涂料组成的概述

1、涂料组成的概述涂料组成的概述 v一、涂料与涂装一、涂料与涂装 v1、涂料（、涂料（coating） 以高分子材料为主体，以有机溶剂， 水，空气为分散介质的多种物质的混合物。完全以有机溶剂 为分散介质的涂料为溶剂型涂料；完全或主要以水为分散介 质的涂料称为水性涂料；不含溶剂，即以空气为分散介质的 涂料称为粉末涂料。 v2、涂装、涂装 将涂料均匀地涂布在基体表面并使之形成连续、致 密涂膜的操作工艺。涂膜的质量取决于所用涂装材料（包括 涂料、前处理液等），涂装技术与设备和涂装管理，三者相 互联系，相互影响，通常称为涂装三要素。 v涂料对涂层来说只是半成品，最终产物应当是涂膜而不是涂涂料对涂层来说只是

2、半成品，最终产物应当是涂膜而不是涂 料本身。料本身。 v3、涂料与涂装的主要作用涂料与涂装的主要作用 是保护金属材料与非金属材料不 受环境的侵蚀，延长产品的使用寿命，以减少经济损失。具 体来说，可表现出以下几个作用。 v3.1保护作用保护作用 涂料能在被涂物表面形成一层连续而均匀的薄 膜，与周围介质隔绝，从而使物体表面避免受到大气中的水 分、气体、微生物、紫外线等腐蚀，延长其使用寿命。 v3.2装饰作用装饰作用 产品质量是内在质量和外观质量的综合。涂装 可赋予各种产品美丽的造型和外观，改进产品外观质量，提 高产品使用价值和商品价值的巨大作用。 v3.3功能作用功能作用 涂料可作色彩广告，利用不

3、同色彩表示警告、 安全、前进和停止等信号；在各种管理、容器、机械设备的 外表涂上各种色彩以便于识别操作。另外，涂装还可形成一 些特殊功能的涂层，如耐磨、耐热、阻燃、导电、防静电、 荧光、防酶等涂层，使涂料发展成为功能性工程材料的一种， 在国民经济中发挥越来越重要的作用。 v4、VOC（organic volatile compound） 涂料中含有的可挥发性有机化合物的含量。 该值越高，涂料施工过程中，对环境的污染 越严重，造成的资源浪费越多。 v尽管溶剂型涂料VOC很高，但因其具有良好 的施工特性、流平性、优异的装饰性和良好 的配套性，目前用量仍很大，现就介绍其树 脂及相应特性。 二、涂料的

4、基本组成二、涂料的基本组成 v涂料 v1、固体分 v1.1主要成膜物： 树脂 v1.2次要成膜物： 颜料 v1.3辅助成膜物：催干剂、润滑剂、乳化剂、稳定涂 料剂、固化剂、和抗桔皮剂等 v2、挥发分 v2.1真溶剂 v2.2助溶剂 v2.3稀释剂 v每种涂料都由树脂、颜料、稀料和辅助材料等组成。树脂可 单独形成均匀的薄膜，也可以和颜料等物质共同成膜，它们 是涂料的基础，对涂料的性能起决定作用，所以是涂料的主 要成膜物；颜料和其他功能性助剂自身设有形成完整涂膜的 能力，但能和主要成膜物一起参与成膜，并赋予涂膜色彩或 其他功能，称之为次要成膜物；涂料助剂，如流平剂、稳定 剂、催干剂、消泡剂、固化剂

5、等，主要使涂料便于生产加工、 储存、施工或满足成膜过程中某些特殊性能，它们的共同特 点是用量小、作用显著，对涂料某一方面的性能起重要作用， 称其为辅助成膜物。主要成膜物，次要成膜物，辅助成膜物 构成了涂膜，它们在涂料中的质量分数称为固体分含量。稀 料对主要成膜物起溶解、分散等作用，并能调节涂料的施工 性能和储存安定性，该组分在涂料固化过程中完全发挥，因 此又称为挥发分。 v漆膜的构成和作用漆膜的构成和作用 电泳电泳防锈提高与钢板的附着力 提高底漆与面漆层间的附着力赋予平滑性 防止面漆的吸收 赋予美观赋予机能 名称名称涂装的目的涂装的目的 中涂中涂 面漆面漆 v何谓“涂”和“烘” v“涂”和“烘

