第十三部分金属涂料.ppt

《第十三部分金属涂料.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十三部分金属涂料.ppt（60页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、1,第十三章 金属涂料,第一节 概 述第二节 氨基烘漆第三节 单组分自干漆第四节 双组分自干漆第五节 结 语,2,第一节 概 述 金属腐蚀是金属表面和周围环境中的介质发生化学或电化学反应，逐步由表及里，使金属受环境破坏，丧失其原有性能。粗略估计，每年因腐蚀而造成的金属结构、设备及材料的损失量，大概相当于当年金属产量的2040%。金属腐蚀有各种各样的分类。按腐蚀介质可以分为大气腐蚀、海水腐蚀、土壤腐蚀及化学介质腐蚀；以腐蚀过程的机理可以分为化学腐蚀和电化学腐蚀。对于涂料防腐蚀工作者来说，常常将腐蚀归纳为“湿蚀”和“干蚀”两类。湿蚀是在水或水汽的参与下，各种介质对金属的作用；干蚀则是指化学物质对金

2、属的直接作用及高温氧化等。大气腐蚀、水及海水腐蚀、电解质腐蚀等都属于“湿蚀”。防腐蚀涂层可以通过屏蔽、缓蚀、阴极保护作用保护金属基材免受腐蚀。（1）屏蔽作用：涂层的屏蔽作用在于使基体和环境隔离以免受其腐化，对于金属，根据电化学腐蚀原理，涂层下金属发生腐蚀必须有水、氧、离子存在，以及离子流通（导电）的途径。由此为防止金属发生腐蚀，涂层需能阻挡水、氧以及离子透过涂层到达金属表面，所以，屏蔽效果决定于涂层的抗渗透性。（2）缓蚀作用：在涂层含有化学防锈颜料的情况下，当有水存在时，从颜料中解离出缓蚀离子，后者通过各种机理使腐蚀电池的一个电极或两个电极极化，抑制腐蚀进行。故缓蚀作用能弥补屏蔽作用的不足，反

3、过来屏蔽作用又能防止缓蚀离子的流失，使缓蚀效果稳定持久。,3,（3）阴极保护作用：涂层中如加入对基体金属能优先腐蚀的金属粉，便能使基体金属免受腐蚀，富锌底漆对于钢铁的保护即在于此。由上述防腐蚀涂层的作用来看，屏蔽作用要求涂层不渗透水、氧和离子，而缓蚀作用又要求有一定量的水，有的缓蚀颜料还需要有氧的存在。如要兼顾发挥两种作用，有时要考虑平衡，但抗渗透仍是防腐蚀涂层的基本要求。此外，任何情况下，均要求涂层耐久，耐久才能有实用价值。而要耐久，则涂层必须对环境介质稳定，对基体牢固附着，并对外加应力有相当的适应性。所以抗渗透性、对介质稳定、附着力和机械强度是对防腐蚀涂层的基本要求。水对涂层的渗透认为是通

4、过吸附、溶解、扩散、毛细管吸引的过程。前两者与作为漆基的高聚物中所含极性基因和可溶性成分有关,后两者与聚合物链节的活动性,涂层的孔度和浸出量(浸出增加孔度)有关。可溶成分和浸出物包括小分子单体、滞留溶剂和外来污染物，以及高聚物的降解物。涂层的孔度决定于涂层的针孔以及高聚物分子之间和大分子内部存在的气孔。针孔来自不理想的施工，而气孔决定于高聚物的分子结构、交联密度和排列状态等，是涂层固有的。因此，涂层的渗透不可能绝对的避免。颜料的加入能提高涂层的抗渗透性，颜料粒子不透水，它能填充管孔，延长渗透至基体金属的路程，涂层中颜料少于临界颜料体积浓度时，水通过颜料粒子之间的基料渗透；大于此浓度时，便更快地

5、通过颜料粒子之间的空隙扩散，故色漆的水渗透性决定于颜料的品种、用量、分散度和粒子的几何形状。如惰性的片状颜料在涂层中起着挡板的作用。,4,此外，颜料-高聚物、颜料-高聚物-水，高聚物-基体之间的相互反应也对水的渗透有影响。防腐蚀涂层对腐蚀介质的稳定性是指化学上既不被介质分解，也不与介质发生有害的反应；物理上不被介质溶解或溶胀。大多数防腐蚀涂层只用于中性至微碱性的含水介质和极性较低的有机溶剂中。但是，经过加强和加厚的涂层体系，也有能长期耐强腐蚀介质作用的，无机酸对涂层的作用主要是使涂层中高聚物的某些极性基团水解，在双键处发生加成反应和异构化，还能溶解和分解涂层中的颜料和添加剂，最终使涂层失去保护

6、作用。有机酸由于高聚物还具有溶胀和溶解作用而加速有害反应的进行，使侵蚀作用更为强烈，碱溶液的作用主要是水解，并与高聚物中的酸性基团成盐，使涂层更加亲水，甚至泡胀软化。水是最常遇到的腐蚀介质，除其本身对于高聚物有水解和渗透破坏作用，还与存在的其它物质起协同破坏作用，盐溶液的破坏在于增大了离子浓度，而离子的渗透引起涂层电阻下降，有些离子如氯和硫酸根离子还会在膜底干扰缓蚀颜料的作用，促进涂层下金属腐蚀。从耐介质腐蚀性来看，碳链高聚物比杂链好。碳链上的氢原子被氟、氯原子取代更好。饱和度高，极性小的比含有双键和极性基团多的要好。,5,涂层要保护基体，必须在使用期间始终与基体牢固附着。除反应性底漆外，涂层

