涂料与粘合剂半期复习资料.doc

第1章 绪论1、涂料与油漆油漆：天然油（动植物）天然的树脂以及虫胶混合并炼制而成的产品叫做油漆；涂料：由高分子化学合成树脂、合成油或改性油等混合炼制而成的产品称为“有机涂料”，简称“涂料”。二、涂料的作用： 1、保护作用 2、装饰作用 3、标志作用 4、特殊作用三、涂料的组成其组成材料是由油料、树脂(成膜物质)、颜料、溶剂、辅助材料等五大类材料所组成的（基料）四、涂料的分类及命名原则涂料的分类：我国目前没有统一规定的涂料产品的分类，是以涂料基料（常称漆基）中的主要成膜物质为基础进行的分类：（共分为十八大类）十七类为成膜物质，第十八类为辅助材料。1、根据主要成膜物质分类的：用汉语拼音的首字母代表代号2、根据涂料的或成膜物质的性状、形态来分类：液半固体固体溶液型（溶剂型涂料，水溶性涂料），水分散型涂料（乳液）粉末涂料，高固体分涂料，有光涂料，多彩涂料，双组份涂料等多种。3、根据涂膜的特殊功能来分类：扩底涂料（漆），防锈涂料，防腐涂料，防污，防霉，耐热，防火，电绝缘，荧光涂料的等多种。4、根据被涂物的用途分类：建筑涂料（外墙涂料、内墙涂料、顶棚涂料、地面涂料），船舶用，汽车用，木制品用等5、根据涂装方法来分类：涂刷、滚涂、喷涂、电泳、烘烤、流态床涂装涂料等。此外还可以根据施工方法及涂料中是否含颜料等进行分类。涂料的命名与编号依据GB/T27051992 、GB/T27052003（新国标，2004年1月1日起实施）中对涂料命名原则的规定。1、涂料的命名的原则（规定）：a涂料全名=颜料或颜色名称+成膜物质名称+基本名称。如红醇酸磁漆；铁红分权防锈漆b涂料的颜色位于名称的最前面。若颜料对涂层性能起显著作用，则可以用颜料的名称代替颜色的名称，仍位于涂料名称的最全面；c对于某些有专业用途及特性的产品，必要时在成膜物质后面加以阐明。如醇酸导电漆，白硝基外用漆2、涂料的基本名称及编号：涂料型号由三部分组成：第一部分是主要成膜物质（共十七类），用汉语拼音字母表示；第二部分是基本名称，用二位数字表示；第三部分是序号，表示同类品种间的组成、配比或用途的不同。序号例： C 04 2 基本名称（磁漆）醇酸树脂（成膜物质的代号）序号Q 03 1 基本名称（调和漆）硝基漆类（成膜物质的代号）涂料的组分中加入材料不同，组成了各种组分不同的涂料品种或名称。涂料的基本名称编号原则是采用0099二位数字表示。0009代表基础品种；1019代表美术涂料；2029代表轻工用涂料；3039代表绝缘涂料；4049代表船舶涂料；5059代表防腐蚀涂料，6069其他品种涂料等五、涂料的生产工艺简介1、溶剂型涂料的生产工艺：大致两种类型：清漆、色漆。色漆生产工艺流程：配料（按配方要求） 高速搅拌涂料 研磨（球磨、砂磨）调色浆配色调整过滤罐装（桶装等）2、水性涂料的生产工艺：阳极电泳涂料的生产工艺流程：其生产流程为：树脂的制备 -配料（按设计好的比例加颜料，填料） 研磨（球磨）加入胺盐（提高水溶性，分散性，润湿性降低表面张力）去离子水 涂料装罐（装桶）阴极电泳涂料的生产工艺：其工艺流程为：树脂的制备（缩合，酯化稀释过滤加入有机酸中和等过程）配料（按配方设计需要）加入颜料，填料混合调匀后再研磨所要求细度过滤验收装桶，装罐等。3.