涂料組成的概述

1、涂料組成的概述涂料組成的概述v一、涂料與涂裝一、涂料與涂裝v1、涂料（、涂料（coating） 以高分子材料為主體，以有機溶劑，水，空氣為分散介質(zhì)的多種物質(zhì)的混合物。完全以有機溶劑為分散介質(zhì)的涂料為溶劑型涂料；完全或主要以水為分散介質(zhì)的涂料稱為水性涂料；不含溶劑，即以空氣為分散介質(zhì)的涂料稱為粉末涂料。v2、涂裝、涂裝 將涂料均勻地涂布在基體表面并使之形成連續(xù)、致密涂膜的操作工藝。涂膜的質(zhì)量取決于所用涂裝材料（包括涂料、前處理液等），涂裝技術與設備和涂裝管理，三者相互聯(lián)系，相互影響，通常稱為涂裝三要素。v涂料對涂層來說只是半成品，最終產(chǎn)物應當是涂膜而不是涂涂料對涂層來說只是半成品，最終產(chǎn)物應當是

2、涂膜而不是涂料本身。料本身。 v3、涂料與涂裝的主要作用涂料與涂裝的主要作用 是保護金屬材料與非金屬材料不受環(huán)境的侵蝕，延長產(chǎn)品的使用壽命，以減少經(jīng)濟損失。具體來說，可表現(xiàn)出以下幾個作用。v3.1保護作用保護作用 涂料能在被涂物表面形成一層連續(xù)而均勻的薄膜，與周圍介質(zhì)隔絕，從而使物體表面避免受到大氣中的水分、氣體、微生物、紫外線等腐蝕，延長其使用壽命。v3.2裝飾作用裝飾作用 產(chǎn)品質(zhì)量是內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量的綜合。涂裝可賦予各種產(chǎn)品美麗的造型和外觀，改進產(chǎn)品外觀質(zhì)量，提高產(chǎn)品使用價值和商品價值的巨大作用。v3.3功能作用功能作用 涂料可作色彩廣告，利用不同色彩表示警告、安全、前進和停止等信號；在

3、各種管理、容器、機械設備的外表涂上各種色彩以便于識別操作。另外，涂裝還可形成一些特殊功能的涂層，如耐磨、耐熱、阻燃、導電、防靜電、熒光、防酶等涂層，使涂料發(fā)展成為功能性工程材料的一種，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮越來越重要的作用。v4、VOC（organic volatile compound） 涂料中含有的可揮發(fā)性有機化合物的含量。該值越高，涂料施工過程中，對環(huán)境的污染越嚴重，造成的資源浪費越多。v盡管溶劑型涂料VOC很高，但因其具有良好的施工特性、流平性、優(yōu)異的裝飾性和良好的配套性，目前用量仍很大，現(xiàn)就介紹其樹脂及相應特性。二、涂料的基本組成二、涂料的基本組成v涂料 v1、固體分 v1.1主要成膜物：

4、 樹脂v1.2次要成膜物： 顏料v1.3輔助成膜物：催干劑、潤滑劑、乳化劑、穩(wěn)定涂料劑、固化劑、和抗桔皮劑等 v2、揮發(fā)分 v2.1真溶劑v2.2助溶劑v2.3稀釋劑v每種涂料都由樹脂、顏料、稀料和輔助材料等組成。樹脂可單獨形成均勻的薄膜，也可以和顏料等物質(zhì)共同成膜，它們是涂料的基礎，對涂料的性能起決定作用，所以是涂料的主要成膜物；顏料和其他功能性助劑自身設有形成完整涂膜的能力，但能和主要成膜物一起參與成膜，并賦予涂膜色彩或其他功能，稱之為次要成膜物；涂料助劑，如流平劑、穩(wěn)定劑、催干劑、消泡劑、固化劑等，主要使涂料便于生產(chǎn)加工、儲存、施工或滿足成膜過程中某些特殊性能，它們的共同特點是用量小、作

5、用顯著，對涂料某一方面的性能起重要作用，稱其為輔助成膜物。主要成膜物，次要成膜物，輔助成膜物構成了涂膜，它們在涂料中的質(zhì)量分數(shù)稱為固體分含量。稀料對主要成膜物起溶解、分散等作用，并能調(diào)節(jié)涂料的施工性能和儲存安定性，該組分在涂料固化過程中完全發(fā)揮，因此又稱為揮發(fā)分。v漆膜的構成和作用漆膜的構成和作用電泳電泳防銹提高與鋼板的附著力提高底漆與面漆層間的附著力賦予平滑性防止面漆的吸收賦予美觀賦予機能名稱名稱涂裝的目的涂裝的目的中涂中涂面漆面漆v何謂“涂”和“烘”v“涂”和“烘”經(jīng)常在工作中描述到的涂膜結構和生產(chǎn)工藝，例如“二涂二烘”是指二次涂裝二次烘烤，即每層涂裝完，均要經(jīng)過烘烤后才能進行下工序涂裝。

