涂料和黏合剂.ppt

第六章涂料和黏结剂 涂料 1 概述 涂料是一种流动态物质 通过简单施工方法 并经干燥或固化 在物体表面牢固覆盖一层均匀的薄膜 这样的流动态物质称为涂料 一 简介 涂料可以是液态或粉末状态 简单施工方法主要指刷涂 淋涂 浸涂 喷涂等 形成的薄膜又叫涂层 用来对被涂物体表面起装饰与保护作用 1 概述 一 简介 1 保护作用金属材料 易受到环境中腐蚀性介质 水分和空气中氧的侵蚀和腐蚀 木材 易受潮气 微生物的作用而腐烂 塑料 会受光和热的作用而降解 混凝土 易风化或受化学品的侵蚀 二 涂料的作用 2 装饰作用用色彩来装饰我们的环境 是人类的天性 伴随着人类及其社会整个发展过程 由于涂料很容易配出成千上百种颜色 色彩丰富 涂层既可以做到平滑光亮 也可以做出各种立体质感的效果 1 概述 二 涂料的作用 3 标志作用 标志作用是利用色彩的明度和反差强烈的特性 引起人们警觉 避免危险事故发生 保障人们的安全 有些公共设施 如医院 消防车 救护车 邮局等 也常用色彩来标示 方便人们辨别 1 概述 二 涂料的作用 4 特殊作用 1 力学功能 耐磨涂料 润滑涂料等 2 热功能 耐高温涂料 阻燃涂料等 3 电磁学功能 导电涂料 防静电涂料等 4 光学功能 发光涂料 荧光涂料等 5 生物功能 防污涂料 防霉涂料等 6 化学功能 耐酸 碱等化学介质涂料 二 涂料的作用 一 概述19世纪中期 德国合成了醇酸树脂 1912年 美国通用电气公司用邻苯二甲酸酐和甘油经缩合制成醇酸树脂 代替电绝缘材料虫胶 2 醇酸树脂涂料 1927年 美国R H 基恩尔开发出适于各种用途的醇酸树脂 同年由通用电气公司进行工业化生产 醇酸树脂用于涂料对涂料工业来说 是一个新的突破 是涂料发展史上重要的转折点 使涂料突破了传统的以干性油和天然树脂合并熬制油漆 而真正成为化学工业的部门 涂料 目前 醇酸树脂涂料产量很大 约占涂料工业总量的20 25 2 醇酸树脂涂料 一 概述 醇酸树脂是由多元醇 多元酸和一元酸制成的缩聚物 一元酸的作用是调节多元醇的官能度 避免在缩聚时因线型缩聚物间的交联而致物料凝胶化 以及改善树脂的油溶性 混溶性 柔韧性等性能 一 概述 2 醇酸树脂涂料 醇酸树脂可与其他树脂配成多种不同性能的自干或烘干磁漆 底漆 面漆和清漆 广泛用于桥梁等建筑物以及机械 车辆 船舶 飞机 仪表等涂装 一 概述 2 醇酸树脂涂料 二 醇酸树脂涂料的特点 优点 醇酸树脂涂料干燥后形成高度网状结构 不易老化 具有耐候性好 光泽持久 漆膜附着力好 柔韧坚牢 耐摩擦 抗矿物油 醇类溶剂良好 烘烤后的漆膜等耐水性 绝缘性 耐油性等大为提高 且施工方便 缺点 干结成膜快 但是完全干燥时间长 涂膜耐水 耐碱性欠佳 醇酸树脂涂料虽不是油脂漆 但基本上还未脱离脂肪酸衍生物的范围 对防湿热 防霉菌和防盐雾等三防还不能完全得到保证 二 醇酸树脂涂料的特点 以丙烯酸酯 甲基丙烯酸酯及苯乙烯等乙烯基类单体为主要原料合成的共聚物称为丙烯酸树脂 