粉末型涂料的生产工艺：粉末涂料生产工艺流程： 干法：配料 干混滚（筒式球磨机或混料机）热混溶（挤塑机 冷却 粗粉碎细粉碎过筛粉末涂料成品包装 湿法：配料（有机溶剂或水分散剂） -喷雾干燥 沉淀法（或相分离法） 制成粉末 过筛 成品 包装第二章 涂料基础1、 固化(干燥)成膜机理 涂料成膜是一个复杂的物理化学过程,其成膜固化机理不同.目前普遍认为有三种类型的固化成膜机理,其对应的涂料品种有:溶剂挥发型,乳液凝聚型,氧化聚合型,缩合反应型等.物理机理(干燥成膜):只靠涂料中液体(溶剂或分散相,水)蒸发而得到干硬涂膜的干燥过程称为物理机理干燥。涂料与空气中的氧反应（聚合氧化机理干燥）属这一机理的聚合氧化型的涂料主要指油或油改性涂料也就是干性油（植物油）或改性油（含有较多的C=C,不饱和化合物）与空气中的氧发生氧化交联反应，生产网状大分子结构而成膜的。 涂料各组分之间发生缩合反应使其交联固化成膜的（缩合，聚合反应机理）：2、涂膜干燥方法 依据不同的成膜机理，各种涂膜需要不同的干燥条件和工艺，其干燥方法也各异。从 目前工业生产、涂装工艺而言主要有如下几种干燥方法：自然干燥法：是指将涂膜放置在大气中常温下干燥固化，习惯上又称自干或气干。加热干燥法:加热干燥分别为烘烤干燥、强制干燥照射（辐射）固化：又分为紫外光固化和电子束固化两种气相固化法：是指两种以上具有相互反应性能的预聚物，在气化了的催化器气氛中进行反应，使涂膜固化。二、涂装方法(在此不作详细介绍，大家自学)涂装工艺过程：1、表面处理：不同的基质材料，其表面的处理时不同的，目的是为了提高涂层漆膜的质量：2按不同的涂料的涂装方法进行涂装：（1）手工涂装：刷涂、滚涂、刮涂等。（2）浸涂和淋涂：控制好漆料粘度。（3）空气喷涂：有压力空气推动。 （4）无空气喷涂：有压泵加压漆料。（5）静电喷涂法（高频静电喷涂） （6）电泳涂装：电解、电泳、电沉积、电渗析等4种反应。三、涂料的性能其性能是多方面的，包括：涂料产品的性能、施工性能和涂层（涂膜、漆膜）性能，此外涂料流变学的特性关系其中性能的好坏。（一）涂料性能检验：1、涂料产品性能检验：包括涂料的外观，颜色等。2、涂料施工性能的检验：包括：（1）、涂料遮盖力 （2）、涂料使用量 （3）、流平性 （4）、干燥时间 （5）、打磨性3、涂层（涂膜）性能，包括物理，机械力学、化学性能等：（二）涂料的流变性涂料的流变性对涂料的贮存稳定性、施工性能，成膜性能有很大影响。对许多简单流体，流变性质的研究就是粘度的测定。这些流体的粘度主要取决于温度和流体静压力。而涂料的流变性质要复杂的多。因为涂料中的高分子树脂的流变性质是非理想行为的。它除了具有复杂的切变粘度行为还表现出弹性，法向力和显著的拉伸粘度。这些性质又都与切变速率、聚合物分子量、结构、各种添加剂的浓度以及温度有关。四、涂料配方的基本知识简介 在涂料制造过程中，首先要正确选择合适的组分，使每一种组分本身的性能均能满足涂料的内容。一般将采取三个步骤：1、 先根据涂料的使用要求拟定基料树脂和颜料。2、 依据施工（装涂）要求和已选定的基料树脂来确定溶剂和稀释剂；3、 决定是否需要加入其它助剂，需要什么样的助剂。第三章 溶剂与颜料一、溶剂1、作用目的：溶剂是用于溶解或分散成膜物质，调节由成膜物质和颜料组成复合体系的粘度和流变性使之适应于涂装要求，此外尚有特殊的作用。