精细化学品化学作业-涂料及胶黏剂.doc

1. 按成膜物质分类，涂料分为哪几种？并对其性质进行简单说明。2. 大力发展“绿色涂料”（包括水溶性、高固体分、粉末和辐射固化涂料等的节能、低污染涂料以及功能性涂料）是今后涂料发展趋势，请简要介绍这几类涂料的发展状况。3. 什么是胶黏剂？胶黏剂对环境有哪些的污染？1.涂料成膜物质的主要成分 四种：成膜物质、颜料、溶剂和助剂虽然涂料种类繁多，功能名异，但它们的主要成分不外乎四种：成膜物质、颜料、溶剂和助剂。 1、成膜物质 (粘结剂) 成膜物质主要是粘结剂是组成涂料的基础，它们是涂料牢固地粘附在物体表面上成为涂膜的主要物质。成膜物质大体可分为三大类：一类是油脂，包括各种干性油(如桐油、亚麻油)和半干性油(如豆油、向日葵油)，它们主要是由于分子中含有共轭双键，经空气氧化而形成固体薄膜；另外两类是树脂，分别为天然树脂(如生漆、虫胶、松香脂漆)和合成树脂(如酚醛树脂、醇酸树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、过氧乙烯树脂、丙烯酸树脂等)。其中除了生漆的主要成分是漆酚外，其他树脂因是高分子化合物，涂布后进一步发生交联、聚合反应形成固体薄膜。这是目前用得最多的成膜物质。一般用油脂和天然树脂合用作为成膜物质的涂料，叫做油基涂料或油基漆；用合成树脂为成膜物质的涂料叫做树脂涂料或树脂漆。 第二节 涂料的分类、命名和型号一、命名原则（l）涂料全名一般是由颜色或颜料名称加上成股物质名称，再加上基本名称组成。对于不含颜料的清漆，其全名一般是由成膜物质名称加上基本名称而组成。 （2）颜色名称通常由红、黄、蓝、白、黑、绿、紫、棕、灰等颜色，有时再加上深、中、浅、演等词构成。若颜料对深股性能起显著作用，则可用颜料的名称代替颜色的名称。例如钱红、锌黄、红丹等。 （）成膜物质名称应适当简化，例如聚氨基甲酸酯简化成聚氨酯；环氧树脂简化成环氧；硝基纤维素（酯）简化为硝基。 漆基中含有多种成膜物质时，选取起主要作用的一种成膜物质命名。必要时可选取两或三种成膜物质命名，主要成膜物质名称在前，次要成膜物质名称在后，例如J063铝粉氰化橡胶醇酸底漆。 （）基本名称表示涂料的基本品种、特性和专业用途，例如清漆、磁漆、底漆、锤纹漆、罐头漆、甲板漆、汽车修补漆等，如表3 （）在成膜物质名称和基本名称之间，必要时可插入适当词语来标明专业用途和特性等，例如白硝基球台磁漆、绿硝基外用磁漆、红过氯乙烯静电磁漆。 （）凡是烘拷干燥的漆，名称中（成膜物质名称和基本名称之间）都有“烘干”字样，例如银灰氨基烘干磁漆、铁红环氧聚酯酚醛烘干绝缘漆。如名称中无“烘干”词，则表明该漆是自然干燥，或自然干燥、烘烤干燥均可。 （）几双（多）包装的涂料，在名称之后应增加“（分装）”字样，例如Z22l聚酯木器漆（分装）。 2按涂料成膜物质的性质分类 1.有机涂料2.无机涂料3.复合涂料 13、按膜的成膜机理分类 (1）非转化型涂料（挥发型涂料、热熔型涂料、水乳型涂料、塑性熔胶） ; (2）转化型涂料（氧化聚合型涂料，热固化徐料、化学交联型徐料辐射能固化型涂料） 成膜物质又分为主要成膜物质和辅助成膜物质两大类。 