第二章 涂料的剂型.ppt

第二章涂料的剂型 南京化工职业技术学院仓理 第二章涂料的剂型 一 溶剂型涂料 大多数涂料含挥发物 它们在施工和成膜时挥发掉 一般将挥发性有机物称为溶剂 不管它是否能溶解树脂 涂料工业是溶剂工业的最大用户 一半以上是烃类 其余是酮 醇 乙二醇 醚 酯 硝基直链烷烃以及少量其它物质 溶剂有利于薄膜形成 当溶剂蒸发时 高聚物就互相结合 假如溶剂混合物保持一个适当的蒸发速率 就会形成平滑和连续的薄膜 溶质和溶剂 极性 非极性 弱极性 一 溶剂型涂料 非极性溶剂 分子结构对称而又不含极性基团的烃类 氯仿 苯 液状石蜡 植物油 乙醚等 乙醇 丙二醇 聚乙二醇和丙酮等 分子结构不对称又含有极性基团的分子则带有极性 水 甘油 二甲基亚砜等 一 溶剂型涂料 一 溶剂型涂料 极性溶质溶于极性溶剂中 但不溶于非极性溶剂中 弱极性溶质则不溶于极性溶剂而溶于非极性溶剂中 相似相溶 极性溶剂分子间互相缔合 粘度要比分子量接近的非极性溶剂的粘度高 沸点 熔点 蒸发潜热也较高 而且内聚能较高 挥发度较低 一 溶剂型涂料 真溶剂中 醋酸乙酯 丙酮 甲乙酮属于挥发性快的溶剂 醋酸丁酯属于中等挥发性溶剂 醋酸戊酯 环己酮等属于挥发性慢的溶剂 一般说来 挥发性快的溶剂价格低助溶剂一般是乙醇或丁醇 乙醇有亲水性 用量过多易导致涂膜泛白 丁醇挥发性较慢 适宜后期作粘度调节此外 对溶剂还要求色浅 透明 化学性质稳定 无刺激性气味 毒性小 一 溶剂型涂料 主要品种 有机硅和氟化树脂 醇酸树脂 聚氨酯类 环氧树脂和环氧脂类 聚酯类树脂 丙烯酸类树脂 醇酸树脂 目前用量最大的一类树脂 主要优点如下 价格较低应用较为简单表面张力比较低 受涂膜缺陷的影响最小 很少出现缩边 缩孔以及其他因表面张力驱动流动或表面张力差驱动流动所造成的缺陷问题 相当容易进行颜料分散 具有通过自动氧化进行交联的能力可以采用空气干燥或低温烘烤干燥 不需使用具有潜在毒性危害的交联剂 聚酯类树脂涂料 主要用来替代三聚氰胺甲醛树脂 MF 交联烘烤瓷漆中的醇酸树脂 也广泛使用于聚氨酯涂料中 与其他树脂相比 聚酯树脂成本一般比氧化醇酸树脂略高些其颜色 保色性 户外耐久性以及抗脆化性要好于大多数醇酸树脂其户外耐久性和耐皂化性一般不及涂装于不含底漆 清洁 处理过的钢和铝底材上的丙烯酸类聚酯涂料 其附着力和耐冲击相似于醇酸树脂而优于丙烯酸树脂 丙烯酸类树脂涂料 作为基料的涂料主要优点是价格相当适中 颜色浅 保色性 抗脆化性以及户外耐久性优良等 它们的表面张力和对涂膜缺陷的敏感度介于醇酸树脂涂料和聚酯类树脂涂料之中 对金属表面的附着力低于醇酸树脂涂料和聚酯类树脂涂料 因此它们常用在底漆之上作为面漆 环氧树脂和环氧酯类涂料 主要用做底漆 基于其一般对金属有优良的附着力 特别是在水汽存在下 以及耐皂化性 它们一般作单道涂料使用 其主要的缺点是的户外耐久性差 可以作为啤酒或软饮料罐衬里之类使用 用多元酸交联的环氧官能丙烯酸树脂类能产生的涂膜具有优良的户外耐久性 聚氨酯类树脂涂料 由于异氰酸酯能低温固化 故广泛用作交联剂 以获得耐溶剂溶胀性和耐磨性俱佳的固化膜 