涂料YUANCAILIA.ppt

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1、第 十 章 涂料,精细化学品概论,涂料应用到人们生活的各个领域,涂料的概念：涂料俗称油漆，是一种涂覆在物体表面并能形成牢固附着的连续薄膜的配套性功能材料。目前各种高分子合成树脂广泛用作涂料的原料。涂料的作用：（1）保护作用金属、木材等的防腐（2）装饰作用汽车、日用电器、设备、家具等（3）特殊作用船体的防腐蚀和海洋生物附着，防热、防电、耐高、低温，耐辐射、伪装、太阳能接收、红外吸收等,第一节概述,涂料的组成：一般包含成膜物质、溶剂、颜料或填料、助剂四个组分。（1）成膜物质：主要由树脂组成。还包括部分不挥发的活性稀释剂。它是使涂料牢固附着于被涂物质表面上形成连续薄膜的主要物质，是构成涂料的基料，决

2、定涂料的基本特征。（2）有机溶剂或水：分散介质。（3）颜料和填料：主要用于涂料着色和改善涂膜性能，增强涂膜的保护、装饰和防锈作用。（4）助剂：是原料的辅助材料。如催干剂，增塑剂，固化剂，防老化剂，防霉剂，流平剂，防沉淀剂，防结皮剂等。,涂料的组成及各组成部分的作用,5.1.2 涂料的分类,涂料的品种繁多，有不同的分类方法。若按成膜物质和颜料的分散状态分类，有溶剂型涂料、无溶剂型涂料、分散悬浮型涂料、水乳胶型涂料和粉末涂料等。按是否含有颜料分类，把含有颜料的有色不透明或半透明的涂料称为色漆。把不含有颜料的涂料称之为清漆，加有大量体质颜料的稠厚浆状体称为腻子。根据成膜干燥方式分类，有挥发干燥型涂料

3、和固化干燥型涂料两大类。后者有可细分为烘烤型涂料、气干型涂料、催化固化型涂料、辐射固化涂料等。根据涂装体系的顺序分类，直接涂覆于底材上的涂料称为底漆，主要起防护作用；最外层涂料称为面漆，主要起装饰作用；介于底漆和面漆之间的中间过渡层称为中间涂料。,以主要成膜物质为基础，将涂料划分为18大类：成膜物质分为17类，辅助材料列为第18类。油脂，天然树脂，酚醛树脂，沥青，醇酸树脂，氨基树脂，硝酸纤维素（酯），纤维素酯、纤维素醚，过氯乙烯树脂，烯类树脂，丙烯酸树脂，聚酯树脂，环氧树脂，聚氨酯树脂，元素有机聚合物，橡胶，其它树脂，辅助材料。,（1）以成膜物质为基础分类：GB2705-92,（2）涂料的形态

4、分类固态涂料：即粉末涂料。液态涂料：溶剂型涂料、水溶性涂料、水乳型涂料。（3）按涂料的特殊性能分类建筑涂料、防腐涂料、汽车涂料、防锈涂料、防水涂料、保湿涂料、弹性涂料、绝缘涂料等。（4）按涂料的光泽分类高光型或有光型涂料、丝光型或半定型涂料、无光型或亚光型涂料。,5.1.3 我国涂料工业的现状和发展趋向,（1）发展速度快目前产量200万吨/年,年增长速度3.4%，生产企业约8000家。（2）普通型为主，高性能、环保型与国外发达国家有较大差距。（3）水溶性涂料、高固体粉未涂料、光固化涂料是发展方向。,目前涂料研究的方向其一是涂料应用的自动化，所提供的产品施工简便和安全，特别是产品涂刷的自动化；其

5、二是向环保型涂料方向发展；其三是增加新的组成成分，使涂料在涂后发生新的化学变化而构成涂膜，以及将由一次施工只能得到薄涂层转变为得到厚涂层，涂膜层数也将由繁琐的多道配套简化为简单施工，涂膜的干燥过程也将利用各种物理、化学反应而大大缩短。,涂料的生产,涂料生产中除选用合乎规格的原材料及中间产品外，其配方的设计、工艺流程和设备的选定，以及操作熟练程度都对涂料的质量起很重要的作用。个别的天然树脂漆（如虫胶漆）的生产过程，仅是漆片的溶解过程。大部分合成树脂漆的生产过程中既有化学的聚合或缩合反应，又有物理的混合和分散等过程。以醇酸磁漆为例，说明涂料生产的主要过程。首先是制备醇酸树脂，然后与颜料碾磨，再加入

