第一節(jié)涂料基礎(chǔ)

第三部分特種涂料及其應(yīng)用

第四部分涂料的性能與測試第一章涂料基礎(chǔ)涂料的定義和組成涂料的分類和命名涂料的作用涂料的發(fā)展過程涂料簡介第二部分主要涂料樹脂的合成工藝及其應(yīng)用天然樹脂涂料氨基樹脂涂料醇酸樹脂涂料環(huán)氧樹脂涂料丙烯酸樹脂涂料聚氨酯涂料有機(jī)硅涂料橡膠涂料不飽和樹脂涂料特種功能涂料耐高溫腐蝕的涂料防火涂料示溫涂料導(dǎo)電、磁性、液晶涂料阻尼涂料防霉、殺菌、滅蟲涂料潤滑、耐磨、防滑涂料耐核幅射涂料隱身涂料艦船防污涂料飛機(jī)、航空器涂料熱與高溫性能涂料電、磁、光、聲、機(jī)械性能涂料特定條件下的功能涂料第三部分特種涂料介紹第一章涂料基礎(chǔ)涂料的發(fā)展概況涂料的定義和組成涂料的分類和命名涂料的作用涂料的發(fā)展過程涂料簡介第一節(jié)涂料發(fā)展概況涂料的發(fā)展史一般可分為三個(gè)階段：（1）天然成膜物質(zhì)的使用；（2）涂料工業(yè)的形成；（3）合成樹脂涂料的生產(chǎn)中國是世界上使用天然成膜物質(zhì)涂料最早的國家之一。4000年前發(fā)現(xiàn)了生漆。春秋時(shí)代（公元前770年～公元前476年）就掌握了熬煉桐油制造涂料的技術(shù);戰(zhàn)國時(shí)代（公元前475～公元前221年）能用桐油和大漆復(fù)配涂料;明代(1368～1644年),中國漆器技術(shù)達(dá)到高峰。17世紀(jì)以后，中國的漆器技術(shù)和印度的蟲膠（紫膠）涂料逐漸傳入歐洲。天然成膜物質(zhì)的使用

2100年的西漢馬王堆的漆器和漆棺，屬于天然漆戰(zhàn)國漆器中國四大手工藝品漆器、絲綢、陶瓷、景泰藍(lán)生漆：天然漆，在7000年就開始應(yīng)用生漆的固化機(jī)理：世界上唯一不需提供能量便能在生物酶的催化作用下，常溫固化成膜的天然高分子生態(tài)樹脂特點(diǎn)：生漆具有防腐蝕、耐強(qiáng)酸、耐強(qiáng)堿、防潮絕緣、耐高溫等。天然生漆具有世界公認(rèn)“涂料之王”的美名。

缺點(diǎn)：固化受環(huán)境影響因素大，毒性大。目前還在廣泛應(yīng)用生漆-涂料之王生漆的制備過程主要成分是漆酚(60%-70%)、漆多糖(5%-7%)、漆酶(<1.0%)和水分(20%-30%)特殊的顏色變化乳白→淺黃→金黃→赤黃→血紅→紫紅→黑褐或純黑

桐油桐油是我國特產(chǎn)油料樹種──油桐種子所榨取的油脂。桐油是一種優(yōu)良的干性植物油，具有干燥快、比重輕、光澤度好、附著力強(qiáng)、耐熱、耐酸、耐堿、防腐、防銹、不導(dǎo)電等特性，用途廣泛。它是制造油漆、油墨的主要原料，大量用作建筑、機(jī)械、兵器、車船、漁具、電器的防水、防腐、防銹涂料。主要成分為脂肪酸甘油三酯混合物