6、v素色漆（二涂二烘）- 中涂-上涂v金屬漆（三涂二烘）- 中涂-面涂-清漆v珠光漆（四涂二烘）- 中涂-色漆-珠光漆-清漆v南京福特（三涂一烘）-中涂-面涂-清漆溶劑樹脂在完全固化后，漆膜中完全沒有溶劑和稀釋劑。分子的化學反應結束，形成固態(tài)的高聚物層。在固化過程中，隨著溶劑的蒸發(fā)，樹脂分子由于化學反應而互相逐漸結合。剛噴涂完后，顏料、樹脂、溶劑混合在一起。）反應型涂料的固化反應型涂料的固化干燥干燥v樹脂樹脂v涂料用樹脂經(jīng)歷過一系列的演變過程。最早應用的是植物油等天然樹脂，之后使用干燥迅速、硬度高的硝酸纖維素樹脂，為改善涂膜的光澤和豐滿度，在硝酸纖維素的基礎上加入了醇酸樹脂。隨著人工合成樹脂技術

7、的發(fā)展，又使用了烘烤交聯(lián)型醇酸樹脂和氨基樹脂、熱塑型丙烯酸樹脂和熱固型丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等。v1.1醇酸、聚酯樹脂醇酸、聚酯樹脂v醇酸樹脂是由多元醇、多元酸和一元酸（脂肪酸）酯化而成的樹脂。而由多元醇和多元酸酯化，不用脂肪酸改性的樹脂稱為聚酯樹脂。v1.2氨基樹脂氨基樹脂v氨基樹脂就是指一種含有氨基官能團的物料和醛類（主要是甲醛）反應，再次醇類改性，制得的能溶于有機溶劑的樹脂。例如：三聚氰胺甲醛樹脂、尿素甲醛樹脂等。氨基樹脂在涂料中廣泛用于醇酸（聚酯）樹脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等的交聯(lián)劑。v1.3丙烯酸樹脂丙烯酸樹脂v烯烴類樹脂在涂料上應用的很多，但使用最多、最重要的是丙烯酸樹脂。它是以丙烯

8、酸酯和苯乙烯為主的丙烯酸酯類單體為原料，在一定條件下合成的高聚物。v1.4環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂v是指含有環(huán)氧基團的高分子物。主要由環(huán)氧氯丙烷和雙酚A合成的。v顏料顏料v是有色涂料制造過程中必不可少的原料，它能使涂層具有一定的遮蓋能力，增加色彩和保護裝飾性能。不僅如此，顏料在涂層中阻擋了紫外線的穿透射入，很多顏料還具有吸收紫外線的功能，因此顏料也提高了涂層的抗老化作用，減弱了紫外線對成膜聚合物的降解作用，還能增強其涂膜本身的強度，增強了涂膜的耐久性、耐候性、耐磨性等性能。v顏料是一種微細粉末狀的有色物質(zhì)，它不溶于水或油的介質(zhì)，而能均勻地分散在介質(zhì)中，涂于物體表面形成帶色層，呈現(xiàn)一定的色彩。顏料應具有

9、適當?shù)恼谏w力、著色力、高分散度、鮮明的顏色和光穩(wěn)定性等。顏料與染料的區(qū)別在于染料可溶于介質(zhì)中，使被染物品全部染色。v2.1顏料的性質(zhì)顏料的性質(zhì)v2.1.1顏料的顏色顏料的顏色v 顏料的顏色，是顏料對白光組分選擇性吸收的結果。經(jīng)過選擇吸收，看起來好像著上了一種被它所吸收的余色的顏色。顏料的物理性質(zhì)如分散度，在一定限度內(nèi)也影響顏色，因為分散程度影響顏料的反射條件，一般粒徑越小，色調(diào)會越深，亮度會越大。v2.1.2遮蓋力遮蓋力v色漆的遮蓋力是指色漆涂飾在物體表面上，把被涂飾物的表面隱藏起來的能力。顏料的遮蓋力則是：色漆涂膜中的顏料能遮蓋起那承受涂膜的表面，使它不能透過涂膜而顯露的能力。v顏料和色漆基