主要成膜物质是指单独能形成有一定强度、连续的干膜的物质，如各种树脂、干性油等有机高分子物质以及水玻璃等无机物质，是形成涂膜必不可少的成分。颜色填料、某些助剂在涂膜形成时起着辅助作用，它们单独不能成膜，但它们的存在能使涂膜更符合作用的要求，对成膜有辅助作用。中国国家标准按涂料成膜物质，将涂料分为17类：（1）油脂；（2）天然树脂；（3）酚醛树脂；（4）沥青；（5）醇酸树脂；（6）氨基树脂；（7）硝基纤维素；（8）其他纤维素；（9）过氯乙烯树脂；（10）烯烃树脂；（11）丙烯酸树脂；（12）聚酯树脂；（13）环氧树脂；（14）聚氨基甲酸酯；（15）元素有机物；（16）橡胶；（17）其他。涂料成膜物质对涂料性能起主导作用。 3. 胶黏剂（adhesive）：通过界面的黏附和内聚等作用，能使两种或两种以上的制件或材料连接在一起的天然的或合成的、有机的或无机的一类物质，统称为胶黏剂，又叫黏合剂，习惯上简称为胶。简而言之，胶黏剂就是通过黏合作用，能使被黏物结合在一起的物质。“胶黏剂”是通用的标准术语，亦包括其他一些胶水、胶泥、胶浆、胶膏等。环保问题胶粘剂的环保问题主要是对环境的污染和人体健康的危害，这是由于胶粘剂中的有害物质，如挥发性有机化合物、有毒的固化剂、增塑剂、稀释剂以及其他助剂、有害的填料等所造成的。 11 挥发性有机化合物 挥发性有机化合物（VOC）在胶粘剂中存在的很多，如溶剂型胶粘剂中的有机溶剂；三醛胶 （酚醛、脲醛、三聚氰胺甲醛）中的游离甲醛；不饱和聚酯胶粘剂中的苯乙烯；丙烯酸酯乳液胶粘剂中的未反应单体；改性丙烯酸酯快固结构胶粘剂中的甲基丙烯酸甲酯；聚氨酯胶粘剂中的多异氰酸酯；一氰基丙烯酸酯胶粘剂中的二氧化硫； 4115建筑胶中的甲醇；丙烯酸酯乳液中的增稠剂氨水等。这些易挥发性的物质排放到大气中，危害很大，而且有些发生光化作用，产生臭氧，低层空间的臭氧污染大气，影响生物的生长和人类的健康。有些卤代烃溶剂则是破坏大气臭氧层的物质。有些芳香烃溶剂毒性很大，甚至有致癌性。甲基丙烯酸甲酯、二氧化硫、乙胺等刺激性气味大，可谓污染之毒，恶化了大气环境。 12 有毒的固化剂机增塑剂 芳香胺类固化剂毒性甚大，有的还会引起膀胱癌，如间苯二胺等。增塑剂磷酸三甲酚酯毒性极大。近年来，关于邻苯二甲酸酯类增塑剂的有害性争议彼起此伏，过去认为邻苯二甲酸二丁酯(DBP）和邻苯二甲酸二辛酯(DOP）是无毒无害的，如今则发现DBP和DOP对人体健康有害，吸人人体后会使内分泌失调。动物试验表明，尤其对肝脏和肾脏有伤害作用，甚至可能致癌。除了接触食品用的胶粘剂，一般胶粘剂中使用DBP和 DOP问题不会很大，但也应当引起注意。 13 有毒害的填料 胶粘剂使用的填料品种很多，有些也会造成毒害，如石棉粉纤维非常纤细，对环境污染严重，是一种厉害的致癌物质。粉尘随风飞扬，通过呼吸道和毛细孔进人人体，可积累在肺中，导致肺癌、支气管癌、间皮瘤等。石棉引起的疾病潜伏期相当长，甚至可达40年之久，日本称石棉为“静静的定时炸弹”。长期吸入石英粉会引起矽肺。含有毒重金属（铅、铬、镉）的填料或颜料对人体的危害也是很严重的。 