油漆在古羅馬，工匠們用木材浸在醋和粘土漿液中，已達(dá)到防火的目的。18世紀(jì)涂料工業(yè)開始形成。亞麻仁油熟油的大量生產(chǎn)和應(yīng)用，促使清漆和色漆的品種迅速發(fā)展。1790年，英國創(chuàng)立了第一家涂料廠。在19世紀(jì)，涂料生產(chǎn)開始擺脫了手工作坊的狀態(tài)，很多國家相繼建廠，法國在1820年、德國在1830年、奧地利在1843年、日本在1881年都相繼建立了涂料廠。19世紀(jì)中葉，涂料生產(chǎn)廠家直接配制適合施工要求的涂料，即調(diào)合漆。從此，涂料配制和生產(chǎn)技術(shù)才完全掌握在涂料廠中，推動(dòng)了涂料生產(chǎn)的大規(guī)?；?。第一次世界大戰(zhàn)期間，中國涂料工業(yè)開始萌芽，1915年開辦的上海開林顏料油漆廠是中國第一個(gè)涂料生產(chǎn)廠。涂料工業(yè)的形成

19世紀(jì)中期，隨著合成樹脂的出現(xiàn)，涂料成膜物質(zhì)發(fā)生了根本的變革，形成了合成樹脂涂料時(shí)期。

1855年，英國人A.帕克斯取得了用硝酸纖維素（硝化棉）制造涂料的專利權(quán)，建立了第一個(gè)生產(chǎn)合成樹脂涂料的工廠。

1909年，美國化學(xué)家L.H.貝克蘭試制成功醇溶性酚醛樹脂。

1925年硝酸纖維素涂料的生產(chǎn)達(dá)到高潮。與此同時(shí)，酚醛樹脂涂料也廣泛應(yīng)用于木器家具行業(yè)。

1927年，美國通用電氣公司的R.H.基恩爾突破了植物油醇解技術(shù)，發(fā)明了用干性油脂肪酸制備醇酸樹脂的工藝，醇酸樹脂涂料迅速發(fā)展為主流的涂料品種，擺脫了以干性油和天然樹脂混合煉制涂料的傳統(tǒng)方法，開創(chuàng)了涂料工業(yè)的新紀(jì)元。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，合成樹脂涂料品種發(fā)展很快。

合成樹脂涂料時(shí)期40年代后期，殼牌公司瑞士汽巴公司首先生產(chǎn)環(huán)氧樹脂50年代初，聚氨酯涂料在聯(lián)邦德國拜耳公司投入工業(yè)化生產(chǎn)。1950年，美國杜邦公司開發(fā)了丙烯酸樹脂涂料20世紀(jì)50～60年代，又開發(fā)了聚醋酸乙烯酯膠乳和丙烯酸酯膠乳涂料，這些都是建筑涂料的最大品種。在50～60年代，先后發(fā)明了乙烯類樹脂熱塑粉末涂料。殼牌化學(xué)公司開發(fā)了環(huán)氧粉末涂料、電沉積涂料、光固化涂料，開辟了低污染涂料的新領(lǐng)域。隨著電子技術(shù)和航天技術(shù)的發(fā)展,以有機(jī)硅樹脂為主的元素有機(jī)樹脂涂料,發(fā)展迅速，在耐高溫涂料領(lǐng)域占據(jù)重要地位。為配合合成樹脂涂料的推廣應(yīng)用，涂裝技術(shù)也發(fā)生了根本性變化。20世紀(jì)50年代，高壓無空氣噴涂在造船工業(yè)和鋼鐵橋梁建筑中推廣，大大提高了涂裝的工作效率。靜電噴涂是60年代發(fā)展起來的，它適用于大規(guī)模流水線涂裝，促進(jìn)了粉末涂料的進(jìn)一步推廣。電沉積涂裝技術(shù)是60年代適應(yīng)于水溶性涂料的出現(xiàn)而發(fā)展的。七十年代以來，由于石油危機(jī)的沖擊，涂料工業(yè)向節(jié)省能源，減少污染、有利于生態(tài)平衡和提高經(jīng)濟(jì)效益的方向發(fā)展。高固體涂料、水型涂料、粉末涂料和輻射固化涂料的開發(fā)，是其具體表現(xiàn)。九十年代初，世界發(fā)達(dá)國家進(jìn)行了“綠色革命”，在北美和歐洲，1992年常規(guī)溶劑型涂料占49%，到2000年降為26%；水性涂料、高固體份涂料、光固化涂料和粉末涂料由1992年的51%增加到2002年的74%。