10、料兩者折射率之差越大，顏料的遮蓋力顯得越強。v顏料的遮蓋力不僅取決于涂層反射光的光量，而且也取決于對射在涂層表面的光的吸收能力。v顏料的顆粒大小和分散度影響遮蓋力。顏料分散得好，使顆粒變小，反射的面積多了，因此遮蓋力增大。v2.1.3著色力著色力v 著色力是某一顏料與另一種顏料混合后形成顏色強弱的能力。v2.1.4吸油量吸油量v 顏料吸油量的大小和分散程度有關，但又不是分散程度單獨決定的。v2.1.5顆粒大小顆粒大小v 顏料顆粒的大小，不僅決定著顏料的特性，而且也決定著涂膜的質(zhì)量。在其他條件相同的情況下，顏料的色澤決定于其細度。細度的提高，加強顏料的主色調(diào)和亮度。v2.1.6耐光性耐光性v 所

11、有可見光譜對顏料的顏色都有影響，短波的光如紫光和紫外線影響更大。v2.2涂料中幾種重要的顏填料涂料中幾種重要的顏填料v2.2.1鈦白鈦白。鈦白的化學成份是二氧化鈦（TiO2）。它是白色顏料中最好的一種，白度純，不但具有很大的著色力和遮蓋力，而且在物化性能方面也很優(yōu)越的，能耐光、耐熱、耐稀酸、耐堿，所以它是涂料工業(yè)中制造白漆、淺色漆必不可少的主要原料。v2.2.2炭黑炭黑。炭黑的最重要因素，就是黑度和結構。黑度與炭黑粒徑有直接關系，粒徑越小，黑度越高。而結構是指原始粒子或多或少地聚集或融合成如海棉的較大的立體結構。這種結構的增加使得炭黑的分散成為涂料所用顏料中最為困難的。v2.2.3彩色的顏料彩

12、色的顏料。彩色顏料的種類非常之多，大致可分為有機顏料和無機顏料兩大類?，F(xiàn)行常用有機顏料，分子量較高，性能較好。無機顏料一般都有較好的遮蓋力，耐滲色，成本也相對較低，但有些無機顏料含有鉛、鉻等重金屬，在許多國家已禁止在涂料中使用。v目前金屬閃光涂料中越來越多地使用著透明顏料。顏料的透明性，從對顏料的傳統(tǒng)認識來講，不能算是優(yōu)點。然而金屬閃光涂料中，正是利用此類顏料的高著色力，來使涂膜著色，而又不會遮蓋金屬顏料，珠光顏料閃爍的金屬光澤。v2.2.4鋁粉顏料鋁粉顏料。鋁粉顏料是以高純度的鋁為原料，因此有許多金屬的特性。鋁粉顏料既不是球狀，也不是粒狀，而是極薄的鱗片狀鋁微粒，在涂膜中層層平行排列，在樹脂

13、的作用下，各層之間牢固結合，極大的延長了來自外部的氣體、水分、光線沿鱗片侵入及破壞涂膜的時間，使其保護作用優(yōu)于其他顏料，片狀鋁粉非常光亮，反射率可達80%，有很好的隔熱功能。v2.2.5珠光顏料珠光顏料。最主要的品種是由二氧化鈦包覆的鱗片狀云母，光線照射其上時，可發(fā)生干涉反射，部分波長的光線可強烈地反射，而一部分則主要是透射。在不同的部位，包覆膜的厚度不同，反射光和透射光的波長不同，因而顯示出不同的色調(diào)，可賦于涂膜以美麗的珠光色彩。v2.2.6超細二氧化鈦超細二氧化鈦。超細二氧化鈦是利用特殊的加工工藝，使原始粒徑控制在50nm以下。超細二氧化鈦具有優(yōu)異的防紫外線輔射的功能，作為透明性的紫外線吸

14、收劑，已經(jīng)被越來越多地用于配制化妝品（如防曬霜）。用于涂料工業(yè)的超細二氧化鈦顏料具有高透明度，均勻的粒徑和良好的分散性，與普通二氧化鈦呈現(xiàn)出完全不同的特殊性能。例如：其與鋁粉顏料配合使用于金屬底漆中，可以出現(xiàn)人們熟悉的隨角異色效應。當正面觀察時這類涂層時，所看到的是黃色，而當逐漸轉(zhuǎn)向側面的角度觀察時，涂膜的顏色則變成藍色的。除了這些特殊的色彩效果，由于能穩(wěn)定顏料分散體系以防止絮凝。超細二氧化鈦可以增加涂膜亮度。其原理是細小的二氧化鈦顆粒吸附在著色顏料的表面，從而使其產(chǎn)生靜電荷，提高了分散穩(wěn)定性，所形成的涂膜不但具有高光澤，而且提高了影像清晰度并具有吸收紫外線的功能。v2.2.7超細輕質(zhì)硫酸鋇超