以其为成膜基料的涂料称作丙烯酸树脂涂料 3 丙烯酸涂料 一 概述 丙烯酸树脂涂料具有色浅 保色 保光 耐候 耐腐蚀和耐污染等优点 使用温度范围宽 已广泛应用于汽车 飞机 机械 电子 家具 建筑 皮革涂饰 造纸 印染 木材加工 工业塑料及日用品的涂饰 3 丙烯酸涂料 一 概述 近年来 国内外丙烯酸烯树脂涂料的发展很快 目前已占涂料的 以上 因此 丙烯酸树脂在涂料成膜树脂中居于重要地位 涂料用丙烯酸树脂也经常按其成膜特性分为 热塑性丙烯酸树脂和热固性丙烯酸树脂 3 丙烯酸涂料 一 概述 热塑性丙烯酸树脂是我国最早开发使用的丙烯酸树脂漆 多由不同甲基丙烯酸酯类单体共聚而成 利用过氧化苯甲酰或偶氮二异丁脂等为引发剂通过自由基聚合原理在溶液中完成聚合反应 二 热塑性丙烯酸树脂 3 丙烯酸涂料 三 应用及特点 广泛应用于黑色家电产品外壳的表面喷涂装饰 热塑性丙烯酸酯清漆 色泽很浅 一般可达水白的程度 并有极好的透明度 耐光 耐候性好 户外曝晒耐久性强 耐紫外光照射不易分解或变黄 3 丙烯酸涂料 三 应用及特点 保光 保色性能好 能长期保持原有漆膜的光泽及色泽 耐热性能好 耐腐蚀 有较好的耐酸 碱 盐 油脂 洗涤剂等化学品的沾污及腐蚀性能 3 丙烯酸涂料 热固性丙烯酸树脂选用在侧链带有活性官能团的单体 因此其分子结构上仍有活性官能团 在加热情况下或加入交联剂后会自己或与其它外加树脂进行交联反应 从而形成一种不溶 不融的体型结构的高分子 四 热固性丙烯酸树脂 3 丙烯酸涂料 4 聚氨酯树脂涂料 一 概述 聚氨酯 即聚氨基甲酸酯 是指具有结构的聚合物 有时聚合物中含有酯键 醚键 脲键 丙烯酸酯成分 但习惯上总称聚氨酯 聚氨酯树脂涂料是继醇酸树脂涂料之后的最通用的涂料品种 它可低温固化 弹性好 潮气固化聚氨酯涂料可多季节施工 低温 高温施工性能优异 双组份聚氨酯可用多种树脂改性 性能全面而且容易调整 4 聚氨酯树脂涂料 一 概述 特点 1 优异的耐磨性2 优良的耐化学药品和耐油性3 附着力强4 低温固化性能 二 聚氨酯涂料的特点及用途 4 聚氨酯树脂涂料 特点 5 高装饰性能6 性能多样性 可调性7 耐高温 低温性8 涂膜固化后无毒性9 环保型低VOC涂料 二 聚氨酯涂料的特点及用途 用途 1 飞机外壁涂料2 木器涂料3 交通运输工具4 防腐蚀涂装5 机床及仪器仪表涂装6 塑料涂装 二 聚氨酯涂料的特点及用途 第六章涂料和黏结剂 黏合剂 1 概述 粘合剂又称胶粘剂 简称胶 是使物体与另一物体紧密连接为一体的非金属媒介材料 在两个被粘物面之间胶粘剂只占很薄的一层体积 但使用胶粘剂完成胶接施工之后 所得胶接件在机械性能和物理化学性能方面 能满足实际需要的各项要求 一 简介 由于胶粘剂具有应用广 用简便 经济效益高等许多特点 随着科学技术的发展 胶粘剂正在越来越多地代替机械联结 从而为各行业简化工艺 节约能源 降低成本 提高经济效益提供了有效途径 1 概述 一 简介 胶接与其它连接法相比有如下优点 能粘合用其他方法不能连接的物质 如粘接薄膜 