14 有毒有害的助剂 当胶粘剂用的基础树脂（或橡胶）被确定之后，胶粘剂的配制和应用性能在很大程度上取决于所用助剂的调节改性作用，必须注意一些助剂的毒性，防老剂D已被确认有致癌性，BHT致癌嫌疑犹存。MOCA、偶氮二异丁腈(AIBN）、二月桂酸二丁基锡都有较大的毒性。 污染物与危害很多胶粘剂都不同程度地存在着对环境污染的潜在因素，只有清楚地了解其中的污染物类型及危害，才能设法消除与防止。胶粘剂中的有害物质主要是苯、甲苯、甲醛、甲醇、苯乙烯、三氯甲烷、四氯化碳、1，2一二氯乙烷、甲苯二异氰酸酯、间苯二胺、磷酸三甲酚酯、乙二胺、二甲基苯胺、防老剂D、煤焦油、石棉粉、石英粉等。对具体品种胶粘剂中的有害物质简要分析如下。 21环氧树脂胶粘剂 环氧树脂胶粘剂中的有害物质是芳香胺、乙二胺、二甲基丙胺、顺酐、十二烯基丁二酸酐等固化剂；磷酸三甲酚酯、DBP、DOP等增塑剂； 501、690、丁二烯双环氧、环氧化苯乙烯、乙烯基环己烯双环氧（YJ一132）、煤焦油等稀释剂；石英粉、石棉粉、三氧化二铬、铬酸锌、氧化铍等填料。芳香胺类物质如间苯二胺、二氨基二苯甲烷等能诱发泌尿系统的癌症如膀胱癌等。乙二胺刺激眼睛、皮肤和粘膜，并被皮肤吸收，引起中毒，且影响女性生育，空气中最高容许浓度25mg? m3。顺酐有强烈的刺激性，LD50400mg?kS-1。磷酸三甲酚酯为剧毒物质，能引起中枢神经系统弛缓或痉挛性瘫痪，空气中最高容许浓度01mg? m3。501稀释剂对皮肤有过敏现象。690稀释剂对皮肤有强烈过敏中毒作用。丁二烯双环氧毒性最大，LD5088mg?kg-1。乙烯基环己烯双环氧对皮肤有刺激性，还能使白鼠产生肉瘤。煤焦油对环境和人体都有较大危害。1998年发现广州一些石英粉厂，工作了两年的工人就得了矽肺病，有的只干半年便觉体力大为下降。据资料报道，矽肺的潜伏期为15年。 22 酚醛树脂胶粘剂 酚醛树脂胶粘剂中的游离苯酚和甲醛等，会污染环境，危及健康。苯酚蒸气有刺激性，接触皮肤能引起中毒，吸入后会损害肾脏、空气中最高容许浓度为5ppm。酚醛树脂胶粘剂用的固化剂六次甲基四胺也有较大的毒性。23 脲醛树脂胶粘剂脲醛树脂胶粘剂最严重的问题是在生产、固化和制品使用过程中都会不断地释放甲醛，污染生态环境，危害人体健康。甲醛非常难闻，有强烈的刺激性、窒息性气味，对眼、鼻有强烈的刺激作用。使人流泪、过敏。吸人甲醛蒸气会引起恶心、鼻炎、支气管炎和结膜炎，接触皮肤会引起过敏或皮炎。美国环保局于1987年宣布甲醛可能对人体有致癌作用6，7。空气中最高容许浓度为 5mg?m-3。 24 聚氨酯胶粘剂 聚氨酯胶粘剂中的有害物质为异氰酸酯、 MOCA、二月桂酸二丁基锡。多异氰酸酯胶粘剂中的溶剂氯苯毒性很大。游离的甲苯二异氰酸酯 (TDI）对皮肤、眼睛、粘膜有强烈的刺激性，空气中最高空许浓度为014mg?m-3。关于MOCA的致癌性尚有争议。 25 -氰基丙烯酸酯胶粘剂 -氰基丙烯酸酯胶粘剂的阻聚剂：二氧化硫 (S02）。具有刺激性臭味，会造成大气污染。