樹脂和含羥基的樹脂交聯(lián)，形成環(huán)氧酚醛樹脂，環(huán)氧脲醛樹脂，可以作為罐頭內(nèi)壁涂層；當(dāng)環(huán)氧樹脂與含羧基酯的樹脂交聯(lián)，比如丙烯酸樹脂中加少量環(huán)氧樹脂進(jìn)行環(huán)氧基酯化，生成的樹脂可用于家具的涂層等。8.3.4環(huán)氧樹脂涂料8.3.4環(huán)氧樹脂涂料環(huán)氧基是環(huán)氧樹脂中的活性基團(tuán)，其含量多少直接影響樹脂的性質(zhì)。

環(huán)氧值：是指100克環(huán)氧樹脂中含有的環(huán)氧基摩爾數(shù)；環(huán)氧當(dāng)量：指含有一個(gè)摩爾環(huán)氧基的樹脂克數(shù)。8.4涂膜性能測試在涂料生產(chǎn)、使用過程中，質(zhì)量檢驗(yàn)是必不可少的重要環(huán)節(jié)。對于每一個(gè)新產(chǎn)品的出現(xiàn)，必須采用確定的檢驗(yàn)項(xiàng)目和檢驗(yàn)方法，真正反映該產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。涂料產(chǎn)品的檢驗(yàn)一般分為涂料用作涂飾之前，呈液態(tài)的性能檢查，包括透明度、顏色、相對密度、不揮發(fā)組分、細(xì)度、粘度、流變性、結(jié)皮性、儲存穩(wěn)定性等；涂料涂到物體表面上時(shí)的施工性能檢查，如流平性、打磨性、遮蓋力、使用量、干燥時(shí)間等；涂抹成膜后的涂膜質(zhì)量，如漆膜厚度、光澤、顏色、硬度、沖擊強(qiáng)度、柔韌性、附著力、耐洗刷性、耐黃變等。除了一般的質(zhì)量檢查之外，還需進(jìn)行一些專門的性能檢查，如耐氣候性的大氣曝曬和人工加速老化試驗(yàn)、測定防腐蝕漆的奶化工氣體和耐化學(xué)性能試驗(yàn)等等。8.5涂料的施工與應(yīng)用選擇合適的涂料，還要重視涂料的施工。（1）涂料的選用涂料的種類很多，性質(zhì)和用途各不相同。用途不同、材質(zhì)不同，使用的涂料也不同。如橋梁用漆要求防腐蝕性好，戶外要有耐久性；電器使用的涂料要求絕緣、抗電弧、耐熱；汽車上使用涂料要求耐磨、耐沖擊和耐汽油等；同時(shí)底漆、膩?zhàn)印⒚嫫帷⒄止馄岵荒軄y用。8.5涂料的施工與應(yīng)用選擇合適的涂料，還要重視涂料的施工。（2）材質(zhì)的影響施工時(shí)要注意材質(zhì)的表面處理，不同材質(zhì)的處理方法不同，金屬表面要脫脂、去銹、化學(xué)磷化；木材要干燥、漂白、加封閉劑；塑料用溶劑法去脫模劑，進(jìn)行粗糙處理。8.5涂料的施工與應(yīng)用（3）涂料的施工方法常用的方法有刷涂法、噴涂法、滾涂法、浸涂法、刮涂法等。涂料施工的程序如圖8.6涂料的發(fā)展趨勢發(fā)展涂料工業(yè)的4E原則，即

經(jīng)濟(jì)（Economy）效率(Efficiency)

生態(tài)（Ecology）能源(Energy)8.6涂料的發(fā)展趨勢（1）水性涂料其已經(jīng)替代了不少常用的溶劑型涂料，可用于金屬防腐蝕涂料、裝飾性涂料、木器涂料。開發(fā)水性無機(jī)富鋅涂料、水性聚氨酯涂料是水性涂料的發(fā)展方向。8.6涂料的發(fā)展趨勢（2）高固體組分涂料，與傳統(tǒng)的涂料相比，其固體分以質(zhì)量比不少于72%，可減少VOC。工業(yè)上用的高固體分涂料主要用的品種有環(huán)氧、不飽和聚酯、雙組分聚氨酯、氨基醇酸系列。外國公司制成固體分高達(dá)100%的聚氨酯涂料，各項(xiàng)性能均好，已成功運(yùn)用到飛機(jī)、汽車等的涂裝。8.6涂料的發(fā)展趨勢（3）粉末涂料

與其他傳統(tǒng)涂料相比優(yōu)點(diǎn)：1、不含有機(jī)溶劑，為100%成膜物，其能耗較水性涂料和高固體分涂料都低，節(jié)約資源、減少環(huán)境污染；2、可回收利用用過的噴涂粉末，提高利用率；3、可一次涂膜較厚，底面合一或厚涂，減少工序；4、具有優(yōu)異的防腐、抗沖擊性能。粉末涂料可分為熱塑性和熱固性兩種。它的發(fā)展方向：1、低溫固化，通過降低樹脂熔融的粘度、軟化電、增加樹脂官能團(tuán)提高交聯(lián)度、添加催化劑等手段實(shí)現(xiàn)，擴(kuò)大涂裝范圍，節(jié)約能源；2、薄膜化；3、功能化，功能性粉末涂料具有保護(hù)、裝飾作用，提高被涂物的使用壽命等；4、專用化；5、美術(shù)化等。（4）功能型涂料也叫特種涂料。A、長效防污涂料一般可分為有機(jī)錫聚合物型防污涂料和雙組分有機(jī)錫防污涂料。B、耐熱涂料國外正發(fā)展水溶性耐熱涂料有機(jī)硅樹脂和無機(jī)填料組成的涂料，在15固化時(shí)間為1小時(shí)，可在700下使用。C、防霉涂料通常是由乙烯樹脂涂料、油性涂料、酚醛樹脂涂料、鄰苯二甲酸樹脂涂料等常溫干燥型涂料中，添加具有殺菌作用或抑制霉菌生長作用的防霉劑而制成的涂料。（2）功能型涂料也叫特種涂料D、防火涂料

一類是發(fā)泡型防火涂料，另一類非發(fā)泡型防火涂料。發(fā)泡型防火涂料由碳化層形成劑、脫水劑、發(fā)泡劑、粘合劑和顏料組成。碳化化層形成劑有淀粉、葡萄糖碳水化合物和季戊四醇等多元醇；脫水劑有磷酸三聚氰胺等磷酸鹽；發(fā)泡劑有因受熱分解而產(chǎn)生阻燃性氣體的物質(zhì)，如尿素、三聚氰胺和雙氰胺等；粘合劑常用聚乙烯醇或乙酸乙烯乳液等熱塑性