涂装工艺PPT课件

-,1,涂料与涂装工艺,腐蚀与防护系邵志松,-,2,教学目的和要求,熟悉涂料的组成及各成分的作用；掌握常用涂料的制备方法、使用特性、改性途径和成膜机理；掌握涂装前基材表面的预处理方法，了解各种涂装方法及设备的选用和设计特点；熟悉工艺文件编写的基本原则，会正确选择涂层配套系统能对涂装缺陷进行分析并提出解决的措施；了解涂料、涂膜性能常规测试方法，能独立操作；有一定的涂装车间设计基本知识，了解涂装三废处理措施。,目录,-,3,教学重点,1.涂装前处理（重点介绍表调、磷化）2.溶剂型涂料品种简介及其涂装工艺3.水性涂料及其涂装4.粉末涂料及其涂装5.涂料的成膜与干燥6.典型涂装工艺7.涂料涂膜的性能检测及涂装防护工艺实验,-,4,学时分配,学时分配：讲课38学时、实验18学时成绩评定：平时成绩占20%实验成绩占20%期末考试成绩占60%,-,5,教材及教学参考书：,1冯立明、刘玉超、张殿平等编.涂装工艺与设备.化学工业出版社,20042曹京宜等.涂装表面预处理技术与应用.化学工业出版社，20043黄子勋主编.涂料结构学.北京航空航天大学出版社，19924王锡春主编.最新汽车涂装技术.机械工业出版社，19995耿耀宗主编.现代水性涂料.中国石化出版社，20036陈振发主编.粉末涂料涂装工艺学.上海科学技术文献出版社，19977机械工业部第四设计研究院主编.油漆车间设备设计.机械工业出版社，1985,-,6,第一章绪论,1、了解涂料与涂装的概念、作用、涂料涂装技术的发展趋势；2、了解涂料的命名原则、分类、组成和用途；3、了解涂料用油、树脂、各种助剂、溶剂及颜填料的使用要求（或选择原则）。涂料常规生产工艺流程。,-,7,第一节涂料与涂装的概念,点评：涂料与油漆的区别涂料、涂层、涂装、工艺的定义涂装三要素：涂料、涂装技术、涂装管理三者的关系,返回,-,8,第二节涂料与涂装的作用,一、涂料涂层的防护作用原理1、屏蔽作用2、电化学作用3、缓蚀作用4、转化作用二、涂料破坏的原因三、结论,-,9,屏蔽作用,涂覆涂料可以使金属表面与环境介质机械地隔离开，从而保护了基体。这种防护作用可以称为屏用蔽作。为了提高涂层抗外界介质的渗透性，增加屏蔽效果，涂料中均需加入屏蔽作用较大的固体填料即体质颜料，并要求漆膜有定的厚度。,返回,-,10,电化学作用,金属在腐蚀环境中主要进行电化学腐蚀，涂料中的组分可以抑制微电池（大阴极小阳极）的电极过程，起到防止或减缓腐蚀的作用。涂料采用高纯度锌粉作颜料（富锌涂料、达克罗涂料），锌粉对钢铁金属材料表面能构成牺牲性的阴极保护，溶解下来的腐蚀产物(如碳酸锌、氧化锌等)沉淀并填充了膜的孔隙，增加了屏蔽的效果。,返回,-,11,缓蚀作用,涂料中的某些组分与基体金属表面发生反应，使金属表面钝化或形成有保护性的薄膜，以阻止介质的进一步腐蚀。如用于黑色金属的氧化铁红（Fe2O3）、用于有色金属的锌铬黄(又称锌黄K2CrO43ZnCrO44Zn(OH)22H2O）。,返回,-,12,转化作用,在某些涂料中除含一般的组分以外，还含有能与铁锈反应的转化剂，使有害的铁锈转化为无害物质且具有保护作用。如一些无机酸、有机酸等，它们可将铁锈转化为稳定的络合物或螯合物即起到除锈又起到保护作用。这些转化剂一般加入底漆中，转化反应发生于金属基底材料表面，所以具有这种作用的涂料被称为带锈底漆或带锈涂料。,返回,-,13,涂层破坏的原因,原因一：金属基体处理不干净。原因二：环境中的水分和腐蚀介质的渗透作用。原因三：光照和温度的破坏作用。,返回,-,14,返回,结论,1、孔隙率低、密度高、介电常数高、化学稳定性好的涂层都具有较好的防护性能。2、要保证涂层的质量，除要合理的选用涂料及涂层结构配套性以外，还要有良好的涂覆工艺规范，保证各道工序质量。,-,15,第三节涂料与涂装技术的发展,涂料的发展：天然树脂人造树脂合成树脂的发展阶段，其使用范围从原始的装饰目的扩大到材料的保护和功能材料的领域。涂装技术的发展：分古典涂装、工业涂装和现代社会化涂装三个阶段。五“E”原则：涂膜质量（Excellenceoffinish）方便施工（Efficiency）节省能源(Energy)节省资源（Economy）适应环境（Ecology）,返回,-,16,工业涂装,静电喷涂空气喷涂,-,17,现代社会化涂装,-,18,现代社会化涂装,-,19,第四节涂料的基本知识,一、涂料的组成、分类及命名规则对涂料分类，我国化工部规定按涂料中主要成膜物为基础将涂料分为17大类，另加辅助材料1类，共18大类。若主要成膜物质由两种以上的树脂混合组成，则按在成膜物质中起决定作用的一种树脂为基础作为分类的依据。,返回,-,20,二、溶剂涂料的制备,涂料=树脂（油料）+颜料+溶剂+其它添加剂清漆（透明物）未加颜料色漆或磁漆（不透明物）含有颜料，并以树脂为主要成膜物质的为磁漆。,-,21,涂料的制造,在涂料制造厂里进行色漆生产，一般先制备树脂、油料或外购树脂、油料加入溶剂制成漆料后再进一步加工调制成清漆或色漆。漆料中加入颜料、各种助剂、溶剂经过调合、配色、过滤和包装等工序而制成涂料。通常用于分散颜料的设备有：球磨机、研磨机或三辊机。