7、的附着力主要靠分子间的物理吸引，称次价力或范得华力。其中以氢键吸引最强，但这类引力只有在分子级距离内才产生，故底漆应润湿性好，使能与基体充分接触。使用过程中影响附着力的主要因素有以下二方面。涂层金属界面上水的积聚 由于水对金属的亲和力大于一般高聚物对金属的亲和力，故水能插入其间，取代了高聚物的吸附。界面水可能来自施工时金属表面原来吸附的水膜，影响涂层原始强度，也可在使用中由涂层表面渗入或破损处进入，对附着力逐渐下降。所以在高温条件下，附着力下降更快。内应力的积累由于固化后期溶剂挥发，使用过程中的进一步交联和小分子物浸出等因素使涂层体积收缩而形成内应力，在反复的冷热、干湿循环中，由于涂层和基体涨

8、缩不一致使界面产生反复的相对位移也会形成破坏性应力。内应力积累至大于附着力，涂层便脱开。如小于附着力而大于内聚力，涂层便开裂。据测因体积收缩而形成的内应力可高达9.8103kPa，可见其影响之大。内应力的形成与高聚物结构也有很大关系，低模量的柔软涂层能通过分子构象变化消除内应力，高交联的刚性涂层则不能。片状或纤维状颜料填料能与高聚物间微观开裂而局部释放了应力降低涂层的内应力。涂层的常规机械性能指标有硬度、柔韧性，耐冲击、耐磨耗等。从涂层为粘弹体系考虑，则机械性能可综合地反映因外力而产生的变形大小，而机械性能又,6,与温度相关，故在讨论如何使涂层长期适应所承受的外力时，首先应考虑应力-应变特性和

9、玻璃化温度。高聚物的机械性能受控于玻璃化温度(Tg)，Tg则决定于高聚物分子的结构，刚性分子链和高的次价键力可提高Tg，颜填料的加入对Tg影响不大。涂层的机械性能决定于所承受的机械应力与高聚物结构内部产生的应变分布状况间的关系。涂层应力应变特性与高聚物的种类，颜填料种类和浓度有关。在颜料填料浓度低于临界颜料体积浓度范围内，随着浓度提高，涂膜的抗张强度提高而延伸性下降。涂膜的抗张强度的伸长率很能说明使用性能。低的伸长率和高的抗张强度说明其硬而韧，预示耐磨性好；高的伸长率和低的抗张强度说明其为柔软的弹性膜；而两值均高为强韧的弹性膜。故在研制或选用防腐蚀漆时,应将应力应变特性作为考核指标。总之，上述

10、对防腐蚀涂层性能的要求，相互间不免出现矛盾，如高度抗渗性和耐介质腐蚀要求采用低极性，结构规整，分子链刚性的树脂作基料，但牢固附着要求高极性，清除内应力要求无规结构和柔性链；提高颜料浓度（临界颜料体积浓度以下）也有利抗渗而不利弹性和耐磨耗等机械性能。还随时有技术与经济之间的矛盾。上述矛盾要求研制和选用需要全面考虑、分清主次，利用树脂改性和配方调整来恰当处理。根据树脂结构，常用的金属涂料有氨基涂料、醇酸涂料、丙烯酸涂料、环氧树脂涂料、聚氨酯涂料等，根据固化工艺，又可分为烘漆、自干漆等。,返回,7,第二节 氨基烘漆 由具有氨基官能团的原料与醛类(主要是甲醛)经缩合反应制得的树脂称为氨基树脂。涂料用氨

11、基树脂主要是醇醚化的尿醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、苯鸟粪胺甲醛树脂(即苯代三聚氰胺树脂)以及它们的共聚树脂。单纯将氨基树脂加热固化所生成的漆膜过分硬脆，附着力差，所以它一般不单独使用。而是与其他可以混容带有羟基官能团并加热后可相互交联的树脂(如醇酸树脂、环氧树脂、环氧酯和丙烯酸树脂等)配合制成各类氨基烘漆。氨基树脂在其中作为交联剂。以三聚氰胺树脂与醇酸树脂配合制成的氨基醇酸烘漆在硬度、光泽、丰满度、耐化学品、耐水性等方面都很突出。与聚酯树脂（或称无油醇酸树脂）配合，可制得保光保色性等优良的高级白色或彩色烘漆。美国氰胺公司主要的三聚氰胺树脂见下表：,8,脲醛树脂主要用于和醇酸树脂配制氨基醇酸烘漆，

12、以提高漆膜的硬度和干性。与不干性醇酸树脂配合可制成酸固化氨基漆作为木材家俱罩光之用，但耐候性、耐水性、保光性稍差。它有如下特点。（1）价格便宜，原料充足。（2）脲醛树脂分子结构上含有极性氧原子，所以对物面附着力好。可用于底漆，中间层涂料，以提高底、面漆之间的结合力。（3）由于用酸性催化剂时可在室温固化，可用于双组分木器涂料。（4）以脲醛树脂固化的漆膜，挠曲性较好。（5）脲醛树脂的粘度较大，酸值较高，贮藏稳定性较差。醚化改性的三聚氰胺甲醛树脂才能溶于有机溶剂。它是用于氨基醇酸烘漆的主要氨基树脂。在硬度、光泽、丰满度、耐化学性飞耐水性和耐候性方面均很突出。三聚氰胺分子上的一个氨氢被烃基团取代的化合

13、物，称为烃基三聚氰胺。涂料工业中以苯基三聚氰胺的苯乌粪胺应用最多。苯鸟粪胺甲醛树脂由于分子结构中引进了苯环，降低了整个分子的极性，改善了它与其它树脂的混溶性，提高了漆膜的光泽度和附着力，但其漆膜容易泛黄、耐久性较低。,9,影响漆膜的主要因素有下列几种：（1）容忍度对漆膜性能的影响 容忍度与氨基树脂的醚化程度和烷基的大小有关。烷基化程度高自缩聚少，固化交联密度高，漆膜耐水性能好。(2)不同树脂组成对漆膜硬度的影响 甲基化的三聚氰胺树脂固化的漆膜一般比丁基化的硬度高。这与漆膜的固化程度有关。要提高漆膜硬度，除提高氨基树脂用量，使用催化剂或提高固化温度外，还应考虑能进行自缩聚的树脂，亚胺基含量高的甲