現(xiàn)在，涂料工業(yè)的技術(shù)發(fā)展將主要體現(xiàn)在“四化”——水性化、粉末化、高固體份化和光固化。

（1）涂料的水性化在水性涂料中，乳膠涂料占絕對優(yōu)勢，此外，水分散體涂料在木器、金屬涂料領(lǐng)域的技術(shù)、市場發(fā)展很快。（2）涂料的粉末化

無溶劑、100%地轉(zhuǎn)化成膜、具有保護(hù)和裝飾綜合性能的粉末涂料，便因其具有獨(dú)有的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益而獲得飛速發(fā)展。

（3）涂料的高固體份化

（4）涂料的光固化光固化涂料也是一種不用溶劑、節(jié)省能源的涂料，美國現(xiàn)約有700多條大型光固化涂裝線，德國、日本等大約有40%的木質(zhì)或塑料包裝物采用光固化涂料。

第二節(jié)涂料的概念、作用和組成涂料的定義：涂料是一種涂覆在物體（被保護(hù)和裝飾的對象）表面并能形成牢固附著的連續(xù)薄膜的配套性工程材料。二、涂料的作用1、保護(hù)作用金屬材料，尤其是鋼鐵，容易受到環(huán)境中腐蝕性介質(zhì)、水分和空氣中氧的侵蝕和腐蝕；木材易受潮氣、微生物的作用而腐爛；塑料會(huì)受光和熱的作用而降解；混凝土易風(fēng)化或受化學(xué)品的侵蝕，因此材料需要用涂層來保護(hù)。2、裝飾作用建筑裝飾涂料用色彩來裝飾我們的環(huán)境，是人類的天性，并伴隨著人類及其社會(huì)整個(gè)發(fā)展過程。由于涂料很容易配出成千上百種顏色，色彩豐富；涂層既可以做到平滑光亮，也可以做出各種立體質(zhì)感的效果。3、標(biāo)志作用標(biāo)志作用是利用色彩的明度和反差強(qiáng)烈的特性，引起人們警覺，避免危險(xiǎn)事故發(fā)生，保障人們的安全。有些公共設(shè)施，如醫(yī)院、消防車、救護(hù)車、郵局等，也常用色彩來標(biāo)示，方便人們辨別。4、特殊作用如輸油管內(nèi)壁防結(jié)蠟涂料、船底防污涂料、變色涂料、燒蝕涂料、偽裝涂料、防輻照涂料等。防熱燒蝕材料是利用材料的熱解、熔化蒸發(fā)等方式散熱的燒蝕材料示溫涂料