,-,22,涂料的制造基本程序,-,23,-,24,返回,一、成膜物质,二、颜料和填料,三、有机溶剂,四、助剂,第五节涂料用原材料及对涂料性能的影响,-,25,一、成膜物质,成膜物质主要由树脂或油料组成，它是使涂料牢固附着于被涂物面上形成连续薄膜的主要物质，是构成涂料的基础，决定着涂料的基本特性。,返回,-,26,主要成膜物质表,松香、虫胶、沥青松香钙脂、松香甘油酯、硝酸纤维酚醛树脂、醇酸树脂、氨基树脂、环氧树脂、聚氨脂、丙烯酸树脂,树脂,桐油、梓油、亚麻油、苏籽油豆油、向日葵籽油、棉籽油蓖麻油、椰子油、花生油,成膜物质,品种,举例,油脂（植物油）,干性油,半干性油,不干性油,天然树脂,人造树脂,合成树脂,上一页,-,27,一、成膜物质,油料是主要的成膜物质之一，主要来源于植物油，其组成是脂肪酸三甘油脂，根据不饱和脂肪酸R结构中双键数目不同干燥速度不一样。干性油是制造油脂漆的重要原材料，油分子中平均双键数超过6，碘值140，如桐油、亚麻油等。半干性油在涂料制造中，常要和其他油拼用，而不单独用。油分子中的平均双键数4-6，碘100-140，如豆油、棉籽油等。不干性油在油漆中用的很少，一般只做增韧剂使用。油分子中的平均双键数4，碘值100。如蓖麻油、花生油等。,-,28,一、成膜物质,树脂是由许多有机高分子化合物互相溶和而成的混合物。它可以是固体，也可以是高粘度的胶状体。不呈结晶状态，所以没有熔点，只有慢慢变软的软化点。树脂大多数能溶于有机溶剂中，熔化后或溶剂挥发后，能够形成一层连续的薄膜。树脂有来源于自然界的、也有用天然高分子化合物加工制得的、还有用化工原料合成的。树脂结构不同，性能差异较大。,-,29,二、颜料和填料,返回,清漆或罩光漆色漆或磁漆,-,30,二、颜料和填料,颜料一种不溶于介质（水、油等）而能均匀分散在介质中的有色物质。颜料和填料本身不能单独成膜，在涂料中，颜料要通过成膜物质粘结作用而共同成膜并赋予涂层一定的色彩或防锈作用。为次要成膜物质。,-,31,颜料的作用,返回,1、颜料的遮盖力,2、颜料的着色力,-,32,颜料的遮盖力,指颜料在色漆漆膜中遮盖底材表面颜色的能力。它取决于颜料和色漆基料（即成膜物质）之间折射率（折光率）的差别、颜料颗粒的大小和分散度、颜料的晶型、颜料对光的吸收能力等因素。遮盖力关系到颜料用量。,-,33,光的反射与折射,入射角i和折射角r正旋之比为一定值，这便为折射率或折光率。N=sini/sinr,-,34,颜料的着色力,指一种颜料加入另一种颜料混合后形成颜色强弱的能力。颜料的着色力不仅与颜料种类，同时也与粒度有关。同样，着色力关系到颜料的用量。,-,35,颜料分类,按颜料在涂料中的作用分类：着色颜料是颜料中品种最多的一种，应用广泛。主要起着色和遮盖表面作用。体质颜料又称填料。提高着色颜料的着色效果和降低成本，同时可增加涂层的屏蔽保护作用。防锈颜料主要作用是防止金属生锈，广泛用于底漆中。分为三种：物理防锈颜料、化学防锈颜料和电化学防锈颜料。可通过化学或物理防锈作用保护基体金属免遭腐蚀。,返回,-,36,常用颜料,-,37,物理防锈颜料缓蚀示意图,-,38,三、有机溶剂,溶剂不是成膜物质，具有一定的活性，具有溶解多种物质的能力。能降低涂料的粘度，使涂料易于施工涂布。溶剂包括了能溶解成膜物质的真溶剂、提高真溶剂溶解作用的助溶剂、能稀释成膜物质溶液，降低成本和施工粘度的稀释剂。溶剂和稀释剂的区别在于对指定主要成膜物质的溶解能力。,返回,-,39,三、有机溶剂,水、有机化合物都可以作为溶剂，其中有机化合物品种最多，常用的有脂肪烃、芳香烃、醇、酯、醚、酮、氯烃类等。溶剂的选用除要考虑溶解性外，还要考虑到挥发速度、混合溶剂之间的平衡问题、闪点、沸点等多种安全因素，以及使用成本等。课外自学了解溶剂化原则：极性相似理论；溶剂化理论；结构相似理论,-,40,使用混合溶剂的优点：,(1)能取长补短，弥补一种溶剂单独使用时的不足。(2)能提高多种树脂配合时的互溶性和涂料贮存时的稳定性。(3)能提高溶解能力并获得均一的挥发速度。(4)能降低溶剂的价格，节省价格较贵的真溶剂。,-,41,四、助剂（补充内容）,助剂是涂料中的辅助成膜物，能对涂料或涂膜的某一特定方面的性能起改进作用。但不能单独成膜。助剂有四类：对涂料生产过程发生作用的助剂，如乳化剂、分散剂、润湿剂和消泡剂等；在涂料储存过程中起作用的助剂，如防沉淀剂、防结皮剂等；在涂料施工成膜过程中发生作用的助剂，如催干剂、流平剂、固化剂和防流挂剂等；对涂料性能发生作用的助剂，如增塑剂、消光剂、阻燃剂、防静电剂、紫外光吸收剂和防霉剂等。,返回,-,42,增塑剂在涂料中，把能增加漆膜柔韧性的一类助剂叫增塑剂。它可降低成膜物质的软化温度，使其增加弹性、柔韧性，提高漆膜附着力，降低涂膜的脆性。主要用于无油涂料中。常用的为酯类，如邻苯二甲酸酯类、脂肪酸酯（不干性油）等。也可由软树脂承担，如氨基树脂中加入醇酸树脂制的氨基涂料。,四、助剂,-,43,四、助剂,催干剂G又称干料、干燥剂。为钴锰铅锌钙铁金属的环烷酸盐。主要用于油基性涂料和醇酸树脂涂料，促进油中双键的氧化聚合反应，加速漆膜的干燥。固化剂H又称交联剂。固化剂用于以固化剂固化成膜机理的涂料中，能与可溶可融的线型高分子化合物反应（交联）而将其转变成不溶不融的体型高分子化合物的物质。