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(cè)試8.5涂料的施工與應(yīng)用8.6涂料的發(fā)展趨勢(shì)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(zhǎng)期暴露在空氣中，會(huì)受到水分、氣體、紫外線和微生物等的侵蝕，涂料可以延長(zhǎng)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(guó)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(zhǎng)，涂料固化。固化過(guò)程，一種是物理過(guò)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(wú)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(shù)脂、天然高分子化合物加工產(chǎn)品和合成樹(shù)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(jiàn)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(guò)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(zhǎng)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(lái)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(lái)測(cè)定有的不飽和度。碘值越大，成膜時(shí)間越短。

（2）天然樹(shù)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(shù)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(guò)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(shù)脂

隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，油脂和天然樹(shù)脂不能滿足對(duì)涂料提出的更新更高要求，合成樹(shù)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(lái)源。它通常是無(wú)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(méi)有遮蓋力和著色力的白色或無(wú)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(yáng)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(wú)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(lái)區(qū)分，舉例來(lái)講：（1）催干劑又叫干燥劑。它對(duì)干性油的吸氧、聚合起催化作用，凡是主要通過(guò)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(lái)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(zhǎng)期保持增塑作用。（3）潤(rùn)濕劑和分散劑潤(rùn)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(hào)由成膜物質(zhì)、基本名稱、序號(hào)三部分組成。比如C04-2，C表示成膜物質(zhì)是醇酸樹(shù)脂，04代表基本名稱磁漆，2是序號(hào)。8.1.2涂料的命名和分類表征組成中沒(méi)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(shù)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(shù)脂涂料8.3.2丙烯酸樹(shù)脂涂料8.3.3聚氨酯樹(shù)脂涂料8.3.4環(huán)氧樹(shù)脂涂料8.3按成膜物質(zhì)分類的重要涂料8.3.1醇酸樹(shù)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(duì)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(shù)脂涂料典型的醇酸樹(shù)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(zhǎng)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(shù)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(zhǎng)度不同醇酸樹(shù)脂的性質(zhì)也明顯不同。8.3.1醇酸樹(shù)脂涂料可分為：（1）長(zhǎng)油醇酸樹(shù)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(zhǎng)度約長(zhǎng)，越難干燥。（2）中油醇酸樹(shù)脂易于涂刷，可用于噴漆或滾涂用漆。（3）短油醇酸樹(shù)脂主要用于產(chǎn)品的最后一道面漆。8.3.1醇酸樹(shù)脂涂料

醇酸樹(shù)脂不能直接施工在鍍鋅的表面，因?yàn)榇妓針?shù)脂與鋅反應(yīng)形成鋅皂，導(dǎo)致涂層失去附著力。醇酸樹(shù)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(rùn)濕性。成本低，施工容易，有滲透和粘附能力。8.3.2丙烯酸樹(shù)脂涂料石油氣中的丙烯和異丁烯經(jīng)過(guò)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(shù)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(guó)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(shù)脂涂料

8.3.2丙烯酸樹(shù)脂涂料8.3.2丙烯酸樹(shù)脂涂料8.3.3聚氨酯樹(shù)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(shù)脂合并使用，容易固化，所需的溫度較低。8.3.4環(huán)氧樹(shù)脂涂料環(huán)氧樹(shù)脂涂料最常見(jiàn)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(shù)脂和含羥基的樹(shù)脂交聯(lián)，形成環(huán)氧酚醛樹(shù)脂，環(huán)氧脲醛樹(shù)脂，可以作為罐頭內(nèi)壁涂層；當(dāng)環(huán)氧樹(shù)脂與含羧基酯的樹(shù)脂交聯(lián)，比如丙烯酸樹(shù)脂中加少量環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行環(huán)氧基酯化，生成的樹(shù)脂可用于家具的涂層等。8.3.4環(huán)氧樹(shù)脂涂料8.3.4環(huán)氧樹(shù)脂涂料環(huán)氧基是環(huán)氧樹(shù)脂中的活性基團(tuán)，其含量多少直接影響樹(shù)脂的性質(zhì)。

環(huán)氧值：是指100克環(huán)氧樹(shù)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(shù)脂克數(shù)。8.4涂膜性能測(cè)試在涂料生產(chǎn)、使用過(guò)程中，質(zhì)量檢驗(yàn)是必不可少的重要環(huán)節(jié)。對(duì)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(duì)密度、不揮發(fā)組分、細(xì)度、粘度、流變性、結(jié)皮性、儲(chǔ)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(cè)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?、罩光漆不能亂用。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(shì)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(shì)（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(kāi)發(fā)水性無(wú)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(shì)（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(guó)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(shì)（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(guò)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(guò)降低樹(shù)脂熔融的粘度、軟化電、增加樹(shù)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(zhǎng)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(guó)外正發(fā)展水溶性耐熱涂料有機(jī)硅樹(shù)脂和無(wú)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(shù)脂涂料、油性涂料、酚醛樹(shù)脂涂料、鄰苯二甲酸樹(shù)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(zhǎng)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