14、基化三聚氰胺树脂有这种特性。(3)溶剂对氨基漆贮藏稳定性的影响 氨基烘漆都需要加入起稳定作用的醇或胺。丁基化的树脂如果丁醇含量不足，丁氧基脱落后再醚化就不容易。随着贮藏期增加，氨基漆粘度逐渐上升直至成胶。为了不影响贮藏稳定性，溶剂中丁醇用量不宜低于三聚氰胺树脂的40%。甲基化的树脂可加入甲醇或乙醇来改善贮藏稳定性。加胺可以控制pH，以防止pH下降(醇酸树脂中的游离酸等)对交联的催化。(4)耐湿热、耐洗涤剂和耐盐雾性能的影响 氨基漆的耐水性受各方面的组分影响。漆膜的固化程度，交联密度，附着方和吸水性均影响漆膜的耐水性。高烷基化的树脂需要酸性催化剂的固化，催化剂的用量和品种亦影响着漆膜耐水性，一般

15、选用带憎水基的磺酸。树脂官能度大，,10,自缩聚少，交联密度高，漆膜耐水就好。若部分烷基化或高亚胺含量的树脂，如配合恰当酸价的醇酸树脂，就不必外加催化剂，在湿热条件下亦不身起泡。若把固化温度提高到150时，各种三聚氰胺树脂的耐潮性能均能提高，完全烷基化的树脂耐洗涤荆性能更好。而丁基化高亚胺的树脂有较好的耐盐雾性能。(5)室外耐久性能的影响 三聚氰胺甲醛树脂具有良好的耐候性，甲基化的要优于丁基化的。下表为三种不同品种氨基树脂制漆性能比较：,11,一、丙烯酸型氨基烘漆 丙烯酸酯树脂与氨基树脂交联固化使漆膜的分子形成不熔不溶的空间网状结构，对金属基材起保护及装饰作用的涂料，称为丙烯酸型氨基烘漆。由于

16、所用的涂料树脂分子量小，可以在不太高的粘度下制成高固体分的涂料。从而改进涂膜的丰满度，缩减施工道数。丙烯酸树脂与氨基树脂的交联反应是通过树脂侧链上带有可与氨基树脂反应或自身反应的活性官能团。共聚合反应制造树脂时采用不同的活性官能单体，这样树脂侧链上就具有多种不同交联体系的官能团。丙烯酸树脂可分为“自反应与“潜反应两大类，前者单独或在微量催化剂存在下，侧链上的活性官能团自身之间发生反应交联成网状结构的聚合物。后一类则其活性官能团自身间不会反应，但可以与添加进的交联剂上的活性官能团反应，由交联剂搭桥进行交联从而形成网状结构的聚合物。这类交联剂应至少具有两个活性官能团，不同的侧链活性基团各有不同的交

17、联体系，要求不同的温度、催化剂(或不用催化剂)。下表为常用的热固性丙烯酸酯树脂交联反应类型。,12,下面为表中所列各种交联反应的反应式及应用情况。丙烯酸树脂羟基与烷氧基氨基树脂反应交联反应机理与氨基醇酸系统基本相同。固化所需烘烤温度较低，在120130分钟至1小时或在140左右经2030分钟即可很好地固化，如在共聚物分子中引入一些羧基或外加酸性催化剂则可交联得更好或可缩短烘烤时间。羧基的存在一方面催化了羟基与氨基树脂的交联；另一方面它本身也能与氨基树脂的烷氧基交联反应。反应如下：,13,含羟基丙烯酸树脂是目前工业生产的丙烯酸氨基烘漆中要求固化温度较低的一种，但也有在高达200的温度过热烘烤条件

18、下迅速固化而不影响光泽及色泽，它具有较好的硬度、耐侯性、保光性、保色性、附着力、挠曲性及耐水性，所以应用最广，约占各类热固性丙烯酸涂料总产量的70%以上，应用最多的是轿车工业。轻工、家电产品上也多有应用。常用的羟基单体为甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)或羟丙酯(HPMA)以及丙烯酸羟乙酯(HEA)或羟丙酯(HPA)。配制丙烯酸烘漆所用的氨基树脂为醚化了的三聚氰胺甲醛树脂，其典型的结构式如下：,14,结构中R可能是羟甲基-CH2OH、甲氧基甲基-CH2OCH3或丁氧基甲基-CH2OC4H9，这使氨基树脂与丙烯酸树脂之间的交联反应变得非常复杂。羟甲基、甲氧基甲基及丁氧基甲基均可与丙烯酸树脂上的羟基或羧

19、基反应，而亚氨基NH则可以与氨基树脂上的羟甲基反应；此外，羟甲基与另一个羟甲基之间也可能反应。目前,部分醚化的丁氧基甲基三聚氰胺树脂在国内应用较多，其品种有醚化程度高低不同。高醚化度品种反应较慢，硬度较低但柔韧性较好，甲氧基甲基的品种目前市售的多为高醚化度品种，但一般均不易达到6个甲氧基，其甲氧基含量常在56之间；但羟甲基含量很低，与丙烯酸树脂交联反应需要较高温度或采用催化剂，应用此种树脂制造丙烯酸烘漆可以依赖其低粘度以生产高固体分涂料，漆膜具备更为优异的附着力、柔韧性、冲击强度及抗划伤性能，从而提高漆膜物性，但要求高温烘烤为其主要缺点，常可用添加酸性催化剂来克服。国外目前发展了一些部分醚化成