当使用MF树脂时 其涂料可以单罐包装 且无游离异氰酸酯毒性的危险 与聚酯相比较 费用要高 但具有水解稳定性 因此其户外耐久性就更优良 但是 聚氨酯基团的分子间氢键较强 与同分子量 同浓度的聚酯树脂溶液相比粘度较高 可用低分子量羟基官能的聚氨酯与其他类型羟基官能树脂混合对涂料性能进行改性 有机硅和氟化树脂涂料 对热降解和光氧化的抵抗作用最强 价格很高 尤其是氟化树脂类 对气干型涂料来说 有机硅醇酸树脂达到的户外耐久性要比醇酸树脂高 从价格中等 户外耐久性优异的角度看 有机硅树脂改性聚酯和丙烯酸树脂使用相当广泛 而用MF树脂或脂肪族异氰酸酯交联的氟化共聚体树脂具有突出的户外耐久性 一 溶剂型涂料 由于热塑性树脂涂料的VOC含量很高 其用量必将持续下降 转而使用热固性树脂的溶剂型涂料 常规热固性涂料的体积固体分 NVV 大约为25 35 高固体分涂料并无单一的定义 对于金属闪光汽车面漆 或底色层 其高固体意指45NVV左右 而对高颜料分的底漆来说 高固体可能是52NVV 对于清漆或高光泽着色涂料则为75NVV 甚至可能更高 涂料的VOC难于精确测定 甚至难于去定义 配制低VOC的溶剂型涂料 一 溶剂型涂料 涂料体积含固量 NVV 涂料中不挥发物形成干涂膜 一般用不挥发物的质量百分比或体积百分比表示 体积含固量 较高含固率的涂料 可获得较厚的 密实的涂层 涂膜强度较强涂料体积含固量计算式NVV V颜料 V填料 V乳液 100 配制低VOC的溶剂型涂料 一 溶剂型涂料 改进施工方法降低VOC 如使用更高粘度的涂料 热喷涂 高速静电盘和超临界流体喷涂都是实例当固体分增加时 就更容易产生颜料絮凝 当固体分增加时 表面张力效应增大 大多数涂料官能团高度极性 使用时需要使用氢键受电子溶剂 会产生较高的表面张力 增加了施工时涂料膜缺陷的概率 配制低VOC的溶剂型涂料 二 水性涂料 水性涂料作为涂料的一种产品 其溶剂是水或者水性溶剂 水性涂料由于安全无毒 节约资源 保护环境 成为涂料发展的主要方向之一 也将是涂料品种变革的最终归宿 二 水性涂料 苯乙烯 丁二烯胶乳是 水性化革新 的开始 它的价格低 薄膜耐碱性好 聚醋酸乙烯 PVA 薄膜很硬而且有些发脆 带有一点酸性 颜色能保特不变 对油脂和油的抵抗力也很好 丙烯酸胶乳 价格较高 能提供坚韧的有伸缩性的薄膜 具有耐久不变色和优良的抗气候性能 对碱 油 油脂 湿气都有抵抗力 而且在使用后很短时间内就有很好的抗水性能 二 水性涂料 水性涂料用于外墙配方时 存在几个问题难于得到高光泽度 在美国并不追求高光泽度 所以这个问题不大 而在欧洲内墙和外墙的光泽度都重要缺乏溶剂性涂料中提供的薄膜的完整性 加入聚合剂和低分子量的增塑剂溶剂能改善这种性能乳化剂和胶体稳定剂会降低抗水性粘结性不佳 但在多孔隙内墙上应用 不成问题 水性涂料特点 水来源丰富 成本低廉 净化容易在施工中无火灾危险无毒工件经除油 除绣 磷化等处理后 可不待完全干燥即可施工 涂装的工具可用水进行清洗可采用电沉积法涂装 实现自动化施工 提高工作效率用电沉积法涂出的涂膜质量好 二 水性涂料 二 