6、”经常在工作中描述到的涂膜 结构和生产工艺，例如“二涂二烘”是指二 次涂装二次烘烤，即每层涂装完，均要经过 烘烤后才能进行下工序涂装。 v素色漆（二涂二烘）- 中涂-上涂 v金属漆（三涂二烘）- 中涂-面涂-清漆 v珠光漆（四涂二烘）- 中涂-色漆-珠光漆-清 漆 v南京福特（三涂一烘）-中涂-面涂-清漆 溶剂 树脂 在完全固化后，漆膜中完全没有溶剂和稀释 剂。分子的化学反应结束，形成固态的高聚 物层。 在固化过程中，随着溶剂的蒸发，树脂分子由于化学 反应而互相逐渐结合。 刚喷涂完后，颜料、树脂、 溶剂混合在一起。 ）反应型涂料的固化反应型涂料的固化干燥干燥 v树脂树脂 v涂料用树脂经历过一系

7、列的演变过程。最早应用的是植物油等天然树脂，之后使 用干燥迅速、硬度高的硝酸纤维素树脂，为改善涂膜的光泽和丰满度，在硝酸纤 维素的基础上加入了醇酸树脂。随着人工合成树脂技术的发展，又使用了烘烤交 联型醇酸树脂和氨基树脂、热塑型丙烯酸树脂和热固型丙烯酸树脂、环氧树脂等。 v1.1醇酸、聚酯树脂醇酸、聚酯树脂 v醇酸树脂是由多元醇、多元酸和一元酸（脂肪酸）酯化而成的树脂。而由多元醇 和多元酸酯化，不用脂肪酸改性的树脂称为聚酯树脂。 v1.2氨基树脂氨基树脂 v氨基树脂就是指一种含有氨基官能团的物料和醛类（主要是甲醛）反应，再次醇 类改性，制得的能溶于有机溶剂的树脂。例如：三聚氰胺甲醛树脂、尿素甲醛

8、树 脂等。氨基树脂在涂料中广泛用于醇酸（聚酯）树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂等 的交联剂。 v1.3丙烯酸树脂丙烯酸树脂 v烯烃类树脂在涂料上应用的很多，但使用最多、最重要的是丙烯酸树脂。它是以 丙烯酸酯和苯乙烯为主的丙烯酸酯类单体为原料，在一定条件下合成的高聚物。 v1.4环氧树脂环氧树脂 v是指含有环氧基团的高分子物。主要由环氧氯丙烷和双酚A合成的。 v颜料颜料 v是有色涂料制造过程中必不可少的原料，它能使涂层具有 一定的遮盖能力，增加色彩和保护装饰性能。不仅如此， 颜料在涂层中阻挡了紫外线的穿透射入，很多颜料还具有 吸收紫外线的功能，因此颜料也提高了涂层的抗老化作用， 减弱了紫外线对成膜聚合

9、物的降解作用，还能增强其涂膜 本身的强度，增强了涂膜的耐久性、耐候性、耐磨性等性 能。 v颜料是一种微细粉末状的有色物质，它不溶于水或油的介 质，而能均匀地分散在介质中，涂于物体表面形成带色层， 呈现一定的色彩。颜料应具有适当的遮盖力、着色力、高 分散度、鲜明的颜色和光稳定性等。颜料与染料的区别在 于染料可溶于介质中，使被染物品全部染色。 v2.1颜料的性质颜料的性质 v2.1.1颜料的颜色颜料的颜色 v 颜料的颜色，是颜料对白光组分选择性吸收的结果。经过选择吸收，看起来好像着上了 一种被它所吸收的余色的颜色。颜料的物理性质如分散度，在一定限度内也影响颜色，因 为分散程度影响颜料的反射条件，一