对眼睛和呼吸道有强烈的刺激作用，大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而窒息。 26 厌氧胶粘剂 厌氧胶粘剂所用的固化促进剂N，N二甲基苯胺和二甲基对甲基苯胺都有一定的致癌性。 27 改性丙烯酸酯快固结构胶粘剂 改性丙烯酸酯快固结构胶粘剂又称SGA胶，普遍使用甲基丙烯酸甲酯（MMA）为活性单体，虽然毒性甚微，但臭味很大，难以忍受，污染环境，氧化还原体系中的还原剂如N，N二甲基苯胺、N，N二乙基苯胺，N，N-二甲基对甲苯胺、N，N-二异丙基对甲苯胺等芳香胺类物质，能引发膀胱癌。 28 不饱和聚酯胶粘剂 不饱和聚酯胶粘剂常用的交联单体苯乙烯具有刺激性臭味，过去一直认为其毒性比苯小。1996年，世界卫生组织(WHO）的国际癌症研究小组对苯乙烯进行深入的研究后得出结论，苯乙烯的确有致癌作用2。呼吸苯乙烯气体会使人产生淋巴瘤，造血系统瘤和非瘤疾病，尤其是中枢神经系统的疾病，后者具有潜伏性。随着呼吸苯乙烯气体时间的持续和剂量的积累，致使危险性更大。苯乙烯挥发，造成了对环境的污染和健康的危害。不饱聚酯胶粘剂的促进剂，N，N二甲基苯胺和N，N-二乙基苯胺除本身有致癌性，加热时还会分解出苯胺气体，接触苯胺的人患膀胱癌是一般人的30倍。 29 氯丁橡胶胶粘剂 氯丁胶粘剂主要是溶剂型胶粘剂，包括普通氯丁胶粘剂和接枝氯丁胶粘剂，其中苯、甲苯、混合苯、二氯乙烷、三氯甲烷、三氯乙烯、四氯化碳、正己烷、溶剂汽油、接枝单体MMA、防老剂D等都对环境有污染，对人体有毒害。苯的蒸气具有芳香味，却对人有强烈的毒性，吸入和经皮肤吸收都可中毒，使人眩晕、头痛、乏力，严重时因呼吸中枢痉挛而死亡。苯被列为致癌物质，长期接触有可能引发膀胱癌。空气中最高容许浓度为40mg?m-3。甲苯具有较大毒性，对皮肤和粘膜刺激性大，对神经系统作用比苯强，长期接触有引起膀胱癌的可能，但甲苯能被氧化成苯甲酸，与甘氨酸生成马尿酸，能从尿中排出，故对血液并无毒害。空气中最高容许浓度100mg?m-3。 1，2一二氯乙烷高毒，对皮肤和粘膜有刺激性，可致人以昏迷，美国环保局将其列为致癌物质，空气中最高容许浓度25mg?m-3。三氯甲烷具有麻醉性，被认为是致癌物质，在日光、氧气和湿气中，特别是与铁接触时则反应生成剧毒的光气。空气中最高容许浓度240mg? m-3。四氯化碳溶解氯丁橡胶的溶液粘度很大，容易挥发，且不燃烧，但毒性极大，有强烈的刺激性和麻醉性，空气中最高容许浓度25rng?m-3。氯化溶剂除了对健康的危害，还是破坏大气臭氧层的物质。正己烷过去曾有人误认为是无毒溶剂，其实也有一定的毒性，吸入蒸气可刺激上呼吸道粘膜，吸人高浓度可麻醉神经，引起中毒，严重时会造成麻痹，甚至瘫痪，大约051年。1997年在广东己出现严重中毒瘫痪事件。溶剂汽油对人体中枢神经具有麻醉作用，轻者出现头晕、头痛、乏力、肢体震颤，神经不宁等麻醉症状；重者则很快出现昏迷、抽搐、痉挛、脉弱、血压降低、体温变化等症状，以到因呼吸麻醉而死亡。空气中最高容许浓度002% (V01）。 210 4115建筑胶 4115建筑胶是由醋酸乙烯在甲醇中聚合而得的聚醋酸乙烯和滑石粉、轻质碳酸钙、石棉粉等配制而成。