如环氧树脂涂料常用的固化剂有胺类、树脂类、酸酐类。,-,44,本章复习思考题及作业：,1溶剂涂料由几部分组成？是否每种涂料都必须具备这几大部分吗？为什么？2由颜料、溶剂、催干剂组成涂料对否？为什么？3涂料制备和施工过程中溶剂的选择应注意些什么？涂料为什么通常采用混合溶剂？4涂料中是否必须含有助剂？增塑剂、催干剂、固化剂是怎样定义的？在什么类型的涂料中应用较普遍？能列举这些助剂的代表品种。5会分析涂层破坏的原因。6、会描述溶剂型色漆生产的基本程序。,返回,-,45,第一节涂装前处理的意义,第二节除油,第三节除锈,第四节表调,第五节磷化,第六节非铁材料的涂装前处理,习题,第二章涂装前处理,-,46,本章教学目的：1了解涂装前处理的意义；2了解涂装前处理各关键工序的作用原理、分类方法和影响因素；3了解前处理质量控制的检测和评定标准。本章重点:重点介绍表调、磷化技术。,-,47,第一节前处理的意义,金属表面的性质,返回,-,48,第一节前处理的意义,前处理的内容及意义涂装各因素对涂膜质量的影响,-,49,前处理的内容,返回,水洗,（酸洗除锈）,水洗,表调,磷化（或,氧化）,水洗,（钝化）,水洗,干燥,脱脂,金属一般前处理工艺如下：,可根据工件材质及其表面状态(如锈蚀、油污程度和表面光洁度等)、涂料品种和使用环境等，选择最适合的表面处理方法。,-,50,前处理意义,经吹砂、砂纸打磨、酸洗、表面化成处理（形成磷化膜或氧化膜）等方法进行适当粗化来提高涂层与基体的附着力。,不同加工方法所形成的比表面积,-,51,前处理意义,多孔性的氧化膜或磷化膜等化学转化膜能将金属由导体变成不良导体或绝缘体，增强涂层的抗蚀能力。通过前处理提高涂料对基材表面的润湿性。固气=液固+液气COS。若固气液固，COS为正值（1COS0），则900，液体能润湿固体；反之，COS0，900，为不润湿。依靠机械整平处理提高涂层的装饰性。,全反射漫反射,-,52,第二节除油,涂装前处理中普遍使用碱性水基清洗除油。适用于自动化大规模生产。一、表面活性剂的选择临界胶束浓度CMC指表面活性剂形成胶束的最低浓度,表面活性剂的定向吸附和胶束作用示意图,-,53,第二节除油,一、表面活性剂的选择HLB值亲油亲水平衡值。对应值为0-20，亲油性最高的为0，亲水性最高的为20。在选择非离子型表活时，HLB值是一项重要参数。,表面活性剂HLB值与用途的关系,-,54,第二节除油,一、表面活性剂的选择非活的HLB值经验计算公式：非活的HLB值=（亲水基部分的分子量/表活的分子量）X20HLB法的加和性举例：一种HLB值等于12.3性能最佳的洗涤剂，可用下列物质配制：选用20%司本65（HLB=2.1，亲油性强）和80%吐温60（HLB=14.9，亲水性强），混合后的表面活性物质HLB=0.2X2.1+0.8X14.9=12.3。,-,55,第二节除油,一、表面活性剂的选择表面活性剂使用注意事项：（1）温度（2）操作（3）一般选用非离子型表面活性剂除油效果检查：采用水膜连续性检查。,-,56,第二节除油,二、脱脂方法和脱脂剂的选择1、工件材质状况2、油污种类和数量3、脱脂工艺条件4、脱脂剂的配套性三、脱脂剂的应用发展趋势1、采用无磷能生物降解的环保型脱脂剂2、发展低温和常温脱脂剂3、低泡脱脂剂,-,57,第三节除锈,除锈方法：一、机械法（也叫物理除锈）手工除锈借助于风动或电动工具除锈喷丸(沙)除锈二、化学法（广泛采用）酸洗液好坏的衡量：处理效果对环境的污染程度、可操作性处理成本,返回,-,58,3.抛丸除锈机,2.除锈砂轮,1.喷砂除锈,2,3,1,返回,-,59,第三节除锈,二、化学除锈法1、酸洗法的优缺点2、酸洗液的组成及除锈原理3、缓蚀剂缓蚀的作用原理涂装前处理要严格控制工序间的间隔时间。,-,60,第四节表调,表面调整表调的目的就是进行表面活化处理。它是指采用机械或物理化学等手段，使金属工件表面改变微观状态，可使金属基体产生数量极多的晶核，使磷化时生成的磷化膜均匀、细致。表调的方式既可用抛丸、喷沙、砂纸轻度擦拭等机械法，也可用酸洗增加有效表面积的化学法，还可用物理化学吸附法。,返回,-,61,第四节表调,一、表调剂缩短磷化时间的机理利用胶体磷酸钛（主要成分由Ti,P,Na盐组成）作表调剂处理的金属工件，由于胶体Ti4+粒子是带电的微粒，能在金属工件表面上吸附，在基体表面形成大量的微细表调成分，增加了工件表面活性点，这些表面活性点作为磷化反应的结晶生长点，缩短磷化时间，促使磷化结晶变得均匀致密。,-,62,含钛表调剂的配方1、K2TiF6适量2、(TiO)SO45%Na2HPO41g/LNa2HPO455%Na5P3O103g/LNa4P2O715%H2O余量NaHCO310%H2O15%,返回,-,63,第四节表调,二、表调液的检测指标工作液一般只要控制槽液的pH值或配制不同浓度的表调剂水溶液作为标准颜色，用比色法测定工作液的Ti4+的含量。注意事项：严格控制脱脂后的水洗质量。经过表调后的零件都必须立即进入磷化槽磷化，期间不能进行水洗。,-,64,第五节磷化,返回,一、磷化处理的作用和分类,-,65,磷化定义,所谓磷化处理，即将金属工件浸入含Zn2+、Na+、Ca2+、Mn2+、Fe2+等磷酸盐溶液中进行化学处理，在金属表面得到由基底金属自身转化并形成的难溶于水的磷酸盐膜或磷酸盐和氧化物组成的表面膜的处理过程，简称磷化。