6、各种助剂，经过调和、配色、过滤和包装等工序制成涂料。P264,虫胶漆,性质：又称紫胶或洋干漆，抛力斯等，是一种天然树脂。虫胶树上的紫胶虫吸食和消化树汁后，在树枝上留下许多分泌物，将这些减结干燥后的分泌物，收集起来，经过加工制成的产品称为虫胶。粗制品呈紫红色。经精制后成黄色或棕色的虫胶片和白色的白虫胶。主要成分是光桐酸(9,10,16-三羟基软脂酸)的酯类。溶于乙醇和碱性溶液，微溶于酯类和烃类。虫胶的酒精溶液常用作木器底漆；虫胶还可以用于医药、造纸、绝缘材料、黏结剂、油漆、油墨和兵器弹药的绝缘防腐等。作为动物胶黏剂,主要用于金属及火柴头的胶接。,第二节 油性漆类,油性漆是以具有干燥能力的油脂制造

7、的涂料的总称。油性漆价格低廉，使用方便，漆膜耐候性好，对底基渗透力强，是人们使用较早、应用范围较广泛的涂料品种之一。主要优点：涂刷性能好，漆膜柔韧，耐候性优良，它对钢材和木材表面均有良好的润湿性能；生产简单，通常是把干性油加进助剂熬制而成；施工方便，油性涂料适合于各类施工方法，对施工方法无特殊要求，所以广泛用于建筑、维修及其他要求不高的涂装工程。主要缺点：干燥缓慢，不适应流水作业；漆膜不能抛光，水膨胀性大；、其光泽、硬度、耐碱性均不及树脂漆类。,油脂的分类,涂料工业应用的油类分为：,干性油,半干性油,不干性油,油的干性差异，决定于所含不饱和酸的双键数目及其位置等因素，如：甘油三酸脂的平均双键数

8、，6个以上为干性油，46个为半干性油，4个以下为不干性油。,桐油梓油亚麻油其他干性油,豆油葵花油棉籽油,蓖麻油椰子油米糠油鱼油,油性漆的分类,清油：是精制干性油经过氧化聚合或高温热聚合后加入催干剂制成。可单独涂于木材或金属表面作防水防潮涂层。厚漆：干性油加入着色颜料、体质颜料经研磨而成的稠厚浆状物，即得厚漆。优点是，液体漆料没有完全加够，催干剂也未加入，比一般的涂料容积小，可节省包装、贮存及运输费用；使用时可按用途加入清油，黏度、干性可按实际需要加以控制；可以自由配色，施工方便，价格便宜。调和漆：是以颜料、体质颜料与漆料经碾磨后加入溶剂、催干剂及其他辅助材料制成。施工方便，漆膜的附着力好。,油

9、性电泳漆及水溶性漆：是油漆中较为新颖的品种，是以植物油与少量顺丁烯二酸酐反应，以氨水中和，用蒸馏水稀释与颜料碾磨而成。防锈漆：以精炼干性油、各种防锈颜料（红丹、锌粉、偏硼酸钡等）及体质颜料经混合碾磨后加入溶剂、催干剂而制成的防锈底漆或用其他颜料制成的防锈面漆。概括来说：油性漆的主要优点是施工方便，涂刷性、渗透性好 价格低廉，有一定的装饰保护作用。缺点是漆膜干燥缓慢，漆膜软，不耐打磨及抛光，耐候性、耐水性、耐化学性差。另外，大量使用食用油，不用或少用植物油特别是食用油减少油性漆的比重是今后发展的方向。,第三节 醇酸树脂漆,1、定义：以醇酸树脂为主要成膜物质的一类涂料。2、制备：是由多元醇、多元酸