20、三甲氧甲基的品种，可以节约甲醇及甲醛，减少污染并加速固化，国内也有批量生产。,15,三聚氰胺树脂与丙烯酸树脂反应时，为了降低烘烤温度及加速固化速度，常采用催化剂，催化剂的加入对降低固化温度的效果非常明显，通常可达到降低3060的效果。羟基与氨基树脂交联反应常采用酸性催化剂，常用对甲苯磺酸为催化剂，也可使用壬基萘磺酸、十二烷基苯磺酸、马来酸丁酯、磷酸氢丁酯及磷酸羟基酯。催化效果一般随催化剂的酸性强弱而变，同时也随催化剂用量的多少而变。热固性氨基丙烯酸涂料由丙烯酸共聚树脂、丁醇醚化三聚氰胺甲醛树脂、颜料、溶剂和助剂等组成。氨基丙烯酸涂料形成的涂膜坚硬、附着力、保光性、保色性优良,过度烘烤涂膜不变色

21、,具有优异的耐候性和机械性,耐化学药品性突出。适用于家用电器、仪器、仪表和医疗器械等金属制品装饰性涂装。氨基丙烯酸烘烤磁漆（白）配方示例：,16,氨基丙烯酸烘烤磁漆（红）配方示例：,二、醇酸型氨基烘漆 醇酸树脂在各类涂料中是综合性能很平衡的树脂品种之一，也是用于氨基烘漆中的主要树脂。根据不同改性的干性油、半干性油和不干性油的品种以及油改性的量（或油度），可以制成各种醇酸树脂。1氨基烘漆用醇酸树脂 氨基烘漆用醇酸树脂的油度，以短油度为宜，它赋于漆膜以硬度、附着力和光泽。,17,氨基烘漆用醇酸树脂的改性油品种以半干性油和不干性油较为恰当，若豆油、椰子油、花生油、茶油、蓖麻油、脱水蓖麻油，十一烯酸等

22、合成脂肪酸等均能制成各类氨基烘漆。白色漆和清漆以不干性油为主。干性油改性醇酸树脂不适宜生产氨基烘漆，因为它高温变色，使漆膜泛黄，耐热性能差等缺点。氨基烘漆中醇酸树脂反应所用多元醇以甘油较为普遍，季戊四醇因生产短油度醇酸树脂时很难掌握、容易胶凝。同时漆膜易泛黄，经不起高温烘烤，故很少使用。除甘油外，三羟甲基丙烷和三羟甲基乙烷在烘漆中使用的醇酸树脂中发展很快。三羟甲基丙烷含有三个伯羟基，反应速率比甘油快，粘度低，制得的漆膜性能比甘油醇酸为好。特别是漆膜硬度，耐水性和耐久性均有特殊表现，特别适用于外用的自行车和汽车用漆。2氨基树脂和醇酸树脂的配合 在氨基醇酸烘漆中氨基树脂和醇酸树脂的配合相当重要，两

23、者配合得当与否对漆膜的质量带来很大影响。在氨基树脂中使用最多是丁醇改性三聚氰胺甲醛树脂，其他氨基树脂品种可根据制漆性能的需要加以选用。三聚氰胺树脂赋于漆膜以硬度、光泽等性能，醇酸树脂赋于漆膜以弹性和附着力等性能。要根据醇酸树脂的油度长短、油的种类、对漆膜的质量要求等多种因素综合考虑它们之间的配比。一般认为白色及浅色烘漆以及半平光烘漆等由于颜料分比较高，氨基比例（氨基和醇酸之比例）可以适当低些，深色漆可以高些。,18,又如透明红、蓝、绿等，由于使用醇溶性颜料或颜料含量极低，因此配方和清漆相仿，氨基比例可以高一些。总之，氨基树脂用量必须根据成本和质量进行平衡。在三聚氰胺树脂和醇酸树脂的配合中要注意

24、两种树脂的混容性。混容性不好表现在漆膜的光泽，特别是白色及浅色漆颜料分用量高的品种，更为突出。高醚化程度的，泛指树脂容忍度在10以上，该氨基树脂与干性油醇酸树酯或半干性油醇酸较为亲和，使形成的漆膜有较高的光泽和丰满度。低醚化程度的，泛指树指容忍度在10以下，该氨基树脂与不干性油醇酸树脂亲和。氨基树脂与不干性油醇酸树脂配合不良，烘干后有白雾或光泽差。除可能是树脂分子量过大外，主要是树脂内含丁氧基基团太多亦即醚化程度太高所致。三、常用的氨基醇酸的烘漆 有光氨基醇酸烘漆保光、保色性较好，钛白最好用金红石型的，但如是内用的也可以用锐钛型的，用量可以在2530%之间。为了减少白漆泛黄和大红避免金光，烘烤

25、温度都要求较低些，一般在100左右烘2小时。为了使漆膜硬度能达到要求，氨基树脂用量要稍多些，有时还要加入少量锰催干剂。,19,各色氨基醇酸烘漆配方示例：,20,因为豆油醇酸树脂是半干性油醇酸树脂，需要醚化度较高的氨基树脂才能有较好的混容性，以保证漆膜有较好的光泽和外观，所以使用醚化度较高的三聚氰胺甲醛树脂，醇酸树脂常用二甲苯溶解。浅色漆一般都用酞菁蓝、酞菁绿、喹吖啶酮红等配色，尽量不用铁蓝、铬黄、大红粉等，以求达到较好的保色性和较鲜艳的色彩。加些硅油溶液是为了改善漆膜外观、流平性，并改善复色漆的浮色，发花现象，用量都控制在以溶液计0.5%以下。半光和无光的氨基醇酸烘漆和有光烘漆配方基本一致，根