纤维 小颗粒等 应力分布面广 比采用机械连接易得到更轻 更牢固的组件 如可以采用夹心板 由蜂窝芯和薄的铝或镁 制造飞机的机翼 尾翼和机身 可以减轻飞机的重量 降低疲劳破坏的可能性 二 特点 通过交叉粘接能使各向异性材料的强度 重量比及尺寸稳定性得到改善 如木材本身不均一且对水敏感 经交叉粘接后可变成不翘曲且耐水的层压板 无破坏性 粘合剂有许多特殊性能 如电容器 印刷线路 电动机 电阻器等的粘合面具有电绝缘性能 二 特点 可以粘合异种材料 如铝 纸 铜 钢 纸 木等 两种金属粘合在一起 粘合物件间有粘合剂层割开 从而可以防止腐蚀 如两种热膨胀系数相差显著的材料粘合在一起 柔性的胶层能降低因温度变化所产生的应力 粘合方法比其他连接方法 焊接 铆钉 螺栓等连接 便于施工 且速度快 经济 美观 二 特点 胶黏剂是一类古老而又年轻的材料 早在数千年前 人类的祖先就已经开始使用胶黏剂 许多出土文物表明 5000年前我们祖先就会用粘土 淀粉和松香等天然产物做胶黏剂 4000千多年前就会用生漆做胶黏剂和涂料制造器具 3000年前的周朝已用动物胶作木船的填缝密封胶 1 概述 三 历史及发展 两千年前的秦朝用糯米浆与石灰作砂浆粘合长城的基石 使万里长城成为中华民族伟大文明的象征之一 秦俑博物馆中出土的大型彩绘铜车马的制造中 用了磷酸盐无机胶黏剂 公元前200年东汉时期用糯米浆糊制成棺木密封胶 配以防腐剂 使马王堆古尸出土时肌肉及关节仍有弹性 足见中国胶接技术之高超 1 概述 三 历史及发展 到上世纪初 合成酚醛树脂的发明 开创了胶黏剂的现代发展史 目前 与三大合成高分子材料的产量比较 胶黏剂只占第五位 但年增长速度则居第一位 1 概述 三 历史及发展 目前 胶黏剂的应用已渗入到国民经济中的各个部门 成为工业生产中不可缺少的技术 在高技术领域中的应用也十分广泛 如据报导 国外在生产一辆汽车中要使用5 10kg胶黏剂 一架波音飞机的粘接面积达到2400m2 一架宇航飞机需要粘接30000块陶瓷片 1 概述 三 历史及发展 粘接使用的部件由原来机内装饰 非结构件 发展到结构件 受力件 甚至整个机体 内饰装配粘接 顶棚 车门内护板 地毯 挡风玻璃等 汽车结构件粘接 发动机中罩与前后加强梁 通常用改性环氧树脂胶黏剂 从市场应用看 建筑业用量最大 约占总胶量51 8 其次是纸包装业 约占总胶量的12 6 第三是制鞋业 约占9 0 1 概述 三 历史及发展 木材胶黏剂用量日益扩大增多 全世界木材胶黏剂产量占胶黏剂总产量的3 4 如美国约60 的合成胶黏剂用于木材加工业 俄罗斯为79 日本为75 在我国60 70 的胶黏剂也用于木材加工业 1 概述 三 历史及发展 我国目前已有1200多家企业 品种牌号3000多个 胶黏剂生产能力300万 其中产量最大的仍然是三醛胶 酚醛 脲醛和三聚氰胺甲醛 和乳液型胶 二者分别占总产量的45 2 和29 2 1 概述 三 历史及发展 1927年问世 1950年商品化 俗称万能胶 是以环氧树脂为基料制备的胶粘剂 