精细化学品化学-10涂料

10涂料 10 1概述1 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 2 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 标志作用广告 交通警示等 4 特殊作用船体的防腐蚀和海洋生物附着 防热 防电等 10涂料 10涂料 概述 3 涂料的分类 按照是否有颜色 清漆和色漆 按照形态 水性 溶剂型 粉末 无溶剂涂料 按照用途 建筑涂料 汽车漆 飞机漆 木器漆 按固化方式 常温固化涂料 高温固化涂料 按涂漆方式 喷漆 浸漆 烘漆 电泳漆 按施工工序 底漆 腻子 二道漆 面漆 光漆 按涂膜的特殊功能 绝缘漆 防锈漆 防腐蚀漆 10 1涂料 概述 按成膜物质 GB2705 92 涂料划分为18大类 其中 成膜物质分为17类 辅助材料列为第18类 油性树脂 天然树脂 酚醛树脂 沥青 醇酸树脂 氨基树脂 硝酸纤维素 纤维素 过氯乙烯树脂 乙烯类树脂 丙烯酸树脂 聚酯树脂 环氧树脂 聚氨酯 元素有机聚合物 橡胶 其它树脂漆 辅助材料 稀释剂 防潮剂 催干剂 固化剂 10 1涂料 概述 4 涂料的命名 型号分三个部分 第一部分 成膜物质 用汉语拼音字母表示 第二部分 基本名称 用两位数字表示 00 99 第三部分 序号 表示同类品种之间的组成 配比或用途不同 具体规定见P262 P263表10 1 10 2 10 3 如 型号为C04 2 C 醇酸树脂 04 瓷漆 2 红色 则名称为红醇酸树脂瓷漆 10 1涂料 概述 5 涂料的的组成 1 成膜物质 主要由树脂组成 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 10 1涂料 概述 6 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 10 2油性漆类 碘值 脂肪不饱和程度的一种度量 等于100g脂肪所消耗碘的克数 检测时 以淀粉液作指示剂 用标准硫代硫酸钠液进行滴定 碘值大说明油脂中不饱和脂肪酸含量高或其不饱和程度高 油脂 植物油 植物油多为不饱和脂肪酸甘油酯 由于有不饱和键存在 可以发生聚合 交联形成大分子 导致熔点升高而固化成膜 可以作为油性漆 动物油则不能 油性漆的固化与碘值有关 碘值越高则固化速度快 如桐油十八碳三烯酸甘油酯 10 2油性漆类 干性油 具有好的干燥性能 干后的涂膜不软化 碘值140g 100g 如桐油 大麻油 半干性油 碘值100 140g 100g 干燥速度很慢 干燥后的漆膜硬度较差 如豆油 葵花油不能直接用作油漆 不干性油 碘值100g 100g以下 空气中 不能自行干燥成膜 10 3醇酸树脂漆 原料 多元醇 多元酸和单元酸 油 其中多元醇常用甘油和季戊四醇 多元酸常用苯酐 其次是间苯二甲酸 对苯二甲酸和顺酐 单元酸常用植物油脂肪酸 如蓖麻油 松香油等 合成脂肪酸或芳香酸等 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 10 3醇酸树脂漆 B 侧链 由单元羧酸与主链上羟基酯化 主链是强极性的 侧链的脂肪酸基和要由C C C C键构成的非极性链 可以通过改变原料的组成来调节极性 10 3醇酸树脂漆 油度及其对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 醇酸树脂按油度来分为 短 中 长三种油度短 35 45 中 46 60 长 60 以上 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 10 3醇酸树脂漆 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 随油度减小其保光保色性得到改善 10 3醇酸树脂漆 羟值及其对醇酸树脂性能的影响 a 羟值定义 100克树脂中含有的羟基的当量数 称为羟值 b 羟值对树脂性能的影响 1 超量的羟基值对树脂分子链长短起调节作用 过量的端羟基值将对分子链起终止作用 醇酸树脂分子链的重复结构单元 链节 数与羟基超量成函数关系 U 链节数 r n 多元醇 n 二元酸 n为摩尔数 10 3醇酸树脂漆 c 羟值对醇酸树脂涂膜性能的影响 粘度随羟值增加而增大 羟基与自动氧化过程中形成的过氧化氢能形成较稳定的络合物 阻止过氧化氢基分解 降低膜干燥速度 随羟值增加 涂膜的保光性下降 游离羟基的存在 对涂膜的耐水性 硬度 抗张强度 耐候性均有不利影响 10 5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 10 5环氧树脂漆 目前产量最大的环氧树脂是环氧氯丙烷和双酚A 二酚基丙烷 合成的 环氧树脂的合成及主要化学性质 10 5环氧树脂漆 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C O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 10 5环氧树脂漆 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 10 5环氧树脂漆 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 氨基乙醇胺等 10 5环氧树脂漆 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 10 5环氧树脂漆 单酯中的羧基与环氧基酯化生成二酯 在酸存在下 环氧基与羟基起醚化反应 10 5环氧树脂漆 单酯与羟基反应生成二酯 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 10 6聚氨酯漆 在聚氨酯分子链中含有相当量的氨基甲酸酯键 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 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 10 6聚氨酯漆 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 10 6聚氨酯漆 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 10 6聚氨酯漆 与水反应 潮 湿 气固化型涂料 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 10 6聚氨酯漆 1 多羟基化合物 聚醚 聚酯 环氧树脂和多羟基醇类 2 常用多异氰酸酯单体 10 7丙烯酸漆 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 无溶剂化等的方向发展 10 7丙烯酸漆 丙烯酸树脂的原料和合成方法 以 甲基 丙烯酸酯及苯乙烯为主的丙烯酸酯类单体为原料 一般用自由基加聚反应聚合 常用引发剂主要有两类 1 过氧化物类 过氧化苯甲酰 过氧化叔丁基苯甲酰 过氧化二叔丁基 叔丁基过氧化氢 2 偶氮二异丁腈 10 7丙烯酸漆 甲基丙烯酸甲酯与苯乙烯共聚 反应式 10 7丙烯酸漆 A 热塑性丙烯酸树脂 热塑性丙烯酸树脂可溶或可熔 在施工和使用过程中不再进行交联 溶剂挥发后就形成平滑光洁的膜 由于树脂本身不再交联 因此用它制成的漆若不采用接枝共聚或互穿网络聚合 其性能如附着力 玻璃化温度 Tg 柔韧性 抗冲击力 耐腐蚀性 耐热性 电性能等远不如热固性丙烯酸树脂 主要优点 白色透明 极好的耐水性和耐紫外线性能 主要应用 用作汽车面漆 外墙涂料的耐光装饰漆 10 7丙烯酸漆 B 热固性丙烯酸树脂 热固性丙烯酸涂料是树脂溶液的溶剂挥发后 通过加热 即烘烤 或与其它官能团 如异氰酸酯 反应才能固化成膜 这类树脂的分子链上必须含有能进一步反应的官能团 羧基 羟基 环氧基 胺基 酰胺基等 在制漆时 与加入的氨基树脂 环氧树脂 聚氨酯等树脂中的官能团反应形成网状结构 主要优点 溶解度好 与其它树脂的混溶性好 可制成高固体分涂料 具有良好的耐化学性 耐候性 漆膜丰满 保光保色性好 烘烤不变色 主要应用 氨基 丙烯酸烤漆 用于汽车等交通