15、細輕質(zhì)硫酸鋇。超細輕質(zhì)硫酸鋇和作為填料用的硫酸鋇相比，有顯著不同之處。首先它的粒徑很小，可以做到1um以下。在有光澤的涂料中加入后不致影響涂膜的光澤和霧影。它的加入，還會在白色或有色顏料的顆粒之間起到隔離作用，使顏料的顆粒保持一定距離，提高了顏料的效率。并具有極其優(yōu)良的分散性，能阻止涂料凝聚結塊，增加流動性 v3、溶劑、溶劑v溶劑是液態(tài)涂料的一個重要組成部分，它雖然是涂料中暫時存在的成分，施工涂布后會從涂膜中揮發(fā)出去，然而溶劑對涂料成膜質(zhì)量的影響是非常大的。溶劑的性質(zhì)極大地影響著涂膜的外觀與應用。v溶劑的選擇，首先要考慮的是溶解力和揮發(fā)速率兩個基本因素。在涂料里，溶劑必須溶解樹脂并降低其粘度，

16、這樣才能使用。揮發(fā)是涂料干燥過程的一部分，調(diào)整溶劑的揮發(fā)速率可以控制干燥過程中各個階段上的涂料粘度。涂料的初始粘度取決于樹脂的溶解力和溶劑的溶解力。干燥過程各個階段的粘度取決于溶劑的揮發(fā)速率。為了防止過分流動引發(fā)的流掛，初干階段，溶劑的揮發(fā)要相對地快，但是為了達到一定的流平和附著力，溶劑的揮發(fā)又必須要足夠慢，這里就存在一個平衡問題。 v3.3溶劑的其他特性參數(shù)溶劑的其他特性參數(shù)v1.閃點。閃點是用來表明溶劑在使用中的安全危險性，它是樣品受熱后，在其表面的蒸氣累計達到可燃燒濃度下的最低溫度。v2.電阻。電阻是指溶劑的導電能力高低。v3.密度。密度是單位體積溶劑的質(zhì)量。通常在說明密度時要說明對應的

17、溫度，因為液體的體積隨溫度的變化而膨脹或收縮，但其質(zhì)量并沒改變。 v4、助劑、助劑v現(xiàn)代社會對高質(zhì)量、高標準的涂料的性能要求，如光澤、保光耐候性、鮮映性、耐磨耗等方面，向涂料化學工程師提出了挑戰(zhàn)。涂料助劑的添加，可以改進涂料的生產(chǎn)工藝，提高涂料的質(zhì)量和賦予涂料特殊功能，改善涂料的施工性能。v涂料助劑種類已經(jīng)發(fā)展得多樣多種，作用也各不相同，依據(jù)助劑對涂膜和涂料的作用可以分為：v對涂料生產(chǎn)過程發(fā)生作用的助劑。對涂料生產(chǎn)過程發(fā)生作用的助劑。如：消泡劑、潤滑劑、分散劑。v對涂料儲存過程中發(fā)生作用的助劑。對涂料儲存過程中發(fā)生作用的助劑。如：防沉淀劑。 v在涂料施工成膜過程中發(fā)揮作用的助劑。在涂料施工成膜

18、過程中發(fā)揮作用的助劑。如：催干劑、固化劑、流平劑、表面控制劑、靜電調(diào)整劑。 v對涂膜性能產(chǎn)生影響的助劑。對涂膜性能產(chǎn)生影響的助劑。如：增塑劑、消光劑、防靜電劑、光穩(wěn)定劑、抗滑傷劑。v4.1消泡劑消泡劑v泡沫有時是很有用的，例如在泡沫滅火、泡沫塑料等方面。但在涂料生產(chǎn)和涂料的涂裝施工應用過程中，泡沫的形成會給操作帶來很大的困難。泡沫可以來自生產(chǎn)和應用的各個階段，諸如高速分散機、砂磨機、泵的輸送和液態(tài)涂料的施工階段，如空氣噴涂、刷涂等，通過使空氣介入至體系中形成的氣泡，導致生產(chǎn)時間延長和表面缺陷。v為了消除氣泡，上述的穩(wěn)定效果必須通過加入消泡劑避免，作為消泡劑應具備一種或更多下列性能：v破壞氣泡結