,-,66,磷化样品,返回,-,67,一、磷化处理的作用和分类,返回,-,68,分类,锌系耐蚀性好，是涂装磷化处理中应用最广的一种。铁系一般用于处理装饰性要求高，耐蚀性要求一般的部件。涂装前的磷化属薄型磷化。高温磷化一般不用作涂装前的磷化。中温磷化仅适用于耐蚀性防护层及刷漆的底层，但不适于作电泳及静电粉末喷涂的底层。低温磷化国内外现代涂装的底层处理大多采用此类磷化。常温磷化目前磷化工艺研究的热点。,-,69,磷化处理方式,浸渍磷化适用于处理形状复杂的工件。喷淋磷化适用于处理几何形状较简单的板材。刷涂磷化适用于大型钢铁构件的磷化或局部磷化。喷浸结合能满足各种形状工件的磷化处理，磷化时间比单纯的浸渍法缩短。二、磷化剂成分磷化槽液通常含磷酸二氢盐（Me(H2PO4)2）、游离的磷酸、氧化剂或促进剂等。,返回,-,70,二、磷化剂成分,1、磷酸盐成份的多少用总酸度（TA）表示。2、游离磷酸浓度的量度为游离酸度（FA）表示。3、氧化促进剂分为：硝酸盐型、亚硝酸盐型、氯酸盐型、有机氮化物型、钼酸盐型等主要类型。促进剂加速反应的机理：a、金属界面去极化作用H2OH2Ob、将Fe2+氧化成Fe3+。4、其他添加剂如降渣剂（络合剂、防垢剂、缓蚀剂）,-,71,三、磷化膜形成机理（以锌系为例）1、磷酸二氢锌盐在金属表面发生水解反应与磷酸的三级离解。Me(H2PO4)2MeHPO4+H3P043MeHP04Me3(P04)2+H3P04H3P04H2PO4-+H+HPO42-+2H+PO43+3H+2、金属工件表面与磷化液中的游离磷酸发生酸蚀反应。Fe十2H3PO4Fe(H2PO4)2+H2(提供Fe2+),返回,-,72,3、利用氧化型促进剂，去除氢气，加速磷化反应速度缩短磷化时间。OO如：Fe2+Fe3+H2H2O4、成膜反应当基材是锌板时，生成的转化膜（浅灰到深灰色膜）为：3Zn2+2PO43-+4H2OZn3(PO4)24H2O当基材是钢板时，生成的转化膜为：2Zn2+Fe2+2PO43-+4H2OZn2Fe(PO4)24H2O和Zn3(PO4)24H2O的混合物组成。采用铁系磷化时，生成的转化膜（连续彩色膜）为：Fe+NaH2PO4+O2FePO42H2O+Fe2O3+Na2HPO4+H2O,返回,-,73,铁系磷化与锌系磷化的比较,铁盐磷化,反应时间,较快，几秒至一两分钟,较慢，一般大于2分钟,工艺控制,简单,相对较复杂,锌盐磷化,药品消耗,消耗少，生成成本低,消耗相对高，成本亦相对高,pH,4.06.0（4.55.5）,1.51.3,膜组成,磷酸铁，氧化铁,铁，锌，锰，镍的磷酸盐,很少,於渣,设备维护,比较多,磷化淤渣少，容易维护,磷化淤渣多，维护复杂,促进剂用途,增加皮膜重,降低皮膜重,附着力,优良,良,好,差,耐蚀性,设备耐蚀性要求不高，可采用磷化、除油二合一工艺,设备要求,设备要求相对高,应用,多用于设备有限，部件要求不高的场合,作为涂装底层而普遍采用,返回,-,74,四、磷化膜质量检验,1、磷化膜外观(目测，GB11376-89、GB6807-86）2、磷化膜重的测定（GB6807-86、GB9792-88）3、磷化膜的耐蚀性浸渍法（ASTMD870-54、GB6807-86)点滴法(孔隙率测定）（GB6807-86）点滴液的成分与含量：硫酸铜(CuSO45H2O)41克/升氯化钠(NaCl)35克/升0.1N盐酸(HCl)13毫升/升盐雾实验（ASTMB117-64或GB1771-79漆膜耐盐雾测定法）,返回,-,75,磷化膜重量与用途关系,膜重(克/米2)用途0210(次轻量级)作较大形变钢铁工件的油漆底层1145(轻量级)作油漆底层4675(次重量级)作基本不发生变形的钢铁工件的油漆底层75(重量级)不作油漆底层（可做模具的润滑层）,-,76,五、影响磷化的因素,1、磷化工艺参数的影响总酸度（TATotalAcid）磷化液中所有酸性成分含量的总和。测定结果用点数表示。用酚酞为指示剂，变色范围pH8.0-10.0。游离酸度（FAFreeAcid）磷化液中游离的H+的浓度，由磷酸和其它酸电离所产生。测定结果用点数表示。以甲基橙或溴酚蓝为指示剂，变色范围pH3.1-5.0。“点”指消耗0.1mol/LNaOH标准溶液的毫升数。以0.1mol/LNaOH标准溶液滴定10mL磷化液，每消耗1mLNaOH溶液称为1“点”。,返回,-,77,五、影响磷化的因素,温度磷化液的温度变化越小越好。时间通过工艺试验获得。2、促进剂的影响（P35-(2)）3、金属种类及表面状态的影响（P35-(1)）4、磷化设备及工艺管理因素P39,-,78,钝化工序在耐蚀性要求不高的情况下可有可无。磷化膜进行烘干，一是为下道工序的溶剂型涂料或粉末涂料施工作准备；二是进一步提高涂装后涂膜的结合力、耐蚀性。