10、和其他单元酸通过酯化作用缩聚制得，也称为聚酯树脂。3、原料：多元醇：甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷、山梨醇、木糖醇等。多元酸（酐）：邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、顺丁烯二酸酐、癸二酸等。单元酸：改善醇酸树脂的不溶不熔性，椰子油、蓖麻油等。,基本结构及合成方法,合成反应：A.主链：由多元酸与多元醇缩聚（以苯酐和甘油反应为例）,B.侧链：由单元羧酸与主链上羟基酯化,醇酸树脂的分类,按油品种分：,干性醇酸树脂,不干性醇酸树脂：本身不能在室温下固化成膜，需要与其他树脂经过加热发生交联反应，才能固化成膜。,按油度来分为：短、中、长三种油度 短：3545%;中：4660%;长：60%以上,5.2.2 油度及其对

11、醇酸树脂性能的影响,a.油度的定义：醇酸树脂组分中油所占的质量百分数称为油度（OL），其表示式如下：,OL（%）（油的质量/树脂理论产量）100油的质量/（多元醇质量多元酸质量油的质量生成水的质量）100,b.油度概念的扩展：扩展为醇酸树脂侧链所占的质量百分数。,c.油度对醇酸树脂性能的影响：,1.溶解度与极性：随油度增大，非极性增大，在非极性溶 剂中溶解度增大；反之，在极性溶剂中溶解度增大。2.硬度：随油度减小，硬度增大。3.干率：中等油度的干率性好。4.耐久性：中等油度的室外耐久性好。5.刷涂性：长油度，柔性增大，刷涂性好。6.耐水性：中等油度的耐水性好，极性大易吸水。7.保光保色性：随油

12、度减小其保光保色性得到改善。,5.2 醇酸树脂涂料,醇酸树脂漆的配方设计P274,主要品种：外用醇酸树脂漆：桥梁面漆，耐候性优越，柔韧性优越，耐损伤性好。通用醇酸树脂漆：综合性能好，适用于不能进行烘干作业的大型机床、机械、车辆，也适用于建筑门窗、室内木结构。底漆和防锈漆：对铁、有色金属和木材等表面有良好的附着力。快干醇酸树脂漆：适用于流水线生产的机械产品的涂装。醇酸树脂绝缘漆：用于电缆、电线物品的刷涂。醇酸皱纹漆：供仪器、仪表、小五金的涂装。,第四节 氨基树脂漆,氨基树脂漆-主要成膜物质为氨基树脂。生产氨基树脂的原料主要有三聚氰胺、尿素、甲醛等。三聚氰胺甲醛树脂：由三聚氰胺与甲醛合成，为了改变

13、漆亲水性、降低树脂的极性，能使其溶于烃类溶剂中并与其他树脂有较好的混溶性，在其缩合物中引入丁基或其他烷基改性，所生成的烷基化树脂有较好的混溶性，目前常采用丁醇醚化。脲醛树脂：由尿素和甲醛缩合而成，异丁醇进行醚化。聚酰亚胺树脂：由均苯四甲酸酐与二氨基二苯醚缩聚制得。苯代三聚氰胺甲醛树脂：苯代三聚氰胺与甲醛缩合，异丁醇进行醚化，制得的树脂能与沥青树脂和丙烯酸树脂以一定比例混溶。,与醇酸树脂复配使用,作为涂料来说，单纯的氨基树脂加热固化后漆膜过分的硬而脆，且附着力差，不能单独制漆，一般都是与其他成膜物质配合使用，最常用的就是醇酸树脂。二者复配以后既改善了单独使用醇酸树脂的硬度、光泽、烘干速度、漆膜外

14、观、以及耐碱、耐水、耐油、耐磨性能；也改善了氨基树脂的脆性、附着力，因此获得兼具两种树脂原有特性，相互弥补各自不足。,氨基树脂漆的分类,氨基醇酸树脂漆氨基树脂与醇酸树脂的比例不同分为：高氨基：醇酸：氨基=12.5：1 中氨基：醇酸：氨基=2.55：1 低氨基：醇酸：氨基=59：1其他氨基树脂漆无油氨基树脂漆,氨基树脂漆的性能,氨基树脂漆的特点：清漆的颜色浅，不易泛黄；漆膜外观丰满、色彩鲜艳；漆膜坚韧，附着力好，机械强度高;漆膜耐候性、抗粉化、抗龟裂性好；有一定耐水性、耐油、耐磨性能；有良好的电气绝缘性能；可采用静电喷涂，提高生产效率，降低涂料的耗用量，有利于连续化操作。,氨基树脂漆的应用,因氨