19、構消除已生成的氣泡。破壞氣泡結構消除已生成的氣泡。v抑制氣泡的產(chǎn)生。抑制氣泡的產(chǎn)生。v加速空氣釋出和氣泡上至表面。加速空氣釋出和氣泡上至表面。v消泡劑的作用主要在已被穩(wěn)定的泡沫膜層中發(fā)生，因此消泡劑不能在涂料系統(tǒng)中溶解，必須有運動能力進入膜層，并且在界面鋪展開，趕走表面活性劑，使層膜變薄乃至破滅。消泡劑的化學成分是一些具有低表面張力的分子，在涂料體系中的相溶非常重要，過度相溶，消泡能力不強；過于不相溶，消泡能力很好，但會影響體系的清澈，并可能會產(chǎn)生縮孔。v4.2潤濕劑、分散劑潤濕劑、分散劑v顏料的分散是有色涂料制造技術中的重要環(huán)節(jié)，將顏料、填料分散成細小的粒子，均勻地分布到樹脂、溶劑連續(xù)相中，

20、得到一個穩(wěn)定的懸浮體。因此，顏料的分散與顏料、樹脂、溶劑的性質(zhì)和三者之間相互的作用關系。顏料的分散，一般認為可以分為潤濕、分散、穩(wěn)定三個過程。潤濕是指顏料表面的空氣被樹脂、溶劑或添加劑取代，也就是將固一汽界面轉(zhuǎn)化為固液界面的過程。分散是用機械力把凝聚的顏料團粒分散成接近一次粒子的細小顆粒，形成懸浮的分散體。穩(wěn)定是指形成的懸浮分散體在沒有外力的環(huán)境下，仍然處于分散懸浮的狀態(tài)。潤滑劑、分散劑的作用是要加快潤滑的過程、減少分散所需的機械能；可以改善涂膜的平整度，提高光澤；可以降低色漿的粘度，改善流動性；可以提高顏料的著色力和遮蓋力，是顏色更加鮮艷；能夠防止涂膜浮色、發(fā)花；能保持懸浮分散體的穩(wěn)定狀態(tài)，

21、提高儲存穩(wěn)定性。v潤滑劑、分散劑一般是表面活性劑，潤滑劑主要是降低物質(zhì)的表面張力，其分子量較小。分散劑可以吸附在顏料粒子的表面，形成電荷斥力或空間位阻，防止顏料絮凝，使分散體保持穩(wěn)定狀態(tài)，一般分子量較大。潤滑劑和分散劑的作用有時很難區(qū)分，許多助劑既有潤濕，又有分散的功能。v對涂料工業(yè)而言，固體例如顏料和填料，也包括底材，都已經(jīng)有了固定的表面張力，只有液態(tài)的能被改變，既加入表面活性劑來降低液體表面張力。v4.3流平劑、防縮孔劑流平劑、防縮孔劑v通常的涂料在采用噴涂、刷涂、滾涂等任一種方法施工后，都有一個流平和干燥的過程，逐漸形成一個平整、光滑，均勻的涂膜，如果流平不良，噴涂會出現(xiàn)橘皮，刷涂會出現(xiàn)

22、刷痕等。這些弊病既有可能是涂料配方和制造過程的失誤造成，更與涂料的施工環(huán)境和條件有關。流平劑、防縮孔劑的加入，可以在一定程度上克服這些弊病。v在涂裝的初始階段，有一個工件上的氣體被涂料液體所取代的過程，即液體涂料對底材的潤濕。如果底材的表面張力太小或涂料液滴的表面張力過大，液體涂料對底材的潤濕不良，在底材上形成液珠而攤不開。流平劑可以降低涂料的表面張力，改善潤濕性能，使液態(tài)涂料順利攤開在工作表面。不論采用何種施工方法，攤開在工作件上的涂料，都會有刷痕、液滴的痕跡，通常經(jīng)過一定時間后，這些痕跡可以流平消失。如果在濕膜轉(zhuǎn)變?yōu)楦赡ぶ?，涂層的流動性不好，則這些痕跡不能消失。v經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，涂膜流平的時間與涂層的厚度有關，厚度減少一般，流平時間要增加8倍；與涂料粘度有關，減低粘度有利于涂膜的流平；與涂膜表面的張力有關，表面張力是涂層流平過程中的推動力，它有使表面積縮至最小的趨勢，增加表面張力可以縮短流平的時間。溶劑的揮發(fā)，會使涂料的粘度增加而降低流平性能。v4.4流變劑、防沉劑流變劑、防沉劑v涂層的流掛和流平本是一對相互矛盾的現(xiàn)象。流平性要求在相當長的時間里涂料的粘度盡可能的保持在最低，有充分的時間使之流平。然而這常常會帶