甲醇在人体内有明显的蓄积作用，并缓慢地氧化成甲醛及甲酸，破坏细胞内氧化作用，严重中毒者还可发生脑水肿。早醇对中枢神经系统有较严重的中毒作用，损害视神经和视网膜，先有视觉模糊，然后致盲。正常人一次饮用4 10g纯甲醇可引起严重中毒，饮用78g可导致失明，饮用30100g就会死亡。 211 107胶 107胶是由聚乙烯醇水溶液与甲醛溶液在盐酸催化下进行缩合反应后中和而制得的水溶性胶粘剂，其中含有游离甲醛，基本上都超标，对环境严重污染，对健康十分 有害。 212 溶剂型压敏胶 橡胶型或丙烯酸酯溶剂压敏胶都使用大量的甲苯和其他易挥发性有机溶剂，溶剂挥发，气味四溢，既污染了周围环境，更损害了人体健康。 213 溶剂型纸塑复合胶 目前所用的复膜胶粘剂，多数为有机溶剂型，以甲苯、醋酸乙酯、溶剂汽油等为混合溶剂，约占总胶量的60%以上，这些有机溶剂挥发到大气中，严重地污染环境和危害健康。 214 PVC塑溶胶 PVC塑溶胶是由PVC糊树脂经邻苯二甲酸酯类塑化而制得。糊树脂中残留有氯乙烯单体致癌物质，邻苯二甲酸酯类增塑剂对人有低毒性，对小鼠有致畸胎性2凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料（乳胶涂料）3种。水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物，以聚乙烯醇及其各种改性物为代表，除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子水性树脂等。编辑本段固含量溶剂型涂料。高固含量溶剂型是为了适应日益严格的环境保护要求从普通溶剂型涂料基础上发展起来的。其主要特点是在可利用原有的生产方法、涂料工艺的前提下，降低有机溶剂用量，从而提高固体组分。这类涂料是20世纪80年代初以来以美国为中心开发的。通常的低固含量溶剂型涂料固体含量为30%50%，而高固含量溶剂型(HSSC)要求固体达到65%85%，从而满足日益严格的VOC限制。在配方过程中，利用一些不在VOC之列的溶剂作为稀释剂是一种对严格的VOC限制的变通，如丙酮等。很少量的丙酮即能显著的降低粘度，但由于丙酮挥发太快，会造成潜在的火灾和爆炸的危险，需要加以严格控制。 水基涂料。水有别于绝大多数有机溶剂的特点在于其无毒无臭和不燃，将水引进到涂料中，不仅可以降低涂料的成本和施工中由于有机溶剂存在而导致的火灾，也大大降低了VOC。因此水基涂料从其开始出现起就得到了长足的进步和发展。中国环境标志认证委员会颁布了水性涂料环境标志产品技术要求，其中规定：产品中的挥发性有机物含量应小于250g/L；产品生产过程中，不得人为添加含有重金属的化合物，重金属总含量应小于500mg/kg(以铅计)；产品生产过程中不得人为添加甲醛和聚合物，含量应小于500mg/kg。事实上，现在水基涂料使用量已占所有涂料的一半左右。水基涂料主要有水溶性、水分散性和乳胶性三种类型。 粉尘涂料。粉尘涂料是国内比较先进的涂料。粉尘涂料理论上是绝对的零VOC涂料，具有其独特的优点，也许是将来完全摒弃VOC后，粉尘涂料是涂料发展的最主要方向之一。