2、溶剂种类：按其化学结构分，涂料中常用的溶剂有：（1）烷烃类：脂肪烃及其混合物；（2）醇类：乙醇、丁醇；（3）醇醚类：乙二醇醚、乙醚等（4）酮类：丙酮、丁酮、环己酮；（5）酯类：乙酸丁酯； （6）萜烯类：松节油（7）氯化烃类：硝基烷烃等烃的取代物按功能作用分类：真溶剂、稀释剂、助溶剂按组分分类：单体溶剂、混合溶剂。3、溶剂的性质特征：溶剂的选择和配合需要考虑的因素有：溶解能力、挥发性、闪点、毒性、价格等因素。二、颜料1、作用目的：颜料最重要的作用是遮盖和赋予涂层色彩，也起到保护和改善涂料应用性能和力学性能的作用。溶剂是用于溶解或分散成膜物质，调节由成膜物质和颜料组成复合体系的粘度和流变性使之适应于涂装要求，此外尚有特殊的作用。2、颜料种类：按其化学成分分：有机颜料和无机颜料按其来源分：天然颜料、人造颜料按其作用分：着色颜料、体积颜料（填料）两大类，还有防污颜料，防锈颜料，发光颜料等特殊品种3、颜料的性质特征： 颜料颗粒的大小； 颜料粒子的组成； 颜料粒子的表面积； 颜料粒子的表面处理； 颜料粒子的粒度分布10、醇酸树脂涂料的原料有哪些？反应原理是什么？如何进行配方的设计？其合成方法有哪些？制备工艺过程如何？其改性方法有哪些？其固化成膜的机理是什么？1、醇酸树脂的合成原料：二元酸（酐）、多元醇、植物油或脂肪酸。2、醇酸树脂涂料的原料：醇酸树脂、溶剂；催化剂；防结皮剂；防沉剂；润湿剂3、反应原理：多元酸、多元醇经酯化聚合生成聚酯树脂 不同的酸、 醇反应当量不同的，取决于反应的官能团（-COOH或-OH）的数目。4、配方设计：从油度估计醇的过量值求出油量。列出配方：计算凝胶点 （判断配方的合理性）5、合成方法：醇解法、脂肪酸法、酸解法、脂肪酸/油法。6、制备工艺过程：原料-醇解-检测-合成树脂-保温-检测-冷却-加溶剂稀释-冷却-过滤-加颜填料-成品包装7、改性方法：（1）硝基纤维素改性；硝基纤维素和醇酸树脂配合（2）氨基树脂改性；氨基树脂对醇酸树脂改性主要是用脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、苯代三聚氰胺树脂以及他们的共聚物。（3）氰化橡胶改性；氰化橡胶具有类似线性低极性的醇酸树脂混溶。（4）酚醛树脂改性；酚醛树脂与干性醇酸树脂反应。（5）乙烯基单体|树脂的改性；主要是苯乙烯、聚丙烯酸树脂聚丁二烯等对醇酸树脂的改性。（6）有机硅改性；一种简单的方法是，将有机硅直接加到反应终点的醇酸树脂反应釜中即可；另一种是制备反应性的有机硅低聚物和醇酸树脂上的自由羟基进行反应，也可跟醇酸树脂进行公缩聚。（7）多异氰酸脂改性；多异氰酸脂对中油度的醇酸树脂进行改性。（8）环氧树脂改性；将干性植物油和多元醇进行醇解后，降温，加入环氧树脂与醇解物进行反应，然后加苯酐酯化。（9）聚酰胺改性；聚酰胺与醇酸树脂一起加热进行基团的交换反应。8、固化成膜的机理：第四章 醇酸树脂涂料二、醇酸树脂的合成原理及改性三、 合成醇酸树脂的配方设计及制备工艺1、合成醇酸树脂的配方设计配方的确定主要是多元酸，多元醇，脂肪酸或油之间的比例关系。使之适合一定的制造方法，如期达到所需求的酯化程度，分子量（粘度）和酸度。在配方设计常以摩尔为基准考虑问题。 从反应原理可知：邻苯二甲酸酐；甘油+油为基本原料来分析甘油是三官能度分子，苯酐是二官能度分子，要使它们的羧基和羟基完全反应，则甘油：苯酐（摩尔数）=2：3反应物的平均官能度 根据凝胶化公式 即反应到83%时便发生凝胶化，不能作涂料使用。