26、据光泽度加入滑石粉，碳酸钙等体质颜料，半光少加，无光多加。醇酸树脂和有光烘漆一样，用豆油醇酸树脂，氨基树脂的用量在半光漆中可以和有光烘漆相仿，但在无光漆中由于颜料含量很高，因此漆膜的弹性与耐冲击强度都较差，所以氨基树脂的比例就要相应减少一些。,21,半光氨基醇酸烘漆配方示例：,22,无光氨基醇酸烘漆配方示例：,23,在半光、无光漆中为了保持漆膜性能，总是希望在能达到消光要求的情况下体质颜料尽可能少用。体质颜料含量多，相对的树脂含量就少，漆膜表面较粗糙。在半光和无光漆中可采用气相二氧化硅作消光剂，由于气相二氧化硅颗粒的团聚微粒小，使形成的漆膜表面特别光滑，提高半光和无光漆的外观质量。随着国民经注

27、的发跃发展，各使用部门都要求加快烘漆干燥速度。一般氨基醇酸烘漆中白色、浅色、大红色漆需在105烘2小时，深色漆在120烘2小时，清漆也要110烘1.5小时。氨基醇酸烘漆中如果一部分用干性油（如亚麻油和桐油）醇酸树脂，漆的烘烤时间能缩短至1小时。但桐油、亚麻油醇酸树脂泛黄严重只能在深色漆中使用，在浅色漆和清漆中则无法应用。在醇酸树脂中如果引入部分苯甲酸改性能加快干燥，提高漆膜硬度。同时在施工时可以适量加入酸性催化剂，能加快烘漆的固化速度，干燥时间和温度可以同时一步降低至80100半小时干。,24,快干氨基醇酸烘漆配方示例（质量份）：,上述快干氨基醇酸烘漆由于醇酸树脂的油脂的油度缩短，干燥时间快，

28、所以醇酸树脂要求用高沸馏程煤焦溶剂，以改进漆膜的流平性。若用二甲苯则漆膜的流平性差。,25,三、聚酯氨基烘漆 由新戊二醇合成的聚酯树脂（或称无油醇酸树脂），可三聚氰胺甲醛树脂，苯代三聚氰胺甲醛树脂等交联固化成膜。新戊二醇聚酯氨基烘漆较之植物油改性醇酸氨基烘漆不易氧化，分解和泛黄。漆膜有更好的光泽、丰满度，不沾污和附着力强等特理机械性能。常用于家用电器的装饰和保护。家用电器等轻工产品要求漆膜不但有良好的耐候性和保光、保色性等优良性能，还要求较高的装饰性：要求漆膜光亮、丰满和干性快速等特点。为了满足上述要求，应采用耐晒牢度高的，色彩鲜艳的有机颜色如：稳定型BS酞菁蓝和G酞菁绿，双偶氮大分子R大红，

29、4GL黄等高级颜料，钛白粉以金红石型为主，为提高黑色漆黑度，必须采用色素或特黑炭黑。溶剂使用酮、醇、醚类混合有机溶剂中，为保证大面积施工的流平性，常需要加入适量高沸点溶剂。,26,聚酯氨基烘漆配方示例：,该漆是由进口优质聚酯树脂、低醚化度三聚氰胺树脂、钛白粉、助剂及溶剂组成，漆膜丰满、色彩鲜艳、光泽好、硬度高并具有良好的韧性、冲击强度和耐水性,与底漆和中间涂层配套，有极佳的装饰和防护性能，施工性能优越，主要用作高级车辆表面保护装饰。,返回,27,第三节 单组分自干漆 一、醇酸自干漆 以醇酸树脂为主要成膜物质，制成的清漆或者色漆，在常温下可自然干燥成膜，称为醇酸自干漆。1醇酸树脂清漆 醇酸树脂清

30、漆由中或长油度醇酸树脂溶于适当溶剂，加入催干剂，经过过滤净化制成。溶剂中可加一些松节油、二甲苯以增加清漆的稳定性；适当地添加防结皮剂防止在罐内结皮（松节油亦有防结皮作用）。催干剂要在醇酸树脂制成并已经冷却后再加入，不然会导致胶化。催干剂的种类与用量视干率要求而定，锌可以减轻起皱并使漆膜“开敞”，便于干透，过多则影响附着力；铅可促使漆膜干透，但在醇酸树脂漆料中常与游离的苯二甲酸酐结合成铅盐析出而使清漆浑浊，有时非常严重。所以在清漆中使用铅催干剂应特别慎重，用量也要很少。也可以采用钴、钙两种催干剂配合使用代替铅催干剂。常用清漆配方示例：,28,醇酸树脂清漆干燥快，漆膜光亮坚硬，耐候性、耐油性（汽油

31、、润滑油）都很好，但由于以酯链为主链，还有残留的羟其与羧基，所以耐水性稍差，中油度醇酸树脂清漆硬度较大，但刷涂性稍差；长油度醇酸树脂清漆弹性较好，刷涂性较好，其他性能也很优越。2醇酸树脂色漆 醇酸树脂色漆大致可分为磁漆、半光漆、中间（二道底漆）层、底漆（打底漆、防锈漆）、腻子等。设计醇酸树脂色漆配方应注意：颜料的颜色、遮盖力、粒度、形状、分散性、吸油量、堆密度、防腐（锈）性、耐光、耐热、耐水、耐溶剂（血渗色）性、耐化学药品性等；醇酸树脂的油类：油度、固体分、溶剂类型和含量、粘度、酸值、对颜料的润湿性、保光性、保色性、干率、耐光、耐热和耐候性、耐水和耐化学药品性等；催干剂及其他助剂；对于所制的色