水性涂料 以水做溶剂 蒸发潜热高 干燥时间较长 使用有机胺做中和剂 对人体有一定的毒性 排除的污水会造成污染 采用电沉积法时 对底材表面处理要求较高 1970 1980年 1980年至今 1930 1940年 聚乙烯工业化生产以后 人们发现可以采用火焰喷涂法 把它以熔融状态涂覆到金属表面 这就是粉末涂装的开始 在世界石油危机冲击下 为了省资源 省能源 低公害考虑 世界各国对粉末涂料高度重视 并取得了不少进展 粉末涂料工业发展更快 在品种 制造设备 涂装设备和应用范围方面均有新的突破 产量每年以10 以上的速度增长 三 粉末涂料 粉末涂料优点 不含有机溶剂 无火灾 中毒和运输等不安全问题不存在有机溶剂带来的大气污染过喷粉末涂料可以回收利用所用树脂分子量大 涂膜性能和耐久性有很大的改进 涂装时 涂膜厚度可以控制不需要随季节变化调节粘度 施工操作方便可保持施工环境的卫生不使用溶剂 直接节省了原料消耗 二 粉末涂料 制造工艺复杂 成本高不能使用一般涂装设备 需新的涂装和回收设备 烘烤温度高 不能涂装大型设备和热敏底材 粉末涂料缺点 厚涂比较容易 但很难薄涂 造成功能过剩更换涂料颜色 品种麻烦 适合同一类型和颜色长时间运转 二 粉末涂料 二 粉末涂料 根据粉末涂料成膜物质的性质可分为两大类 热塑性粉末涂料 热固性粉末涂料 由热塑性树脂 颜料 填料 增塑剂和稳定剂等成分经干混合或熔融混合 粉碎 过筛分级得到的 热塑性粉末涂料的品种有聚乙烯 聚丙烯 聚丁烯 聚氯乙烯 醋丁纤维素 尼龙 聚酯 EVA 乙烯 醋酸乙烯共聚物 氯化聚醚和聚氟树脂等 这种粉末涂料经涂装以后 加热熔融可以直接成膜 不需要加热固化 热塑性粉末涂料 二 粉末涂料 聚乙烯分低和高密度两种 粉末涂料一般用低密度聚乙烯 聚乙烯用于粉末涂装有如下优点 耐矿物酸 耐碱 耐盐类等化学药品性能好脂软化和分解温差大 热传导性差 耐水性好涂膜拉伸强度 表面硬度和冲击强度等物理机械性能好对流化床 静电喷涂等施工适应性好涂膜电性能好原料来源丰富 价格便宜 涂膜修补容易 乙烯粉末涂料 热塑性粉末涂料 聚乙烯用于粉末涂装缺点如下 机械强度差 耐磨性不好 耐候性差 不适用于户外涂装聚乙烯粉末涂料主要用于电线涂覆 家用电器部件 杂品 管道和玻璃的涂装 特别是从水质安全卫生考虑用于饮水管道的涂装较多 乙烯粉末涂料 热塑性粉末涂料 聚丙烯树脂是结晶形聚合物 没有极性 具有韧性强 耐化学药品和耐溶剂性能好的特点聚丙烯不活泼 几乎不附着在金属或其他底材上面 因此 用作保护涂层时 必须解决附着力问题 如果添加过氧化物或极性强 附着力好的树脂等特殊改性剂时 对附着力有明显的改进安全卫生考虑用于饮水管道的涂装较多 热塑性粉末涂料 丙烯粉末涂料 聚氯乙烯粉末涂料主要用流化床浸涂法和静电喷涂法施工 涂料的涂膜物理机械性能 耐化学药品性能和电绝缘性能都比较好聚氯乙烯粉末涂料的用途很广 最理想的用途是金属线材和导线制品涂装 其次还可以用作游泳池内金属零件 汽车和农机部件 电器产品 金属制品 日用品 体育器材等户内外用品的涂装 聚氯乙烯粉末涂料 热塑性粉末涂料 韧性 耐水性 耐溶剂性 