能粘接许多金属和非金属材料 粘合强度高 收缩率小 尺寸较稳定 电性能优良 耐介质性好 易于改性 几乎能粘合各种材料 用途广泛 2 环氧树脂胶黏剂 一 简介 环氧树脂是热塑性线型结构 不能直接使用 必须加入固化剂 固化交联之后 才能发挥其优良的粘合性 固化剂种类也很多 分脂肪胺 芳香胺 改性胺 低分子聚酰胺 咪唑及其衍生物 酸酐及潜伏性固化剂等类 2 环氧树脂胶黏剂 一 简介 环氧树脂胶粘剂的组成 基料 环氧树脂 其重要参数 环氧值 固化剂 环氧树脂与固化剂通过化学反应进行固化 常用的有胺类和酸酐类 增韧剂 采用具有柔性链的高分子以提高胶膜的柔韧性 稀释剂 降低环氧乙烷的黏度 可用丙酮 甲苯等 填料 降低胶膜收缩率 提高耐热性 导电性 降低成本 二 组成 环氧树脂胶粘剂剥离强度低 耐冲击韧性 耐热性差 常加入一些线形高分子化合物进行改性 常用的有 环氧 聚酰胺胶粘剂 环氧 丁腈胶粘剂 三 改性 2 环氧树脂胶黏剂 由酚类和醛类缩聚而成 有线型及可溶性酚醛树脂两大类 酚醛树脂有极性大 粘合力强 耐热性好 耐老化 耐水 耐油 耐化学介质 耐霉菌 电绝缘性优良等特点 3 酚醛树脂胶黏剂 特点 但脆性大 剥离强度不高 需加热加压固化 收缩率较大 颜色深 有酚类气味等不足之处 酚醛 丁腈 酚醛 环氧 酚醛 聚乙烯醇缩醛类都是优良的结构粘合剂 3 酚醛树脂胶黏剂 特点 主链上含有氨基甲酸酯基 NHCOO 的胶黏剂 聚氨酯胶黏剂可分为三类 多异氰酸酯可直接用作胶黏剂 预聚体类聚氨酯胶黏剂 由异氰酸酯和含端羟基的聚酯或聚醚反应而得 这是最主要的品种 端封型聚氨酯胶黏剂 用苯酚或羟基将异氰酸基封闭 可制成水溶液或乳液胶黏剂 使用时加热 端基重新活化而起粘合作用 4 聚氨酯胶黏剂 以丙烯酸乙酯 丁酯 异辛酯为主 与甲基丙烯酸酯类 苯乙烯或醋酸乙烯共聚而得 具有良好的耐水性和广泛的粘接性 改变共聚组分 可获得一系列有用的胶黏剂 这一类胶黏剂还可详细分为以下几种 4 丙烯酸脂类胶黏剂 1 溶液型丙烯酸酯胶黏剂 可以粘塑料 2 乳液型丙烯酸酯胶黏剂 可合成多种共聚乳液 供无纺布 织物 植绒 复合薄膜 纸张上光 建筑密封及涂料应用 4 丙烯酸脂类胶黏剂 3 氰基丙烯酸酯 为单液型 粘度低 固化特别快 见潮即可在几十秒内聚合 常称为瞬干胶 强度高 透明 毒性小 使用方便 但脆性大 耐久性差 价格昂贵 可粘各种材料 最适于应急修补 4 丙烯酸脂类胶黏剂 4 厌氧胶 是由丙烯酸和甲基丙烯酸的双酯或某些特殊的丙烯酸酯 如甲基丙烯酸羟丙酯为主构成的 在隔绝空气下 无氧 可自行室温固化的胶黏剂 现已发展成几百个品种 具有单组分 无溶剂 低粘度 使用方便 常温快速固化 耐热 耐溶剂 耐酸碱性好 适用期长 贮存稳定的特点 主要用于管道螺纹 法兰面及机械箱体防漏 螺纹螺栓紧固 轴承 插件 嵌件固定 4 丙烯酸脂类胶黏剂 在主链上含有不饱和双键的聚酯 称不饱和聚酯 将其溶于苯乙烯中 即得不饱和聚酯胶黏剂 使用时加入过氧化物作引发剂 即可加热