铁系磷化膜：可采用自然干燥和烘干锌系、锰系磷化膜：采用烘干,六、磷化的后处理钝化、干燥,-,79,七、涂装前处理工艺流程,1、完全无锈工件预脱脂脱脂水清洗表调磷化水清洗烘干（电泳底漆时可不干燥，直接进入电泳槽）2、一般油污、锈蚀、氧化皮混合工件脱脂除锈“二合一”水清洗中和表调磷化水清洗烘干（或直接电泳）3、重油污、锈蚀、氧化皮类工件预脱脂水清洗脱脂除锈“二合一”水清洗中和表调磷化水清洗烘干（或直接进入电泳槽）,-,80,第六节非铁材料的涂装前处理,铝合金、锌合金、镁合金和塑料等材料的涂装前处理方法区别于钢铁金属，各有不同。关于铝合金、锌合金、镁合金和塑料前处理方法以自学为主。作为两性金属，注意脱脂液pH值的控制。,返回,-,81,本章复习思考题及作业：,1、涂装前处理的作用及前处理方法选择的依据？2、涂装前处理中最常用的除油方法有哪几种？3、表面活性剂的CMC、HLB值如何定义以及如何供选用时参考？4、超声波清洗原理及应用范围。5、金属表面除锈有几种方法？缓蚀剂抑制金属酸洗过腐蚀的作用机理？6、涂装前处理中采用表面调整工序的目的？常用的表面调整方法有哪些？7、何谓磷化处理？磷化处理在涂装中有什么意义？磷化液配方包括哪些的主要成分？8、以镀锌钢板为例，掌握锌系磷化膜的成膜机理。能列举镀锌钢板粉末涂装前处理工艺及各主要工序的选择依据。9、考察磷化膜质量主要包括哪些方法？磷化膜耐蚀性的检测方法？10、掌握总酸度、游离酸度、酸比的概念和表达方式。11、钢铁表面前处理方法中综合处理法和分步处理法各自的特点是什么？12、前处理通常包括哪些施工方法及各自的特点？,-,82,第三章溶剂型涂料品种简介及其涂装工艺,第一节常用溶剂型涂料,第二节涂料的选用与配套,第三节溶剂型涂料的涂装方法与设备,第四节涂料涂膜的性能测试及涂装防护工艺试验,习题,返回,-,83,本章教学要求：1、能根据涂料品种的主要成膜物质结构分析涂料性能特点及使用要求,了解溶剂型涂料的四种成膜机理；2、熟悉涂料的选用与配套原则、涂层常见弊病及解决办法、各种涂装方法的基本原理及涂装方法的选用；3、通过实验熟悉和掌握涂料及涂膜的常规质量检测方法，知道对涂料产品的性能和涂装的质量进行有效的控制。,-,84,第一节常用溶剂型涂料,返回,油基性涂料Y，T，F，L合成树脂涂料C，Z，A，Q，B，H，S，W特殊涂料带锈涂料，高固体份涂料，光固化涂料,-,85,一、油基性涂料,油基性涂料就是以动植物油和改性树脂为基本原料，经高温熬炼到一定粘度后，加入颜填料、催干剂等，并以适当溶剂调制而成的涂料产品。成膜机理主要是依靠成膜高分子与空气中的氧发生氧化聚合反应。用途主要用于建筑、维修和涂装要求不高的工程。,-,86,油度以油和树脂共同作为成膜物质的涂料中，油和树脂的比例或含油量称为油度。（1）在油基漆（如、酯胶漆、酚醛漆）中，按油与树脂的质量比例分：短油度漆，树脂：油=1：n（n2）；中油度漆（n=2-3）；长油度漆（n3）。（2）在醇酸漆中按油所占树脂总量的百分数划分，P74：短油度漆，含油量为树脂总量的50%以下；中油度漆，含油量为树脂总量的50-60%；长油度漆，含油量为树脂总量的60%以上。,-,87,油脂涂料是以干性油（如桐油、亚麻油、梓油等）为主要成膜物的一类涂料。其特点是易于生产、价廉、涂刷性好、涂膜柔韧性及附着力好。在干燥过程中虽有溶剂挥发，但主要是依靠成膜高分子之间的氧化聚合固化成膜，也就是说它们的成膜是与空气中的氧发生化学反应的结果（植物油脂肪酸结构中的双键反应所致），干燥慢，不适宜流水作业应用，机械性能欠佳，浸水膨胀，不耐酸、碱和有机溶剂，不能打磨抛光。主要用于建筑、维修和涂装要求不高的工程。,返回,1、油脂涂料（Y）,-,88,天然树脂涂料是以干性植物油，与天然树脂经过热炼制得漆料，加入颜料、催干剂、溶剂等制成。可分清漆、磁漆、底漆、腻子等。具有原料易得，制造容易，价格低廉、施工方便，性能良好（其干燥性能、光泽、硬度、弹性等比油脂漆均有提高）的特点，广泛用于木器、家具、工（业）民（用）建筑、金属制品，但耐候性欠佳（干性油上双键氧化聚合所致）。,返回,2、天然树脂涂料（T）,-,89,3、酚醛树脂涂料（F）,酚醛树脂是酚与醛在碱性催化剂存在下经缩聚而成一类树脂的总称。常见的是苯酚或其同系物(甲酚、二甲酚等)和衍生物与甲醛的缩聚物。因所用原料催化剂和生产工艺的不同，又有多种酚醛树脂。低分子量酚醛树脂是水溶性的，中等分子量的可溶于有机溶剂。酚醛树脂是酚醛树脂涂料的成膜物质，用于制漆的酚醛树脂可归纳为：,H2O,OH,+,H,C,H,O,OH,CH2OH,OH,OH,CH4,OH,+,苯酚,甲醛,羟甲基苯酚,酚醛缩合物,用于制漆的酚醛树脂,醇溶性酚醛树脂,油溶性酚醛树脂,水溶性酚醛树脂,热塑性醇溶酚醛树脂,热固性醇溶酚醛树脂,松香改性酚醛树脂,纯酚醛树脂（100%酚醛树脂）,其他酚醛树脂（如丁醇醚化酚醛树脂）,按溶解性分类,按改性方法分类,返回,-,90,4、沥青涂料（L）,沥青分为天然沥青、石油沥青和焦油沥青。天然沥青是石油渗出地表经长期暴露和蒸发后的残留物；石油沥青是将精制加工石油所残余的渣油，经适当的工艺处理后得到的产品。焦油沥青是煤、木材等有机物干馏加工所得的焦油经再加工后的产品。工程中采用的沥青绝大多数是石油沥青。焦油沥青毒性较大，天然沥青毒性最小。沥青引起的毒害，主要是接触其粉尘或烟雾所致。沥青类防水涂料不应在室内装修中使用。可用于屋顶补漏、船用底漆。,返回,-,91,二、合成树脂涂料,以合成树脂为主要成膜物质的涂料叫做合成树脂涂料又叫树脂涂料。