10、般粒径越小，色调会越深，亮度会越大。 v2.1.2遮盖力遮盖力 v色漆的遮盖力是指色漆涂饰在物体表面上，把被涂饰物的表面隐藏起来的能力。颜料的遮 盖力则是：色漆涂膜中的颜料能遮盖起那承受涂膜的表面，使它不能透过涂膜而显露的能 力。 v颜料和色漆基料两者折射率之差越大，颜料的遮盖力显得越强。 v颜料的遮盖力不仅取决于涂层反射光的光量，而且也取决于对射在涂层表面的光的吸收能 力。 v颜料的颗粒大小和分散度影响遮盖力。颜料分散得好，使颗粒变小，反射的面积多了，因 此遮盖力增大。 v2.1.3着色力着色力 v 着色力是某一颜料与另一种颜料混合后形成颜色强弱的能力。 v2.1.4吸油量吸油量 v 颜料吸

11、油量的大小和分散程度有关，但又不是分散程度单独决定的。 v2.1.5颗粒大小颗粒大小 v 颜料颗粒的大小，不仅决定着颜料的特性，而且也决定着涂膜的质量。在其他条件相同 的情况下，颜料的色泽决定于其细度。细度的提高，加强颜料的主色调和亮度。 v2.1.6耐光性耐光性 v 所有可见光谱对颜料的颜色都有影响，短波的光如紫光和紫外线影响更大。 v2.2涂料中几种重要的颜填料涂料中几种重要的颜填料 v2.2.1钛白钛白。钛白的化学成份是二氧化钛（TiO2）。它是白色颜料 中最好的一种，白度纯，不但具有很大的着色力和遮盖力，而且 在物化性能方面也很优越的，能耐光、耐热、耐稀酸、耐碱，所 以它是涂料工业中制

12、造白漆、浅色漆必不可少的主要原料。 v2.2.2炭黑炭黑。炭黑的最重要因素，就是黑度和结构。黑度与炭黑粒 径有直接关系，粒径越小，黑度越高。而结构是指原始粒子或多 或少地聚集或融合成如海棉的较大的立体结构。这种结构的增加 使得炭黑的分散成为涂料所用颜料中最为困难的。 v2.2.3彩色的颜料彩色的颜料。彩色颜料的种类非常之多，大致可分为有机颜 料和无机颜料两大类。现行常用有机颜料，分子量较高，性能较 好。无机颜料一般都有较好的遮盖力，耐渗色，成本也相对较低， 但有些无机颜料含有铅、铬等重金属，在许多国家已禁止在涂料 中使用。 v目前金属闪光涂料中越来越多地使用着透明颜料。颜料的透明性， 从对颜料

13、的传统认识来讲，不能算是优点。然而金属闪光涂料中， 正是利用此类颜料的高着色力，来使涂膜着色，而又不会遮盖金 属颜料，珠光颜料闪烁的金属光泽。 v2.2.4铝粉颜料铝粉颜料。铝粉颜料是以高纯度的铝为原料，因此有许多金属的特性。铝 粉颜料既不是球状，也不是粒状，而是极薄的鳞片状铝微粒，在涂膜中层层平行 排列，在树脂的作用下，各层之间牢固结合，极大的延长了来自外部的气体、水 分、光线沿鳞片侵入及破坏涂膜的时间，使其保护作用优于其他颜料，片状铝粉 非常光亮，反射率可达80%，有很好的隔热功能。 v2.2.5珠光颜料珠光颜料。最主要的品种是由二氧化钛包覆的鳞片状云母，光线照射其上 时，可发生干涉反射，

14、部分波长的光线可强烈地反射，而一部分则主要是透射。 在不同的部位，包覆膜的厚度不同，反射光和透射光的波长不同，因而显示出不 同的色调，可赋于涂膜以美丽的珠光色彩。 v2.2.6超细二氧化钛超细二氧化钛。超细二氧化钛是利用特殊的加工工艺，使原始粒径控制在 50nm以下。超细二氧化钛具有优异的防紫外线辅射的功能，作为透明性的紫外 线吸收剂，已经被越来越多地用于配制化妆品（如防晒霜）。用于涂料工业的超 细二氧化钛颜料具有高透明度，均匀的粒径和良好的分散性，与普通二氧化钛呈 现出完全不同的特殊性能。例如：其与铝粉颜料配合使用于金属底漆中，可以出 现人们熟悉的随角异色效应。当正面观察时这类涂层时，所看到