15、基漆具有良好的性能，所以广泛用于各种金属制品上，如交通工具、仪器仪表、医疗器械、冰箱、自行车、缝纫机、暖水瓶罐头容器、玩具、五金零件、文教用品等轻工业产品及电机电器。另外，通过改变醇酸树脂与氨基树脂的比例可得到不同特性的漆膜，满足冰箱用漆、轿车用漆等要求较高的物件上。,第五节环氧树脂漆,环氧树脂涂料是以环氧树脂、环氧酯树脂和环氧醇酸树脂为基料的涂料。环氧树脂涂料耐化学性强，粘附力强，稳定性好。环氧树脂涂料主要用于：防腐蚀涂料，舰船涂料，电气绝缘涂料，家具装饰涂料，食品罐头内壁涂料，水泥地坪涂料，还有特种涂料等。,环氧树脂的合成及主要化学性质,目前产量最大的环氧树脂是环氧氯丙烷和双酚A（二酚基丙

16、烷）合成的：,环氧树脂中有相当活泼的官能团环氧基。氧上带有负电荷，碳上带有正电荷，形成两个反应活性中心。亲电试剂向氧原子进攻，亲核试剂向碳原子进攻，结果引起CO键断裂。环氧基可以和胺、酰胺、酚、羟基、羧基等起反应，这是环氧树脂涂料固化交联反应的根据。环氧树脂中含有仲醇基，可以和羟甲基、有机硅、有机钛、脂肪酸反应，这是环氧树脂固化和改性的前提。,环氧树脂涂料,环氧树脂的固化,固化剂的种类很多，如脂肪族多元胺类，芳香族多元胺类，各种胺改性剂，各种有机酸及酸酐，咪唑，一些合成树脂如脲醛树脂、酚醛树脂等。,（1）与胺类固化剂交联 脂肪族胺类固化剂在目前使用得比较多。常用的胺类固化剂有乙二胺、多乙撑多胺

17、、氨基乙醇胺等。,环氧树脂涂料,（2）与酸酐和羧酸固化剂交联()酸酐与环氧树脂中的羟基反应生成单酯,环氧树脂涂料,()单酯中的羧基与环氧基酯化生成二酯,环氧树脂涂料,()在酸存在下，环氧基与羟基起醚化反应,()单酯与羟基反应生成二酯,环氧树脂涂料,（3）与其他树脂交联 和含有羟基的树脂如酚醛树脂交联；和含有胺基的树脂如脲醛树脂交联；和含有羧基的树脂交联，如丙烯酸树脂中加入少量环氧树脂，进行环氧基酯化，可提高耐用性，常用于家具涂层。,环氧树脂漆的特点,与底材附着能力强 因为环氧树脂结构中含有羟基、醚键及极为活泼的环氧基的缘故，羟基和醚键的极性使得环氧树脂分子和相邻表面之间产生引力，而环氧基能与含

18、活泼氢的金属表面起反应生成化学键，因而。与面漆附着能力差 为了改善这一缺点，要增加一道中间层来补救，这样增加了施工工序和时间。,环氧树脂漆的分类,未酯化环氧树脂漆酯化环氧树脂漆水溶性环氧电泳漆线型环氧树脂漆环氧粉末漆脂环族环氧树脂漆,丙烯酸树脂涂料以丙烯酸树脂为主要成膜物质的涂料。特点:涂膜外观装饰性好，有优良的耐光性和户外耐候性，保色保光，是现代装饰性涂料的主要品种。包括热塑型丙烯酸树脂和热固型丙烯酸树脂两类。最主要的用途:汽车工业，还广泛用于轻工、家用电器、卷钢材料、仪器仪表以及木材、塑料、织物、皮革和纸张等制品。丙烯酸乳胶漆是建筑涂料的主要品种。目前正向高固体分含量、水性化、无溶剂化等的