涂料用合成树脂应有如下特点：a、具有优良的成膜性和特定的涂膜性能；b、与其它涂料用合成树脂可互溶；c、能适当地润湿颜料；d、良好的贮存稳定性；e、分子量合适；f、电沉积涂料用树脂要能带电荷，并能溶于水；g、能溶于有机溶剂。,返回,-,92,1、醇酸树脂涂料（C）,（1）醇酸树脂的制备醇酸树脂是用多元醇与多元酸及植物油脂肪酸通过酯化缩聚而制得的一类合成树脂。如果以苯酐（邻苯二甲酸酐）：甘油：脂肪酸1：1：1，则可以得到一个聚合度非常高的树脂：邻苯二甲酸酐十八碳双烯酸（亚油酸）从基本结构可以看出，醇酸树脂是以多元醇和多元酸的酯为主链，以脂肪酸（或其它一元酸）为侧链构成的。醇酸树脂分子中具有酯基、羧基、羟基和脂肪酸中的双键，这些是醇酸树脂化学改性和气干固化（即自然干燥）的结构依据。,多元醇,返回,C,C,O,O,O,CH2,CH,CH2,O,O,C,C17H31,O,n,-,93,醇酸树脂的改性途径：通过往醇酸树脂的脂肪酸烃基的双键中引入其它基团或醇酸树脂上保留的羟基、羧基等与其它基团发生反应，可以对醇酸树脂进行改性，使醇酸树脂和醇酸树脂漆的性能得到提高。,-,94,（2）醇酸树脂涂料性能及应用,醇酸树脂涂料以醇酸树脂为主要成膜物质的一类涂料的总称。因含有多个强极性基团，在金属和木材上有良好的附着力，因而广泛用作各种底漆（如铁红醇酸底漆C06-1）。成膜机理醇酸树脂涂料属于氧化聚合型涂料的一种，按氧化聚合机理干燥成膜。,返回,-,95,氧化聚合型涂料大部分是指以油或油改性树脂为主要成膜物质的一类涂料，它们在干燥过程中，虽有溶剂的挥发，但主要的是依靠成膜高分子之间的氧化聚合作用而固化成膜，它们的成膜是与空气中的氧发生化学反应而交联的结果。可以常温干燥，也可低温烘烤（70-80），烘烤后的漆膜性能提高。由于这种固化特点，这类涂料在贮存期间要注意容器的密闭，隔绝与外界空气的接触，防止涂料表面结皮。,-,96,性能特点：适用于喷、刷、浸涂、电泳涂装等多种方法。稀释剂可用x-6，也可用松香水（即200号溶剂汽油）、二甲苯等溶剂。可常温干燥，也可烘干，烘干后的漆膜性能比常温干燥好。中油度醇酸树脂磁漆（C04-42）是醇酸树脂漆中目前产量用量最大的一种。,-,97,（3）聚酯树脂涂料（Z）,A、聚酯树脂由多元酸和多元醇酯化缩聚而成的一种合成树脂。nHCOO(CH2)XCOOH+nHO(CH2)YOHHO-CO(CH2)XCOO(CH2)YO-nH+(2n-1)H2O不饱和聚酯树脂在涂料工业中可用于无溶剂高级木器漆和绝缘漆的制造饱和聚酯树脂聚酯增塑剂,-,98,B、聚酯树脂涂料以聚酯树脂为主要成膜物质的一类涂料的总称。不饱和聚酯漆由不饱和聚酯的苯乙烯溶液、引发剂、促进剂和阻聚剂等组成的。能常温下固化（多包装），也可烘干（为单包装）。成膜机理在引发剂及促进剂的共同作用下，依靠不饱和聚酯与苯乙烯的发生聚合反应，变成不溶不融物。苯乙烯在成膜过程中并不挥发而是与不饱和聚酯共同形成坚硬耐磨的固体涂膜。苯乙烯既有一般溶剂的作用，但又不像一般溶剂那样挥发而弥散于大气中，故称其为活性溶剂（参与反应），而不饱和聚酯漆，则称为无溶剂漆（或无溶剂涂料）,-,99,引发剂又称氧化剂或固化剂，依靠引发剂分解产生的游离基引发不饱和聚酯和苯乙烯单体进行聚合反应。一般为过氧化物。如过氧化苯甲酰、过氧化丁酮。促进剂又称活化剂，在常温条件下能加速过氧化物的分解，常用品种有环烷酸钴。引发剂与促进剂间的反应很剧烈，分开保管。阻聚剂提高苯乙烯溶液储存寿命，常用品种有对苯二酚。不饱和聚酯树脂的自干漆为多组分分装型涂料。组分一：不饱和聚酯的苯乙烯溶液+促进剂+阻聚剂等；组分二：引发剂。现用现配。,-,100,2、氨基树脂涂料（A）,（1）氨基树脂及性能特点含氨基（NH2）化合物与醛类（主要是甲醛CH2O）经缩聚反应，再以醇类改性，制得的能溶于有机溶剂的一类树脂的总称。涂料常用氨基树脂的主要品种为三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂。氨基树脂制备三聚氰胺与甲醛CH2O缩合得到羟甲基物（CH2OH），羟甲基物在弱酸性条件下与丁醇一类的一元醇加热进行缩合醚化（即丁醇醚化），其分子结构如下：,返回,-,101,丁醇醚化的作用解决了氨基树脂在烃类溶剂（主要指芳香烃：苯、甲苯、二甲苯等）中的溶解性和与其它树脂的相溶性问题。,-,102,氨基树脂性能特点：单独的三聚氰胺甲醛树脂加热固化所得的涂膜硬而脆。在钢铁等极性基体上附着力差。三聚氰胺甲醛树脂一般和多种树脂拼用（称为改性）。主打品种氨基醇酸烘漆或磁漆（A04-9）。,返回,-,103,成膜机理,氨基树脂涂料主要靠氨基树脂上的-OH或-OC4H9和醇酸树脂链上的-OH在高温烘烤时发生分子间缩聚反应而固化成膜，使涂膜具有较好的机械性能、硬度、附着力和抗水性能。A-OC4H9+C-OHA-O-C+C4H9OHA-OH+C-OHA-O-C+H2O醇酸树脂在此起到增塑剂作用，该大分子的引入，使氨基树脂分子间间距拉大，滑动变的容易，漆膜韧性增强。,缩合反应,返回,（2）氨基树脂涂料性能及应用以氨基树脂及醇酸树脂为主要成膜物质的一类涂料的总称，简称氨基漆。