15、的是黄色，而当 逐渐转向侧面的角度观察时，涂膜的颜色则变成蓝色的。除了这些特殊的色彩效 果，由于能稳定颜料分散体系以防止絮凝。超细二氧化钛可以增加涂膜亮度。其 原理是细小的二氧化钛颗粒吸附在着色颜料的表面，从而使其产生静电荷，提高 了分散稳定性，所形成的涂膜不但具有高光泽，而且提高了影像清晰度并具有吸 收紫外线的功能。 v2.2.7超细轻质硫酸钡超细轻质硫酸钡。超细轻质硫酸钡和作为填料用的硫酸钡相比，有显著不 同之处。首先它的粒径很小，可以做到1um以下。在有光泽的涂料中加入后不致 影响涂膜的光泽和雾影。它的加入，还会在白色或有色颜料的颗粒之间起到隔离 作用，使颜料的颗粒保持一定距离，提高了颜

16、料的效率。并具有极其优良的分散 性，能阻止涂料凝聚结块，增加流动性 v3、溶剂、溶剂 v溶剂是液态涂料的一个重要组成部分，它虽然是涂 料中暂时存在的成分，施工涂布后会从涂膜中挥发 出去，然而溶剂对涂料成膜质量的影响是非常大的。 溶剂的性质极大地影响着涂膜的外观与应用。 v溶剂的选择，首先要考虑的是溶解力和挥发速率两 个基本因素。在涂料里，溶剂必须溶解树脂并降低 其粘度，这样才能使用。挥发是涂料干燥过程的一 部分，调整溶剂的挥发速率可以控制干燥过程中各 个阶段上的涂料粘度。涂料的初始粘度取决于树脂 的溶解力和溶剂的溶解力。干燥过程各个阶段的粘 度取决于溶剂的挥发速率。为了防止过分流动引发 的流挂

17、，初干阶段，溶剂的挥发要相对地快，但是 为了达到一定的流平和附着力，溶剂的挥发又必须 要足够慢，这里就存在一个平衡问题。 v3.3溶剂的其他特性参数溶剂的其他特性参数 v1.闪点。闪点是用来表明溶剂在使用中的安 全危险性，它是样品受热后，在其表面的蒸 气累计达到可燃烧浓度下的最低温度。 v2.电阻。电阻是指溶剂的导电能力高低。 v3.密度。密度是单位体积溶剂的质量。通常 在说明密度时要说明对应的温度，因为液体 的体积随温度的变化而膨胀或收缩，但其质 量并没改变。 v4、助剂、助剂 v现代社会对高质量、高标准的涂料的性能要求，如光泽、保 光耐候性、鲜映性、耐磨耗等方面，向涂料化学工程师提出 了挑

18、战。涂料助剂的添加，可以改进涂料的生产工艺，提高 涂料的质量和赋予涂料特殊功能，改善涂料的施工性能。 v涂料助剂种类已经发展得多样多种，作用也各不相同，依据 助剂对涂膜和涂料的作用可以分为： v对涂料生产过程发生作用的助剂。对涂料生产过程发生作用的助剂。如：消泡剂、润滑剂、 分散剂。 v对涂料储存过程中发生作用的助剂。对涂料储存过程中发生作用的助剂。如：防沉淀剂。 v在涂料施工成膜过程中发挥作用的助剂。在涂料施工成膜过程中发挥作用的助剂。如：催干剂、固 化剂、流平剂、表面控制剂、静电调整剂。 v对涂膜性能产生影响的助剂。对涂膜性能产生影响的助剂。如：增塑剂、消光剂、防静 电剂、光稳定剂、抗滑伤

19、剂。 v4.1消泡剂消泡剂 v泡沫有时是很有用的，例如在泡沫灭火、泡沫塑料等方面。但在 涂料生产和涂料的涂装施工应用过程中，泡沫的形成会给操作带 来很大的困难。泡沫可以来自生产和应用的各个阶段，诸如高速 分散机、砂磨机、泵的输送和液态涂料的施工阶段，如空气喷涂、 刷涂等，通过使空气介入至体系中形成的气泡，导致生产时间延 长和表面缺陷。 v为了消除气泡，上述的稳定效果必须通过加入消泡剂避免，作为 消泡剂应具备一种或更多下列性能： v破坏气泡结构消除已生成的气泡。破坏气泡结构消除已生成的气泡。 v抑制气泡的产生。抑制气泡的产生。 v加速空气释出和气泡上至表面。加速空气释出和气泡上至表面。 v消泡剂