为避免凝胶化的产生，在醇酸树脂中，由于加有单官能度的脂肪酸（油），可降低其平均官能度。假如：苯酐：甘油：脂肪酸（mol）=1:1:1，反应物能醛完酯化，反应物的平均官能度：这时油度约为60%；当配方中增加脂肪酸量（即油度60%），反应可酯化完全，不凝胶化。当油度60%（制取中、短油度的树脂），由于甘油的羟基未醇化完全，则可能反应而凝胶化。但当要制备油度351 mol （1/2苯酐）：74g1 mol （1/3甘油）：36.2g生成水：9g根据 则： 列出配方：成分相对分子质量质量（g）物质的量（mol）配方中的含量%质量100份（g）豆油888109.60.123109.6/219.8（49.86%）49.86苯酐14874.00.5033.67%33.67甘油9236.20.39316.47%16.47合计219.81.016100%100理论出水量90.5树脂量210.8因此配方中，以质量份数表示：合计为100份。计算凝胶点 （判断配方的合理性） 1（Mo=油中脂肪酸物质的量+油中甘油物质的量+苯酐物质的量+甘油物质的量）eA=油中脂肪酸物质的量1+苯酐物质的量2经验公式检验=二元酸物质的量/多元醇物质的量=0.50/（0.123+0.393）=0.50/0.516=0.971从Pc与经验算式可知：此配方基本上是可行的，反应接近终点例：请设计出一个由季戊四醇（当量35.4），苯酐和甘油制备油度为62.5%的长油度醇酸树脂的配方。解：从油度估计醇的过量值，并求出油量：通过查表：油度为62.5%的季戊四醇过量10%，则油度=油量/树脂量=油量/（树脂中苯酐+季戊四醇+油量-生成水量）以每mol苯酐为准：1mol苯酐（1/2） 274=148g1mol苯酐生成的水量 18g季戊四醇（1/4） 235.4（1+10%）=77.88g聚酯树脂的量=235.4（1+10%）+274+油量-18g =207.9+油量62.5%=油量/（207.9+油量）油量=207.962.5/（100-62.5）=346.5g列配方的质量分数成分相对分子质量质量/g物质的量/mol官能团物质的量/mol配料的质量份数%COOHOH甘油888346.50.3900.390*30.390*160.54%苯酐1481481.01.0*225.86%季戊四醇13677.880.5730.573*413.61%合计572.381.9633.1703.462100%理论出水量（g）181.0树脂理论量（g）554.38计算凝胶点（判断配方的合理性）根据公式Mo=油中脂肪酸物质的量+油中甘油物质的量+苯酐物质的量+季戊四醇的量 =多元酸的量（1.0）/多元醇物质的量（0.390+0.573） =1/0.9631（可能胶化，则季戊四醇过量不够，可过量多）由于醇酸树脂反应的复杂性，尽管多种不同的理论推导和经验式，配方是否合理最终还是要用实验来验证。11、聚酯树脂涂料的原料有哪些？反应原理是什么？如何进行配方的设计？其合成方法有哪些？制备工艺过程如何？其改性方法有哪些？其固化成膜的机理是什么？1、聚酯树脂的合成原料：多元酸、多元醇2、聚酯树脂涂料的原料：聚酯树脂、抗氧剂、溶剂、颜填料、固化剂、催化剂。