示溫涂料是指當(dāng)涂層被加熱到一定溫度后發(fā)生顏色的變化或其他現(xiàn)象變化來指示物體表面溫度分布的涂料，也稱變色涂料、熱敏涂料。主要用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)、武器等。受熱某一反應(yīng)，溫度是產(chǎn)品質(zhì)量的重要影響因素，可在反應(yīng)釜表面涂刷“可逆示溫涂料”。溫度高于上限溫度再次恢復(fù)原色溫度下降低于上限溫度多變色可逆示溫涂料示例t=95℃t=24℃t=45℃t=91℃CuCl2·2H2OCoCl2·6H2OMgCl2·6H2OAl2O3變色機(jī)理升華藍(lán)色涂層靛藍(lán)+鈦白升華白色涂層鈦白靛藍(lán)晶格轉(zhuǎn)變熱分解氧化固相反應(yīng)高分子液晶示溫涂料涂料的組成（1）成膜物質(zhì)：主要由樹脂組成。還包括部分不揮發(fā)的活性稀釋劑。它是使涂料牢固附著于被涂物質(zhì)表面上形成連續(xù)薄膜的主要物質(zhì)，是構(gòu)成涂料的基料，決定涂料的基本特征。（2）分散介質(zhì):有機(jī)溶劑或水。（3）顏料和填料：主要用于涂料著色和改善涂膜性能，增強(qiáng)涂膜的保護(hù)、裝飾和防銹作用。（4）助劑：是原料的輔助材料。如催干劑，增塑劑，固化劑，防老化劑，防霉劑，流平劑，防沉淀劑，防結(jié)皮劑等。1、成膜物是使涂料牢固附著在被涂物表面上形成連續(xù)薄膜的主要物質(zhì)，是構(gòu)成涂料的基礎(chǔ)，決定著涂料的基本特性。成膜物油脂高分子材料天然高分子材料合成高分子材料有機(jī)天然高分子材料無機(jī)天然高分子材料有機(jī)合成高分子材料無機(jī)合成高分子材料主要成膜物質(zhì)是液體涂料中決定漆膜性能的主要成分，是一些涂于制品表面能夠干結(jié)成膜的材料?？梢宰鳛橥苛铣赡の镔|(zhì)的主要原料，早年是用植物油（桐油、亞麻油、豆油等），近年主要是用合成樹脂（醇酸樹脂、聚氨酯、不飽和聚酯等）。植物油植物油的主要成分為甘油三脂肪酸酯。植物油中不飽和脂肪酸的含量越多，不飽和脂肪酸中所含雙鍵數(shù)越多，活化能力越強(qiáng)，成膜就越快，干性越好。根據(jù)植物油所含不飽和酸的雙鍵數(shù)量可分為干性油、半干性油與不干性油三類。干性油分子中平均雙鍵數(shù)6個(gè)以上，碘值在140g以上。這類油具有較好的干燥性能，干后的涂膜不軟化。

如桐油、梓油、亞麻油、蘇籽油等。

分子中平均雙鍵數(shù)在4~6個(gè)之間，碘值在100~140g以上。干燥成膜速度較干性油慢。如豆油、葵花油、棉子油等。

半干性油不干性油

分子中平均雙鍵數(shù)在4個(gè)以下，碘值在100g以下。這類油在空氣中不能自行干燥，因此不能直接作成膜物質(zhì)，一般用于制造合成樹脂及增塑劑，如蓖麻油、椰子油等。有的不干性油可經(jīng)化學(xué)改性而轉(zhuǎn)變成干性油，如蓖麻油可經(jīng)脫水而轉(zhuǎn)變成干性油，即脫水蓖麻油。樹脂

涂料的性能主要由基料決定，包括（半）干性油、天然樹脂、人造樹脂與合成樹脂等。天然樹脂有松香、瀝青、阿拉伯樹膠等。

人造樹脂是對天然高分子化合物加工制得的，如硝化纖維素、醋酸纖維素、各種松香衍生物等。由于合成樹脂結(jié)構(gòu)的多樣性，可滿足不同施工和應(yīng)用要求。合成樹脂可引入羥基、羧基、氨基、環(huán)氧基、異氰酸酯基及不飽和基團(tuán)，改善涂膜交聯(lián)固化性能；合成樹脂之間基本都有很好的相容性，可增強(qiáng)涂膜某方面的應(yīng)用性能?？傊?，合成樹脂本身具有良好的性能，有更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。適于作為涂料的合成樹脂，應(yīng)具有如下性能：（1）易于涂飾；（2）干燥速度快；（3）盡可能減少涂飾次數(shù)，并能形成所要求的涂膜；（4）與基材附著性好，并且涂膜堅(jiān)韌；（5）對顏料的分散性好，涂料的貯存穩(wěn)定性好；（6）涂膜光澤性好，鮮明，保色性好；（7）耐久性、耐候性優(yōu)良，不易受污染；（8）耐水性、耐藥品性好。天然橡膠云母丙烯酸樹脂硅酸鹽2、有機(jī)溶劑和水作為分散介質(zhì)，使成膜物分散而形成粘稠液體，調(diào)整體系粘度，使涂料粘度適合貯存和施工應(yīng)用。VOC溶劑品種（1）烴類溶劑烴類溶劑分脂肪烴和芳香烴兩大類。脂肪烴主要是200號溶劑汽油，俗稱松香水。毒性較小，不溶于合成樹脂。芳烴溶劑有二甲苯、甲苯、苯等。溶解性比脂肪烴大。苯的閃點(diǎn)低，揮發(fā)快，安全性差，使用較少。甲苯和二甲苯廣泛用作合成樹脂漆的稀釋劑，甲苯的溶解力、揮發(fā)性及毒性均大于二甲苯。在揮發(fā)性涂料中，要求有較快的揮發(fā)性和較好的溶解力，甲苯用量較多；在熱噴涂用熱塑性漆和烘漆中，多選用揮發(fā)速度適中的二甲苯。（2）萜烯溶劑