,-,104,-,105,使用事项以喷涂施工为主,采用丁醇+二甲苯混合溶剂。两层漆膜之间可采用“湿碰湿”涂装工艺。氨基漆通常依靠烘烤干燥成膜，应用受到限制（受工件大小或基材限制）。氨基醇酸涂料属于烘烤聚合型涂料，按这种机理成膜的烘烤聚合型涂料还有沥青烘漆、有机硅磁漆等涂料品种。这类涂膜在较高温度（100）下，溶剂先挥发，失去流动性，然后漆膜中成膜物质分子中的官能团进一步发生交联固化，形成连续完整的高分子涂层。这种涂料与其它涂料的区别是不加热就不能干燥成膜。,-,106,3、硝基涂料（Q）,硝基漆是典型的挥发型涂料，硝基漆俗称为喷漆（又称腊克漆，Lacquer）。组成：硝酸纤维素+合成树脂+增塑剂+（颜料）+助剂+混合溶剂（香蕉水）硝基漆的品种包括清漆、磁漆、底漆、腻子等配套产品。硝基漆可采用不同的施工方法涂漆，如：喷、浸、辊、刮等，但不宜采用静电喷涂和刷涂。可用于不适用于烘烤的构件表面涂装（如非金属基材或大型构件表面）。,-,107,（1）硝基涂料的主要组成硝化棉硝酸纤维素也称硝酸纤维酯，俗称硝化棉。由纤维素（如棉纤维、木浆等）与不同配比的硝酸硝化制取。纤维素分子式一般写成（C6H7O2（OH）3）n，当与硝酸反应时得到硝化棉：,-nH2O,返回,（C6H7O2（OH）3）n+nHNO3,-,108,混合溶剂（香蕉水，又称信那水）增塑剂增塑剂是硝基漆中的一个重要组分，可以提高漆膜柔韧性和附着力，降低渗透性。1）溶剂型增塑剂中有（邻）苯二甲酸二丁酯、苯二甲酸二辛酯、磷酸二辛酯（沸点大于250的酯类溶剂）等；2）非溶剂型增塑剂有蓖麻油、氧化蓖麻油（主要是不干性油），还可以由不干性油醇酸树脂承担，达到改性目的。颜料在喷涂施工粘度下硝基漆中的固体份含量较低，所用的颜料要求具有较好的着色力、遮盖力及耐紫外光性。,返回,-,109,（2）硝基涂料的性能及应用,优点：干燥迅速。成膜物质的分子结构在干燥前后无显著的化学变化，属于物理成膜。硝基漆干燥时，应注意干燥场所的湿度、温度、通风条件等。施工条件：温度12-25；相对湿度HR40-70%漆膜坚硬耐磨具有较好的光泽。可打蜡抛光，适应于硝基磁漆等漆膜的修饰。缺点：成膜物（固体份）含量较低。在空气湿度大的环境下施工，漆膜容易泛白。干燥迅速，流平性较差，不易刷涂。硝化棉易燃。硝基漆的主要品种有：外用磁漆（Q04-4）、内用磁漆、清喷漆。,返回,-,110,（3）成膜机理硝基涂料（Q），纤维素涂料（M）、过氯乙烯树脂涂料（G）、乙烯树脂涂料（X）、热塑性丙烯酸树脂涂料（B）等都是依靠溶剂的挥发而干燥，都属于挥发性涂料。挥发性涂料是由溶解于有机溶剂中的人工合成的热塑性成膜材料（线型聚合物）为主体的涂料。这类涂料的共同特点是施工后，依靠溶剂挥发干燥成膜，称为挥发性干燥，也叫物理性干燥。在干燥过程中，涂料中的主要成膜物质不发生化学反应。,-,111,4、丙烯酸树脂涂料（B）,丙烯酸树脂是由丙烯酸（CH2CHCOOH）和甲基丙烯酸酯类（CH2C（CH3）-COOR）以及其他烯类单体共聚制成。通过选用不同的树脂结构，不同的配方、生产工艺以及溶剂、助剂，可以制成热塑性（挥发性）和热固性（交联固化）两大类涂料。丙烯酸树脂涂料在中国是极具发展前景的大类品种。,返回,-,112,（1）丙烯酸树脂,用于制涂料的丙烯酸树脂可分热固性与热塑性丙烯酸树脂，而把所制的涂料也相应地称之为热固性丙烯酸涂料和热塑性丙烯酸涂料。热塑性树脂的结构一般都是线型的链状高分子物，它是可溶可熔的。加热下能软化，冷却后能恢复原来的性能(硬化)。即固化前后分子结构不发生变化。热固性树脂未固化前也是线型的链状高分子物，但依靠其侧链上的活性官能团，经加热或其他方法可自己交联或与其它外加树脂（或单体）交联形成网状体形高分子物（即固化前后分子结构发生了变化）。交联后的树脂分子量增大，不溶不熔，在很多方面表现出比原来更完善的性能。,返回,-,113,（1）丙烯酸树脂,丙烯酸树脂是以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等与少量烯类单体共聚而成，所用单体不同所得树脂性质也不同，其基本反应如下：,返回,CH3,同一烯酸的丙烯酸酯其聚合物随着酯基碳链增长，脆性下降；酯基相同时，含支链的丙烯酸酯的脆性远远高于不含支链的丙烯酸酯。,CH3,-,114,（2）丙烯酸树脂涂料热塑性丙烯酸树脂涂料和硝基漆成膜机理相同，只有溶剂挥发这一物理机理成膜过程，干燥迅速，施工方便。优点比硝基漆突出，漆膜光泽度高、丰满度好，保色保光耐候性强，抗紫外光性优良，不宜发生断链、分解或氧化等化学变化。由于主链上不含有易被碱皂化的酯基（RCOOR），耐化学性能好，可耐一般酸、碱、盐，具有良好的“三防”性能。但由于结构主链为CC键，因此该涂料耐溶剂性、耐汽油性差。可以通过引入其他树脂进行改性，克服不足。,-,115,热固性丙烯酸树脂涂料制备热固性丙烯酸树脂选用的单体结构上必须带有活性官能团。热固性丙烯酸树脂具有两个共同的化学特征：首先树脂的主链是通过碳一碳双键加成聚合而成，其次沿着主链所存在的侧链基具有进一步的反应能力。热固性丙烯酸树脂分为二类：第一类为“自反应性”或热固化丙烯酸树脂。第二类为“潜反应性”或交联剂固化丙烯酸树脂。