32、漆成品应考虑干后漆膜的颜色、遮盖力、光亮度、平整度、硬度、柔韧性、耐冲击性、耐磨损性、附着力、耐潮气和气体透入性，防腐（锈）性，耐光性、保色性、耐水性、化学药品性、户外耐久性。磁漆是醇酸树脂漆中的主要品种，由醇酸树脂与颜料（不加或加极少量填料）组成，PVC为320%，具有非常好的装饰性，用于面漆。室温干燥快，漆膜坚硬，具有良好的光泽、附着力、耐汽油和润滑油、良好耐候性，既可在常温干燥，也可烘干，主要用于金属表面，如机械部件、卡车、农机具、钢铁设备，也涂于木器表面。,29,醇酸树脂磁漆配方示例：,30,室内用具，仪器仪表等不需较高的光泽以免刺激视力，则需要半光或无光漆，降低漆膜的光泽有两种方法，

33、一是增大PVC，即多加颜料和填料使漆膜表面产生散射而起消光效果；二是使用消光剂，如晶形蜡和氧化硅类化合物。几个常用的半光醇酸树脂漆配方：,31,醇酸树脂无光磁漆配方示例：,32,底漆是直接与底材接触，要求本身有很好的机械强度，并对底材有好的附着力。底漆配方设计成高的PVC，使呈半光或无光，以便与面漆能较好的结合，又可加入防锈颜料如红丹、铬酸锌起打底和防锈双重作用。铁红醇酸树脂底漆配方示例（质量份）：,33,红丹醇酸树脂防锈底漆配方示例：,红丹醇酸树脂防锈底漆具有很好的防锈性能，但本身附着力、强度、耐水性和耐化学品稳定性不如环氧树脂类防锈底漆，对底材的渗透性不如纯亚麻油红丹防锈底漆。醇酸树脂二道

34、底漆 含颜（填）料比底漆多，但着色颜料较少，体制颜料较多，以便施工于底漆之上填充底漆的孔隙构成一个细腻的表面，减少底漆面的粗糙度，使面漆显得丰满、光泽。,34,醇酸树脂二道底漆配方示例：,醇酸树脂腻子用来填补不平整的工件表面。它涂于底漆之上，在刮涂填补低凹不平的表面之后，经砂纸打平，再涂二道底漆，最后涂面漆。各漆根据情况可以涂一道或二道。醇酸树脂可以作为腻子的粘合剂，加入少量颜料和大量的填料（体质颜料），以很高的的PVC制成厚浆。,35,白色醇酸树脂腻子配方示例：,36,二、丙烯酸自干漆 以（甲基）丙烯酸及其酯类的共聚物为主要成膜物质，能在自然条件下干燥成膜的漆称为丙烯酸自干漆。溶剂型热塑性丙

35、烯酸酯漆依靠溶剂挥发自干，而热固性的则除溶剂挥发外还有官能团的交联反应，有的需要加热烘烤交联，有的则可室温下交联。由于含有溶剂，成膜较薄，装饰性及丰满度均依靠多层涂装。但其户外耐久性、保光、保色性能优良，而且施工简便，有较大的应用面。1溶剂型丙烯酸酯漆 热塑性丙烯酸酯漆所用的共聚树脂由于成膜时不会进一步交联，要获得 较好的物理性能，分子量常较高，为了能满足各种用途所需要的性能特点，必须通过树脂配方中单体比例来调整，或采用外加其它能与之混容的成膜物来进行改性。热塑性丙烯酸酯漆的优点 耐候性优良 户外耐久性远较硝基、醇酸、乙烯等类产品优良。单体调配得当时不低于热固性丙烯酸酯漆。保光、保色性优良 树

36、脂水白，透明度高，在紫外光照射下不易褪光及变色，最适用于制造铝粉(金属感)面漆及浅色面漆。耐化学品性及耐水性良好 耐酸、耐碱性良好；可以不受润滑脂及道路用石油沥青的污染，对洗涤剂有较强的抗性。与适当的底漆配套时附着力良好。抛光性良好。,37,但它存在施工粘度高，漆膜的厚度及丰满度较差、对温度敏感的缺点，一般可以与硝酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、过氯乙烯树脂等树脂共混或者调整组成树脂的单体组分弥补不足。热塑性丙烯酸漆尽管在某些性能上略逊于热固性品种，但其耐大气老化的主要性能却十分优越，所以较广泛地应用于各领域。在建筑方面，无论是外墙，铝质框架以及大桥栏杆、电视塔架等工程设施均长期处于强烈日光的暴晒之

37、下，需要优良的耐大气老化的涂料来涂饰。这些工程设施及产品常利用热塑性的挥发自干涂料进行涂饰。桥梁白色丙烯酸面漆配方示例：,38,2热固性丙烯酸酯漆 热固性丙烯酸酯漆与热塑性的相比其主要优点在于通过固化交联使漆膜的分子变成巨大的网状结构，不熔不溶，并提高其多方面的物理性能及防蚀性、耐化学药品性。此外、由于涂料树脂原来的分子量小得多，可以在不太高的粘度下制成高固体分的涂料。从而改进涂膜的丰满度，缩减施工道数，达到理想的漆膜厚度。热固性涂料树脂的分子量常在30000以下。一般在1000020000之间,至于高固体分涂料所用树脂则常低至20003000。热固性丙烯酸树脂的交联反应是通过树脂侧链上带有可

38、与其它树脂反应或自身反应的活性官能团。共聚合反应制造树脂时采用不同的活性官能单体，这样树脂侧链上就具有多种不同交联体系的官能团。（1）官能团及交联剂 热固性丙烯酸树脂可分为“自反应与“潜反应两大类，前者单独或在微量催化剂存在下，侧链上的活性官能团自身之间发生反应交联成网状结构的聚合物。后一类则其活性官能团自身间不会反应，但可以与添加进的交联剂上的活性官能团反应，由交联剂搭桥进行交联从而形成网状结构的聚合物。这类交联剂应至少具有两个活性官能团，不同的侧链活性基团各有不同的交联体系，要求不同的温度、催化剂(或不用催化剂)。,39,其中，与多异氰酸酯室温交联固化可认为是自干涂料。其化学反应式为：,这