但其在应用上的限制需更为广泛而深入的研究，例如其制造工艺相对复杂一些，涂料制造成本高，粉尘涂料的烘烤温度较一般涂料高很多，难以得到薄的涂层。涂料配色性差，不规则物体的均匀涂布性差等。这些都需要进一步改善，但它是今后发展方向之一。 液体无溶剂涂料。不含有机溶剂的液体无溶剂涂料有双液型、能量束固化型等。液体无溶剂涂料的最新发展动向是开发单液型，且可用普通刷漆、喷漆工艺施工的液体无溶剂涂料。涂料的研究和发展方向越来越明确，就是寻求VOC不断降低、直至为零的涂料，而且其使用范围要尽可能宽、使用性能优越、设备投资适当等。因而水基涂料、粉末涂料、无溶剂涂料等可能成为将来涂料发展的主要方向。辐射固化大规模进入印刷出版行业的时间较晚，大约为上世纪90年代。目前辐射固化几乎涵盖了所有的印刷工艺，包括干式胶印、湿式平印、丝网印刷、柔版印刷、凸版印刷与凹版印刷等。承印物除纸张外尚有塑料、金属和漆膜等。UV现EB油墨相对于传统的溶剂型油墨最突出的特点，也与UV涂料一样，就是快干、环保、节能、优质。 事实上，辐射固化在印制电路板、大规模集成电路、数码相机、光盘（CDROM，DVD）、移动电话、液晶显示器与等离子显示器等制造业中的应用，已是一种不可取代的技术，可完成产品制作工艺中的各种涂装、印刷、涂饰和胶粘等任务。现在辐射固化正在向汽车制造业和建筑材料业突破。可以毫不夸张地说，辐射固化目前已进入千家万户和普通百姓的日常生活之中，尽管并不是所有人都能直接意识到这一点。 在辐射固化中，UV固化应用领域最为广泛。需要UV固化灯管，和UV灯相匹配的UV变压器（镇流器），UV电容（触发器），UV反射灯罩等核心部分，以及相关的冷却系统，控制系统，传输系统等制作的UV固化设备可以进行高效固化。 EB电子束固化是辐射固化领域里的另一种主要能量来源，但因其设备投资非常大，因此限制了其应用，目前世界上主要的EB设备在美国，欧洲，日本。我国只有几台实验型的设备谈起环保涂料，人们最先想到的或许是高固体分涂料、粉末涂料和水性涂料，它们着眼于少用或者不用挥发性有机溶剂。但目前另一种节能环保涂料辐射固化涂料正在蓬勃兴起。近年来，在环保节能要求下，辐射固化涂料正成为备受关注的涂料分支，它基本不含挥发性溶剂，采用辐射的方式进行固化，因无需高温烘烤而节约能源。针对辐射固化涂料的应用现状和发展前景，记者昨日采访了亚洲辐射固化协会主席、清华大学化学系教授洪啸吟。 据洪啸吟教授介绍，辐射固化是一种4E（经济、节能、环保和高效）技术，辐射固化涂料的发展源于四大驱动力：第一，该涂料的溶剂实际上也是成膜物的组成部分，成膜过程中无溶剂挥发，是一种环境友好型涂料；第二，光固化所需时间通常只要1秒左右，可进行快速的连续化涂装，大大提高了生产效率；第三，光固化涂料无需高温烘烤，省去了热固化所需的烘道，可节约大量能源。如采用高温烘烤固化时，每平方米涂层固化所需能量1600kJ，而辐射固化所需能量仅为64kJ；第四，光固化涂料无需高温，因此可用于怕受热材料的涂装，如塑料、纸张和木材的涂装。 洪啸吟教授告诉记者，目前我国辐射固化涂料已经被用在竹木地板、