此類溶劑為松節(jié)油，沸點(diǎn)140～200℃，揮發(fā)性適中，對天然樹脂和油類的溶解力大于松香水，小于苯類。該類溶劑含有雙鍵，能促進(jìn)涂膜干燥。沸點(diǎn)在195～220℃的叫松油，含大量萜烯醇，溶解力強(qiáng)，揮發(fā)慢，有流平作用。（3）醇類溶劑主要有乙醇和丁醇。乙醇多用作乙基纖維素、聚乙烯醇縮丁醛及醇溶性酚醛樹脂的溶劑。丁醇揮發(fā)性較慢，溶解力不如乙醇，是氨基樹脂的良溶劑。（4）酯類溶劑各類溶劑中溶解力較強(qiáng)的一類，常用的為醋酸酯類。醋酸乙酯溶解力強(qiáng)，揮發(fā)快，為高極性溶劑；

醋酸丁酯溶解力強(qiáng)，揮發(fā)速度適中；醋酸戊酯溶解力強(qiáng)，揮發(fā)速度較慢。（5）酮類溶劑

對合成樹脂的溶解力很強(qiáng)，與酯類溶劑常合稱為強(qiáng)溶劑，常用的有丙酮、甲乙酮、環(huán)己酮等。丙酮、甲乙酮揮發(fā)性大；環(huán)己酮揮發(fā)性最慢，常用于改善流平性。3、顏料和填料顏料：著色、防銹、耐曬、耐水、耐化學(xué)品性（裝飾、防護(hù)）填料：又稱體質(zhì)顏料，對涂料的著色不起作用，但可以改善涂料的某些性能，還可以降低涂料成本。碳酸鈣硫酸鋇二氧化硅硅酸鹽4、助劑助劑是原料的輔助材料。如：催干劑、流平劑、防結(jié)皮劑、防沉劑、抗老化劑、防霉劑、固化劑、增塑劑等。這些物質(zhì)一般不能成膜，但對基料形成涂膜的過程與耐久性起著相當(dāng)重要的作用。涂料的分類（1）以成膜物質(zhì)為基礎(chǔ)分類：