39、种类型的交联反应与含羟基聚酯多异氰酸酯加成物的反应机理相同，其特点是可在常温下交联固化，固化后的漆膜具有优越的丰满度、光泽、耐磨、耐划伤、耐水、耐溶剂及耐化学腐蚀性，如采用脂肪族多异氰酸酯为固化剂时更可有极优良的耐候性、保光、保色性及柔韧性。在航空、交通、机器、家电、轻工产品上有较多应用实例，车辆维修方面应用更广，在A BS、聚氯乙烯、聚烯烃、聚碳酸酯等塑料表面的二次加工应用效果也很突出，它的两种组分可在常温下反应，所以采用双组分分装。,40,较多工厂采用热固性的丙烯酸酯漆作为汽车面漆或修补漆，除汽车外，还应用于其它车辆，例如高速列车、集装箱等。丙烯酸酯汽车面漆配方示例：,施工时将甲、乙组分按

40、照1-1.2：1的比例进行混合喷涂，固化后的漆膜具有优越的丰满度、光泽、耐磨、耐划伤、耐水、耐溶剂及耐化学腐蚀性，铅笔硬度可达2H，耐候性、保光、保色性优良。,41,户外耐大气老化性能优越也是热固性丙烯酸涂料的主要优点，户外大型钢结构如大桥栏杆、港口浮吊、户外起重行车，电视塔架等均要求涂饰后能在紫外线强烈照射、湿度高的大气条件下长时期应用，采用含氟热固性丙烯酸涂料最为适宜。含氟丙烯酸酯桥梁配涂料配方示例：,由于树脂中引入了氟原子，大大提高了涂料的耐紫外线性能，可以1000小时人工加速老化不变色，有利于发挥长期保护作用。,42,三、环氧酯自干漆 酯化型环氧树脂漆常称为环氧酯漆，是由植物油酸与环氧

41、树脂经酯化反应而制得的。它是单组分体系，贮存稳定性好，有烘干型的，也有常温干型的，烘干温度较低(约120)，施工方便，环氧酯漆可以由不同品种的脂肪酸以不同的配比与环氧树脂反应制得，因而漆膜性能可调。环氧酯可溶于价廉的烃类溶剂中，成本较低，可以制成清漆、磁漆、底漆和腻子等。环氧酯与其它树脂混容性较好，如与氨基树脂或酚醛树脂并用，可制成性能不同的烘干型漆。脂肪酸的羧基与环氧树脂的环氧基和羟基发生酯化反应，生成环氧酯。以无机碱或有机碱作催化剂，反应可加速进行。环氧基比羟基活泼，所以羧基与环氧基反应先发生，称为加成酯化，其次是羟基与羧基反应。反应过程如下：,43,在制备环氧酯时，通常是将环氧树脂部分地

42、酯化，因为这样可以更多地保留环氧树脂的特性。环氧酯的酯化程度一般在408 0。具体的酯化程度则应根据涂膜的性能要求决定。一般说来，制备空气干燥的环氧酯时，酯化程度在5 0以上，使环氧酯中含有足够的脂肪酸双键，以便进行氧化聚合而干燥。制备烘干的环氧酯时，酯化程度可在5 0以下。通过酯化物中的剩余羟基和并嗣树脂中活泼基团进行交联，而使漆膜干燥。环氧酯的性能与脂肪酸用量有密切关系，当脂肪酸用量增加时，粘度、硬度降低，对溶剂的溶解性增加，刷涂性、流平性改善。干燥速度以中油度最好，一般室外耐久性也较好。但环氧酯涂料中因含大量醚键，耐晒性不如醇酸树脂漆好。适于酯化的环氧树脂分子量有：900、1 4 00和

43、2 900。通常如果环氧树脂的分子量大，其酯化物的耐化学品性能高。但是树脂中羟基较多，在加热酯化时，酯化物粘度上升快，在制造时操作控制困难。制成的清漆粘度大，与其它树脂的混容性不好。制造常温干型环氧酯时，主要选用干性油脂肪酸，如亚麻油酸、桐油酸等。制造烘干型环氧酯时，常选用脱水蓖麻油酸、椰子油酸等。环氧酯漆用途很广，如各种金属底漆、电器绝缘漆、化工厂室外设备防腐蚀漆等。环氧酯底漆对铁、铝金属有很好的附着力，漆膜坚韧，耐腐蚀性较强，大量用于汽车、拖拉机或其它设备打底。近年来我国水稀释性环氧酯底漆大量应用于阳极电泳涂漆工艺中。,44,红丹环氧酯防锈漆配方示例：,该防锈漆由环氧酯、颜料、填料、溶剂调

44、配而成。具有优良的物理性和机械性能，防腐，耐水、导热性优良。对铁、铝金属有很好的附着力，漆膜坚韧，耐腐蚀性较强，用于化工设备的防腐底漆。,45,铁红环氧酯氨基底漆配方示例：,46,环氧酯氨基磁漆配方示例：,返回,47,第四节 双组分自干漆 一、聚氨酯双组分自干漆 双组分聚氨酯漆分为甲、乙两组分，分别贮存。甲组分含有异氰酸酯基，乙组分一般含有羟基。使用前将甲乙两组分混合涂布，使异氰酸酯基与羟基反应，形成聚氨酯高聚物。多异氰酸酯组分应具备以下条件：良好的溶解性以及与其它树脂的混容性；与羟基组分拼和后，施工时限较长；足够的官能度和反应活性：，NCO含量高；贮存稳定性长；低毒。直接采用挥发性的二异氰酸