耐候性和配色性都很好 早已在喷涂施工 注射成型等方面得到应用可以用于流化床浸涂和静电粉末喷涂法施工 但必须使用底漆以增加附着力适用于薄涂膜 涂底漆后静电粉末喷涂 可用在与食品有关的设备零部件涂覆 例如冰箱内的货架等 醋丁纤维素和醋丙纤维素粉末涂料 热塑性粉末涂料 尼龙也称聚酰胺 其品种有很多 尼龙粉末涂料特点是机械性能 耐磨性能和润滑性能好 被用于农用设备 纺织机械轴承 齿轮和印刷辊等 因其耐化学品性能好 被用于洗衣机零件和阀门轴等 因其无毒 无臭 无腐蚀性 被用于食品加工设备和用具 降低噪音效果好 手感好 传热系数小 被用于消声部件和各种车辆的方向盘等 尼龙粉末涂料 热塑性粉末涂料 由热塑性聚酯树脂 颜料 填料和流动控制剂等组分 经过熔融混合 冷却 粉碎和分级过筛得到 可用流化床浸涂法或静电粉末法施工 是涂膜对底材的附着力好 涂装时不需要底漆 涂料的贮存稳定性非常好 涂膜的物理机械性能和耐化学品性能都比较好 热塑性聚酯粉末涂料 热塑性粉末涂料 是德国Bayer公司为火焰喷涂法施工开发的品种 施工时不产生有臭味的气体 涂膜的附着力 耐腐蚀性 耐化学品性 电性能和耐候性好 在低温下的涂膜柔韧性也好 由于涂膜是难燃的 修补也简单 缺点是涂膜较软 主要用途是槽衬里 管道涂膜的修补和板状物的保护 乙烯 醋酸乙烯共聚物粉末涂料 热塑性粉末涂料 分子量约为300000 含氯量约45 质量 从化学结构来看 氯化聚醚是非常稳定的化合物 涂膜物理机械性能和耐化学品性能非常好 比一般的热塑性粉末涂料耐热温度高 吸水率极小 价格较贵 仅在特殊场合使用 如用于耐化学药品性能要求高的钢铁槽作衬里等 氯化聚醚粉末涂料 热塑性粉末涂料 碳原子骨架上氢原子和氟原子是交叉有规则地排列 耐候性很好 耐污染性很好 耐化学药品和耐油性很好 耐冲击性能很好 耐热性好 特性粘度范围在0 6 1 2是比较理想的 如果大于1 2时熔融性差 小于0 6时涂膜强度下降 用在化工防腐衬里等方面 聚偏氟乙烯粉末涂料 热塑性粉末涂料 由热固性树脂 固化剂 颜料 填料和助剂等组成 经预混合 熔融挤出混合 粉碎 过筛分级而得到的粉末涂料 分子量小 本身没有成膜性能 只有在烘烤条件下 与固化剂反应 交联成体型结构 才能得到性能好的涂膜 热固性粉末涂料的主要品种有环氧 聚酯 环氧 聚酯 丙烯酸 丙烯酸 聚酯等品种 热固性粉末涂料 开发最早 品种最多 产量最大 用途较广的品种之一环氧粉末涂料用树脂的特点如下 相对分子质量小 发脆容易粉碎熔融粘度低 可以得到薄而平整的涂膜可以调节熔融粘度施工适应性好不容易产生气泡或针孔等涂膜弊病固化后的涂膜物理机械性能和耐化学品性能好 环氧粉末涂料 热固性粉末涂料 环氧粉末涂料用树脂品种主要有双酚A型环氧树脂线形酚醛环氧树脂脂环族环氧树脂 环氧粉末涂料 热固性粉末涂料 欧洲首先开发 并迅速获得推广 在粉末涂料中产量最大 用途最广 主要成分是环氧树脂和带羟基的聚酯树脂价格便宜 既降低涂料成本 又可以解决纯环氧粉末涂料中涂膜泛黄和使用酸酐类固化剂带来的安全卫生问题 聚酯 环氧粉末涂料 热固性粉末涂料 继环氧粉末涂料