GB2705-92以主要成膜物質(zhì)為基礎(chǔ)，將涂料劃分為18大類：成膜物質(zhì)分為17類，輔助材料列為第18類。油脂，天然樹脂，酚醛樹脂，瀝青，醇酸樹脂，氨基樹脂，硝酸纖維素（酯），纖維素酯、纖維素醚，過氯乙烯樹脂，烯類樹脂，丙烯酸樹脂，聚酯樹脂，環(huán)氧樹脂，聚氨酯樹脂，元素有機(jī)聚合物，橡膠，其它樹脂，輔助材料。序號代號發(fā)音成膜物質(zhì)類別主要成膜物質(zhì)1Y衣油性漆類天然動(dòng)植物油、清油（熟油）、合成油2T特天然樹脂漆類松香及其衍生物、蟲膠、乳酪素、動(dòng)物膠、大漆及其衍生物3F佛酚醛樹脂漆類改性酚醛樹脂、純酚醛樹脂、二甲苯樹脂4L肋瀝青漆類天然瀝青、石油瀝青、煤焦瀝青、硬脂酸瀝青5C雌醇酸樹脂漆類甘油醇酸樹脂、季戊四醇醇酸樹脂、改性醇酸樹脂6A啊氨基樹脂漆類脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹脂7Q欺硝基漆類硝基纖維素、改性硝基纖維素8M模纖維素漆類乙基纖維、芐基纖維、羥甲基纖維、醋酸纖維、醋酸丁酯纖維、其它纖維及酯類9G哥過氯乙烯漆類過氯乙烯樹脂、改性過氯乙烯樹脂10X希乙烯漆類氯乙烯共聚樹脂、聚醋酸乙烯及其共聚物、聚乙烯醇縮醛樹脂、聚二乙烯乙炔樹脂11B玻丙烯酸漆類丙烯酸酯樹脂、丙烯酸共聚物及其他改性樹脂12Z資聚酯漆類飽和聚酯樹脂、不飽和聚酯樹脂13H喝環(huán)氧樹脂漆類環(huán)氧樹脂、改性環(huán)氧樹脂14S思聚氨酯漆類聚氨基甲酸酯15W吳元素有機(jī)漆類有機(jī)硅、有機(jī)鈦、有機(jī)鋁等元素有機(jī)聚合物16J基橡膠漆類天然橡膠及其衍生物、合成橡膠及其衍生物17E額其它漆類未包括在以上所列的其它成膜物質(zhì)，如無機(jī)高分子材料、聚酰亞氨樹脂等18輔助材料稀釋劑、防潮劑、催干劑、脫漆劑、固化劑序號代號涂料類別序號代號涂料類別序號代號涂料類別1Y油性樹脂7Q硝基纖維素13H環(huán)氧樹脂2T天然樹脂8M纖維素14S聚氨酯3F酚醛樹脂9G過氧乙烯樹脂15W元素有機(jī)聚合物4L瀝青10X乙烯基樹脂16J橡膠5C醇酸樹脂11B丙烯酸樹脂17E其他6A氨基樹脂12Z聚酯樹脂18輔助材料（2）涂料的形態(tài)分類

固態(tài)涂料：即粉末涂料

液態(tài)涂料：溶劑型涂料、水溶性涂料、水乳型涂料

（3）按涂料的特殊性能分類

建筑涂料、防腐涂料、汽車涂料、防銹涂料、防水涂料、保濕涂料、彈性涂料、絕緣涂料等（4）按涂料的光澤分類

高光型或有光型涂料、絲光型或半定型涂料、無光型或亞光型涂料涂料的分類第三節(jié)涂料工業(yè)的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢所謂涂料工業(yè)就是以油脂、天然樹脂、合成樹脂、顏料、填料、溶劑和助劑為基本原料，生產(chǎn)各種產(chǎn)品并提供其應(yīng)用的工業(yè)。其實(shí)質(zhì)包括了涂料制造和涂料施工應(yīng)用兩大部分。一、特點(diǎn)☆廣泛性和專用性☆投資少，見效快

☆帶有加工工業(yè)的性質(zhì)

☆技術(shù)密集度高、涉及學(xué)科多

二、發(fā)展趨勢世界涂料工業(yè)發(fā)展，正在本著力求符合“4E”原則的方向發(fā)展，即EnergyEconomyEfficiencyEcology20世紀(jì)涂料和涂裝技術(shù)的發(fā)展過程年代主要涂料品種涂漆方法特點(diǎn)50年代硝基、醇酸、瀝青手工空氣噴涂、浸涂效率低、危險(xiǎn)、環(huán)境污染大60~70年代氨基、丙烯酸、粉末涂料靜電噴涂陽極電泳、粉末涂裝高效安全、低污染80年代無