3、反应原理：4、配方设计：5、合成方法：6、制备工艺过程：通二氧化碳排空空气-配料-搅拌-加热-酯化-降温-加入石蜡7、改性方法：1）干性油改性 ; (2)烯丙基醚改性；（3）用异氰酸交联改性8、固化成膜的机理：12、丙烯酸树脂涂料的原料有哪些？反应原理是什么？如何进行配方的设计？其合成方法有哪些？制备工艺过程如何？其改性方法有哪些？其固化成膜的机理是什么？1、丙烯酸树脂的合成原料：丙烯酸、甲基丙烯酸及脂单体以及引发剂2、丙烯酸树脂涂料的原料：丙烯酸树脂、溶剂、颜填料、固化剂、催化剂、乳化剂、分散剂、稳定剂。3、反应原理：合成丙烯酸树脂的基本反应是自由基聚合反应：链引发、增长、终止三个基本反应，并伴随链转移反应。4、配方设计：A、单体的选择B、引发剂的选择C、溶剂的选择5、合成方法：有溶液法、乳液法、本体法及悬浮法、非水分散法。（前两种最常用）6、制备工艺过程：配料-升温聚合-自动升温-保温反应-出料-降温-离心过筛树脂-水洗-烘干-成品包装。7、改性方法：1、丙烯酸脂类单体的共聚合改性：甲基丙烯酸丙烯酸酯、苯乙烯、醋酸乙烯脂等共聚。2、接枝聚合（改性）：通过化学反应，可以在某聚合物主链上接上结构、组成不同的支链，这一过程称作接枝，所形成的产物称作接枝共聚物。3、互穿网络聚合物改性：是用化学方法将两种以上的聚合物互相贯穿成交织网络状的一类新型复相聚合物材料。8、固化成膜的机理：13、聚氨酯树脂涂料的原料有哪些？反应原理是什么？如何进行配方的设计？其合成方法有哪些？制备工艺过程如何？其改性方法有哪些？其固化成膜的机理是什么？1、聚氨酯树脂的合成原料：多异氰酸酯、多元醇、扩链剂。2、聚氨酯树脂涂料的原料：聚氨酯树脂、溶剂、颜填料、固化剂、催化剂。3、反应原理：将干性油与多元醇进行酯交换然后再与二异氰酸酯反应制的。4、配方设计：一般投料 NCO/-OH比例在0.1-1.0之间，太高则成品不稳定，太低则残留羟基多，防水性差，一般干性油的油度较长（60-70%左右）5、合成方法：6、制备工艺过程：配料-醇解-脱水-溶解-过滤-包装。7、改性方法：8、固化成膜的机理：通过与空气中的氧发生氧化聚合，生成网状结构而成膜。14、环氧树脂树脂涂料的原料有哪些？反应原理是什么？如何进行配方的设计？其合成方法有哪些？制备工艺过程如何？其改性方法有哪些？其固化成膜的机理是什么？1、环氧树脂树脂的合成原料：环氧化合物、双酚A、双酚F、酚醛树脂。2、环氧树脂树脂涂料的原料：环氧树脂、固化剂、溶剂、颜填料、助剂等。3、反应原理：环氧化合物与双酚A，双酚F，酚醛树脂等进行加成，缩合反应后形成的高聚物，再经固化剂、颜填料、助剂等加上后形成涂料。4、配方设计：A、原料的选择B、固化剂的选择C、溶剂的选择D、颜填料的选择E、助剂的选择5、合成方法：一步法、两步法6、制备工艺过程：7、改性方法：1、胺类固化剂；方法有胺环氧树脂加成物、胺加成物固化剂、曼尼期碱固化剂。2、酰胺类固化剂；方法有聚酰胺树脂固化剂、酰氨基胺固化剂、改性酰胺固化剂。3、酸酐类固化剂；酸酐是环氧树脂中、高温固化剂、4、合成树脂类固化剂；方法有与酚醛树脂固化反应、与氨基树脂固化反应、与多异氰酸脂固化反应。5、环氧树脂的潜伏性固化剂；有咪唑类固化剂、双氰胺、有机酰肼、某些改性的有机胺。8、固化成膜的机理：反应型和催化型使自身的溶剂挥发而干燥固化成膜。15、氨基树脂涂料的原料有哪些？反应原理是什么？如何进行配方的设