20、的作用主要在已被稳定的泡沫膜层中发生，因此消泡剂不 能在涂料系统中溶解，必须有运动能力进入膜层，并且在界面铺 展开，赶走表面活性剂，使层膜变薄乃至破灭。消泡剂的化学成 分是一些具有低表面张力的分子，在涂料体系中的相溶非常重要， 过度相溶，消泡能力不强；过于不相溶，消泡能力很好，但会影 响体系的清澈，并可能会产生缩孔。 v4.2润湿剂、分散剂润湿剂、分散剂 v颜料的分散是有色涂料制造技术中的重要环节，将颜料、填料分散成细 小的粒子，均匀地分布到树脂、溶剂连续相中，得到一个稳定的悬浮体。 因此，颜料的分散与颜料、树脂、溶剂的性质和三者之间相互的作用关 系。颜料的分散，一般认为可以分为润湿、分散、稳

21、定三个过程。润湿 是指颜料表面的空气被树脂、溶剂或添加剂取代，也就是将固一汽界面 转化为固液界面的过程。分散是用机械力把凝聚的颜料团粒分散成接近 一次粒子的细小颗粒，形成悬浮的分散体。稳定是指形成的悬浮分散体 在没有外力的环境下，仍然处于分散悬浮的状态。润滑剂、分散剂的作 用是要加快润滑的过程、减少分散所需的机械能；可以改善涂膜的平整 度，提高光泽；可以降低色浆的粘度，改善流动性；可以提高颜料的着 色力和遮盖力，是颜色更加鲜艳；能够防止涂膜浮色、发花；能保持悬 浮分散体的稳定状态，提高储存稳定性。 v润滑剂、分散剂一般是表面活性剂，润滑剂主要是降低物质的表面张力， 其分子量较小。分散剂可以吸附

22、在颜料粒子的表面，形成电荷斥力或空 间位阻，防止颜料絮凝，使分散体保持稳定状态，一般分子量较大。润 滑剂和分散剂的作用有时很难区分，许多助剂既有润湿，又有分散的功 能。 v对涂料工业而言，固体例如颜料和填料，也包括底材，都已经有了固定 的表面张力，只有液态的能被改变，既加入表面活性剂来降低液体表面 张力。 v4.3流平剂、防缩孔剂流平剂、防缩孔剂 v通常的涂料在采用喷涂、刷涂、滚涂等任一种方法施工后，都有 一个流平和干燥的过程，逐渐形成一个平整、光滑，均匀的涂膜， 如果流平不良，喷涂会出现橘皮，刷涂会出现刷痕等。这些弊病 既有可能是涂料配方和制造过程的失误造成，更与涂料的施工环 境和条件有关。

23、流平剂、防缩孔剂的加入，可以在一定程度上克 服这些弊病。 v在涂装的初始阶段，有一个工件上的气体被涂料液体所取代的过 程，即液体涂料对底材的润湿。如果底材的表面张力太小或涂料 液滴的表面张力过大，液体涂料对底材的润湿不良，在底材上形 成液珠而摊不开。流平剂可以降低涂料的表面张力，改善润湿性 能，使液态涂料顺利摊开在工作表面。不论采用何种施工方法， 摊开在工作件上的涂料，都会有刷痕、液滴的痕迹，通常经过一 定时间后，这些痕迹可以流平消失。如果在湿膜转变为干膜之前， 涂层的流动性不好，则这些痕迹不能消失。 v经研究发现，涂膜流平的时间与涂层的厚度有关，厚度减少一般， 流平时间要增加8倍；与涂料粘度有关，减低粘度有利于涂膜的流 平；与涂膜表面的张力有关，表面张力是涂层流平过程中的推动 力，它有使表面积缩至最小的趋势，增加表面张力可以缩短流平 的时间。溶剂的挥发，会使涂料的粘度增加而降低流平性能。 v4.4流变剂、防沉剂流变剂、防沉剂 v涂层的流挂和流平本是一对相互矛盾的现象。流平性要 求在相当长的时间里涂料的粘度尽可能的保持在最低， 有充分的时间使之流平。然而这常常会带来涂