能与可融的线型高分子化合物反应（即交联反应）而将其转变成不溶不融体型高分子化合物的物质称为交联剂。交联剂可以在制漆时加入（加热固化），也可以在临施工前加入（常温固化又称冷固化，多包装），改变交联剂可以调整漆的性能。经自干或烘干发生交联反应形成体型结构。热固性丙烯酸树脂涂料的漆膜往往在溶剂挥发后，已达到表面干燥，但其性能必须在加热烘烤固化后才能很好地呈现出来。,-,116,侧链基之间发生反应：,R-CH2-OH+R-O-CH2-NH-RR-CH2-O-CH2-NH-R+ROH,-,117,丙烯酸树脂涂料特性,保光保色性好，具有“三防”性能，附着力强，坚硬，柔韧性好。被大量用作轿车面漆。丙烯酸聚氨酯涂料作为军用、民用飞机涂层被采用。热固性丙烯酸树脂涂料涂饰马口铁表面，不仅涂膜光亮美观，而且有很好的耐水、耐热和耐油脂性能，适宜用作罐头盒内外壁涂层，可作为耐高温、高压蒸煮消毒器具的保护装饰涂层和耐腐蚀涂层。,-,118,5、环氧树脂涂料（H）,固化剂的固化成膜机理依靠固化剂中的活性元素或活性基团与成膜物质中的官能团发生化学反应，有的需要加热，有的不需要加热，交联而固化成为连续完整的高分子膜。环氧树脂是含有环氧基团（CHCH2）的高分子物质。O,-,119,5、环氧树脂涂料（H）,（1）环氧树脂由环氧氯丙烷和二酚基丙烷（称作双酚A）在碱性条件下缩聚而成。,其通式为：,返回,+HCl,-,120,环氧树脂的特性指标,a、环氧值（E）每100克环氧树脂中含有环氧基的当量数称为环氧值。当n=0时,其分子量为340,环氧值：（2/340）X100=0.58。环氧树脂的分子量越高，其环氧值越小。b、环氧当量（Q）含有一个当量环氧基的树脂重量克数为环氧当量。环氧当量由环氧值换算得到，即环氧当量Q=100/E。如E-20，即E=0.2，Q=100/0.2=500（克）。,返回,-,121,环氧树脂的固化剂和固化交联反应,固化剂或交联剂，是指能与可融的线型高分子化合物反应（如交联）而将其转变成不溶不融体型高分子化合物的物质。可以在制备涂料时加入（为单包装，依靠加热发生固化交联反应），也可以在涂装前按比例兑入涂料中（为多包装，可室温干燥，也可低温烘烤干燥。）环氧树脂的化学反应发生在环氧基和羟基上，其中环氧基活性较强，发生反应较多。环氧基可以和胺、酰胺、酚类、羧基、羟基和无机酸起化学反应。羟基可以和羟甲基、有机硅、有机钛、脂肪酸反应。,-,122,固化交联反应：a、多元胺固化反应（RNH2、ArNH2）采用室温固化。常用的胺类固化剂有：乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、间苯二胺等。b、酰胺反应（RCONH2）c、酚类反应（ArOH）易在高温下固化d、羧基反应（RCOOH）e、羟基反应（ROH）,返回,反应结果通常是固化剂上的活泼H原子转移到环氧基的O原子上，固化过程是逐步开环过程。,-,123,伯胺、仲胺固化剂的计算是根据胺基上的活泼氢原子和树脂中一个环氧基相对应的道理来考虑的。公式1：m=M/HnE式中m100克环氧树脂所需胺量，g；M胺的相对分子质量；E环氧树脂的环氧值；Hn胺基上活泼氢原子总数。公式2：m=Q1/Q2100式中m含义同上；Q1活泼氢当量（胺的相对分子质量/活泼氢个数）；Q2环氧当量（100/环氧值）。,胺固化剂用量计算,-,124,举例：求601环氧树脂100g固化时需要己二胺多少克？解：已知环氧树脂的环氧值为0.2，己二胺分子式为H2N-（CH2）6-NH2，按公式1计算，M=116，Hn=4，E=0.2则m=M/HnxE=116/4x0.2=5.8g,-,125,固化后环氧树脂的性能特点,a、粘合力强b、机械强度高、收缩性小c、耐化学品性优良d、电绝缘性优良e、耐候性差、双组分品种使用上不方便适用在防腐和户内产品上使用环氧树脂涂料组成主要包括：环氧树脂（或环氧改性树脂）+增塑剂+固化剂+助剂+（颜填料）+溶剂,返回,-,126,（2）环氧树脂涂料的分类及性能特点,双组分常温干燥涂料（也称胺固化环氧树脂涂料）包括多元胺、聚酰胺或胺的加成物固化成膜的一类环氧树脂涂料。适用面宽。,环氧-胺的加成物（六个官能度）,注：作为环氧树脂涂料的溶剂与固化剂不能发生反应。,+2H2NCH2CH2NH2,NHCH2CHCHCH2NH,CH2CH2NH2OHOHCH2CH2NH2,-,127,单组分烘干涂料（也称合成树脂固化环氧树脂涂料）多半是用于改性的树脂作固化剂，利用树脂上的羟基与环氧树脂上的羟基或环氧基在加热条件下反应而交联固化。使用受基材或施工条件限制。脂肪酸酯化型漆（可常温干或烘干）代表品种是环氧酯漆。环氧酯是由环氧树脂的环氧基和羟基与植物油脂肪酸的羧基经酯化反应制得。反应式见P78。,-,128,环氧树脂涂料突出的性能是附着力强，特别是对金属表面的附着力更强，耐化学腐蚀性好，通常用作底漆和防腐漆。它具有较好的漆膜保色性、稳定性和电绝缘性。但双酚A环氧树脂户外耐紫外光性差，漆膜易粉化、失光，漆膜丰满度不好，不宜作高质量的户外用面漆和高级装饰性用漆（一般用于户内），脂肪族环氧树脂涂料可用于户外。,-,129,举例：分析下列涂料配方中各成分作用及涂料的成膜机理。H30-1环氧无溶剂绝缘漆配方,-