45、酯（如TDL、HDI等）配制涂料。则异氰酸酯挥发到空气中，危害工人建康，而且官能团只有两个，分子量又小，不能迅速固化。所以必须把它加工成低挥发性的齐聚物，使二异氰酸酯或与其它多元醇结合。或本身聚合起来。加工成为不挥发的多异氰酸酯的工艺有3种。二异氰酸酯与多元醇（例如三羟甲基丙烷等)加成，生成以氨酯键联结的多异氰酸酯，常称之为加成物。二异氰酸酯制备缩二脲多异氰酸酯，典型的如HDI缩二脲多异氰酸酯，在我国广泛应用。,48,二异氰酸酯聚合成为三聚异氰酸酯。能与异氰酸酯反应的基团除了羟基以外，还有氨基等；但在聚氨酯漆的实际生产中，绝大多数还是采用含羟基的聚合物。小分子的多元醇(例如三羟甲基丙烷等)只可

46、作为制造预聚物或加成物，或制造聚酯树脂的原料，不能单独成为双组分漆中的乙组分，作为双组分漆用的多羟基树脂，一般有：聚酯多元醇；含羟基丙烯酸树脂；聚醚多元醇；环氧树脂；蓖麻油或其加工产品(氧化蓖麻油、甘油醇解物)；其它树脂，如含羟基的氯醋共聚体，醋酸丁酸纤维素等。聚酯是与多异氰酸酯配制涂料最早使用的树脂。将二元酸(常用己二酸、苯酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸等)与过量的多元醇(三羟甲基丙烷、新戊二醇、一缩乙二醇、1，3-丁二醇等)酯化，按不同配比可制得一系列的含羟基聚酯。为了干燥迅速，大多采用三羟甲基丙烷。与其它羟基组分相比，聚酯形成的漆膜耐候性好、不泛黄、耐溶剂、耐热性好。与丙烯酸树脂相比，聚酯的

47、分子量低，固体分高，其漆膜的挠性较好，因为其酯键上的氧原子容易旋转，而丙烯酸树脂的碳一碳键较不易旋转，而丙烯酸树脂的碳碳键较不易旋转，丙烯酸聚氨酯漆的硬度比相应的聚酯高，表干性也比聚酯好。,49,含羟基的丙烯酸树脂与脂肪族多异氰酸酯配合，可制得性能优良的聚氨酯漆，其用途逐年上升，大量用作汽车的修补漆、高级外墙漆、海上钻井等平台的面漆等。丙烯酸树脂耐候性优良，干燥快，因为它不吸收300nm以上的紫外线及可见光。其主链的碳-碳键耐水解。含羟基丙烯酸树脂与多异氰酸酯交联的漆膜，比单纯的丙烯酸树脂固体含量高，耐溶剂，而且机械性能提高。有些聚氨酯漆配方采用聚丙烯酸树脂和聚酯树脂合用，例如固化剂为HDI三

48、聚体，羟基组分为80丙烯酸树脂、20聚酯树脂。聚酯能提高固体含量，并且润湿性好，是研磨颜料的优良介质。聚醚与聚酯相比，醚键比酯键更易旋转，所以聚醚的玻璃转化温度低，因而其漆膜的耐寒性好，耐碱性水解，粘度低。但是耐油性、耐水性、机械强度、干燥性、与NCO的反应速率均不及聚酯，所以在涂料中聚酯的应用量远超过聚醚。聚醚的耐碱性、耐寒性、柔挠性优良，可用于防腐蚀涂料混凝土面涂料等。聚醚的主要用途在泡沫塑料。随着石油化工的发展，提供了环氧丙烷等原料，使其产量扩大、成本降低。在聚氨酯涂料中，聚醚因粘度低，可制无溶剂涂料等。,50,环氧树脂具有仲羟基和环氧基，仲羟基可以与异氰酸酯反应。用环氧树脂作为含羟基组

49、分，则涂膜的附着力、抗碱性等均有提高，适宜作耐化学品、耐盐水的涂料。如尿素造粒塔所用的聚氨酯漆中就有环氧树脂的产品，具有优良的化学稳定性。但是，由于环氧树脂中的苯环和幂jian醚件醚键，不耐户外曝晒。采用环氧树脂作为羟基组分，一般可有3种方式：单纯使用环氧树脂作多元醇，配入漆中；例如有些潜水艇外壳涂料用含环氧树脂的双组分聚氨酯漆，可在寒冷潮湿环境下施工，效果很好，这种用法只有羟基参加反应，环氧基未结合。用酸性树脂的羧基，使环氧基开环，生成羟基。与醇胺或胺反应，生成多元醇。蓖麻油是脂肪酸的甘油酯。脂肪酸中90是蓖麻油酸(9-烯基-1 2-羟基十八酸，结构式如下)，还有10是不含羟基的油酸和亚油酸

50、。蓖麻油的羟值约为1 6 3左右，即含羟基4.94；羟基当量345。其组分中长链非极性的脂肪酸赋予漆膜良好的抗水性和可挠性，并且因为价廉而来源丰富，所以广泛应用于聚氨酯漆中，或直接使用，或与甘油经酯交换后制漆。可以制双组分漆，也可与异氰酸酯反应制成预聚物，再配制单组分或双组分漆。有些聚氨酯漆膜经长期浸水后容易起泡，用蓖麻油配制的聚氨酯漆大有改善，是因为长链脂肪酸的疏水作用。,51,黑色聚氨酯磁漆配方示例：,该涂料色泽饱满、附着力高、弹性优良，具有优良的保护和装饰性能。,52,云铁聚氨酯底漆配方示例：,53,聚氨酯金属漆配方示例：,该涂料赋予基材以金属质感，同时分子结构中不含有苯环，具有优异的耐