19、方向发展。,第七节 丙烯酸树脂涂料,在聚氨酯分子链中含有相当量的氨基甲酸酯键：,第八节 聚氨酯树脂涂料,凡是用异氰酸酯或其反应产物为原料的涂料都统称为聚氨酯涂料。,性能：（1）物理机械性能好，涂膜坚硬、柔韧、光亮、丰满、耐磨，附着力强。（2）耐腐蚀性能优异，耐酸，耐石油。（3）电性能好，宜作漆包线漆和其他电绝缘漆。（4）施工适应范围广，可室温固化或加热固化。（5）能和多种树脂混溶，可在广泛的范围内调整配方，配制成多品种、多性能的涂料产品。,应用：木器、地板、电器、仪表、机械、飞机、车辆塑料、皮革、纸张、织物等涂装。,制备聚氨酯涂料的基本反应,聚氨酯预聚体通常是由端羟基预聚体（包括二羟基聚醚、二

20、羟基聚酯及多羟基聚醚等）与二元或多异氰酸酯进行重键加成聚合而成：,5.4 聚氨酯树脂涂料,与水反应：潮（湿）气固化型涂料,聚氨酯涂料的制备方法,聚氨酯涂料主要分为单组分湿固化涂料和双组分涂料。单组分：是含异氰酸酯基的预聚物，涂布后与空气中的湿气反应而交联固化。常用的有以聚醚或蓖麻油（含有羟基）醇解物为基础的预聚物。双组分：包括多羟基组分和多异氰酸酯两组分，在使用前将两组分混合，羟基与异氰酸根反应而交联成膜。,水性双组分聚氨酯防腐涂料配方：,第九节 水性漆,凡是以水为主要溶剂或分散介质，使油脂或树脂等成膜物质溶解或均匀分散在水中的漆均为水性漆。,水分散性 水溶性,以水作为主要挥发分，,分为：,水

21、分散性油漆乳胶漆,水溶性油水溶性酚醛树脂水溶性醇酸树脂水溶性环氧树脂水溶性丙烯酸树脂,水溶性漆,一般由水溶性树脂、水与各种助剂等构成，色漆还包括着色颜料和体质颜料。当在成膜聚合物中引进亲水的或水可增溶的基团便可获得水溶性树脂。,水分散性漆,水分散性油性漆，通常是以亚麻仁油制得，过程如下：,熟亚麻仁油生亚麻仁油乳化剂水,乳化,乳液,颜料体质颜料助剂（分散剂、消泡剂等）水,研磨,颜料浆增稠剂催干剂,混合,水分散性亚麻仁油色漆,2.乳胶漆定义：是由不饱和单体聚合所成的聚合物粒子分散于水中而形成的一种胶体，采用乳胶制成的涂料称为乳胶漆。乳胶漆的特点P296乳胶漆的制备：,乳胶颜料浆其他助剂：分散剂、增

22、稠剂、防腐剂、防锈剂等水：分散介质，稀释和调整粘度。,第十节 涂料的性能测试及施工,一、涂料主要质量指标及性能检测稳定性：结皮、胶凝、分层和沉淀。细度：GB1724-79，不锈钢板刮涂。固体分：是涂料中除去溶剂之外的不挥发物（包括树脂、颜料、增塑剂等）占涂料质量的百分比。用以控制涂料中固体分和挥发分的比例是否合适。,二、涂膜性能涂膜外观（表面光滑、光亮；无皱纹、针孔、刷痕、麻点等；搅拌不均匀，颗粒太大引起）光泽（装饰性涂料要求光泽度要好）涂膜厚度（影响物理机械性能，湿膜厚梳规法）硬度（干膜的坚实性，受外来摩擦和碰撞的损害程度，摆杆硬度计，先测标准玻璃板，再测涂膜玻璃板，二者的差值即为涂膜硬度。）附着力（画圈法、画格法、扭力法；7级，1级最密）,涂料的施工性能指标粘度：（影响施工性能、流平性、流挂性，可通过稀释剂调整粘度）干燥时间：（表干和实干时间，检测油脂的质量和催干剂的比例是否合适）遮盖力：用涂料刷涂物体表面，能遮盖物面原来底色的最小用量。,