涂料及涂装第三四章南京工业大学鲁钢

1、第三章涂层形成的基本原理3.1涂料粘度与浓度及分子量的关系3.1.1粘度的基本概念l一、定义l二、粘度数值比较3.1.2聚合物溶液粘度的几种表示法l清漆的粘度：l色漆的粘度：l相对粘度l增比粘度l比浓粘度l对数比浓粘度1.特性粘数第三章涂层形成的基本原理3.1涂料粘度与浓度及分子量的关系3.1.3聚合物浓溶液的粘度l一、浓溶液与稀溶液的区别l二、冻胶与凝胶的区别3.1.4分子量和分子量分布对涂料配方设计的影响第三章涂层形成的基本原理3.2 溶剂挥发和热熔型成膜方式3.2.1挥发型涂料成膜方式l一、成膜机理：l二、成膜特点l三、成膜条件的影响l四、此类型涂料3.2.2热熔型成膜方式l一、成膜机理

2、l二、举例第三章涂层形成的基本原理3.3 化学反应型成膜方式3.3.1成膜机理3.3.2这里以油性涂料和氧气作用为例解释成膜机理。一、油脂的组成l亚麻酸l油酸l亚油酸l桐油酸l蓖麻油酸l脱水蓖麻油酸第三章涂层形成的基本原理3.3 化学反应型成膜方式二、成膜经历阶段二、成膜经历阶段l涂膜l吸氧l诱导l胶化l硬化l老化三、干燥机理三、干燥机理 第三章涂层形成的基本原理3.4 乳胶的成膜方式 l乳胶与乳液的区别l成膜机理第四章第四章 常用涂料品种介绍常用涂料品种介绍 4.14.1反应性涂料反应性涂料4.1.1酚醛树脂涂料一、主要原料及其对主要成膜物质的影响1.反应原料l酚类：苯酚，甲酚，二甲酚，双酚

3、A，对位取代基酚等l醛类：甲醛，多聚甲醛，糠醛等2.酚类官能度的影响3.酚上取代基的影响第四章第四章 常用涂料品种介绍常用涂料品种介绍 4.14.1反应性涂料反应性涂料二、酚醛树脂涂料的主要成膜物（一）醇溶性酚醛树脂l1.在酸性条件下l2.在碱性条件下l3.涂料用酚醛树脂方面l4.用途（二）改性酚醛树脂l1.松香改性酚醛树脂l2.丁醇醚化酚醛树脂（三）纯酚醛树脂（油溶性酚醛树脂）l1.对叔丁基酚l2.二甲苯代替甲酚缩合第四章第四章 常用涂料品种介绍常用涂料品种介绍 4.14.1反应性涂料反应性涂料三、酚醛树脂涂料的配方解析及制造（一）松香改性酚醛树脂清漆的配方解析及制造1、松香改性酚醛树脂清漆

4、的配方解析l原料 配比（重量）l（1）松香改性酚醛树脂 75l（2）桐油 225l（3）亚麻厚油 35.5l（4）钙皂 4.5l（5）铅皂 9l（6）松香水 280l（7）松节油l（8）环烷酸钴 0.56l（9）环烷酸锰 3.5l解析讨论： 油度和各成分的作用2.、清漆制造l（1）漆料制备l（2）过滤包装第四章第四章 常用涂料品种介绍常用涂料品种介绍 4.14.1反应性涂料反应性涂料（二）松香改性酚醛树脂磁漆的配方解析及制造1、松香改性酚醛树脂磁漆的配方解析2、制造l（1）漆料配制l（2）配料搅浆l（3）研磨分散l（4）兑稀调色l（5）过滤包装第四章第四章 常用涂料品种介绍常用涂料品种介绍 4

5、.14.1反应性涂料反应性涂料4.1.2环氧树脂涂料一、环氧树脂及性质一、环氧树脂及性质1.类型l（1）双酚A型l（2）非双酚A型2.结构特征及性质3.环氧树脂的特性指标环氧值环氧当量环氧基含量羟值酯化当量氯值4.通用环氧树脂基本数据第四章第四章 常用涂料品种介绍常用涂料品种介绍 4.14.1反应性涂料反应性涂料5.环氧树脂的主要化学反应l（1）与胺类固化剂的交联反应l（2）与羧酸及酸酐固化剂的交联反应l（3）与无机酸反应l（4）与咪唑反应l（5）与其他树脂交联反应二、胺固化环氧树脂涂料的原料选择和配方计算二、胺固化环氧树脂涂料的原料选择和配方计算（一）环氧树脂涂料品种（二）性能和用途（三）原

6、料选择与配方计算l1.环氧树脂选择第四章第四章 常用涂料品种介绍常用涂料品种介绍 4.14.1反应性涂料反应性涂料2.胺固化剂的选择（1）脂肪族多胺（2）芳香族胺（3）配方计算la伯胺、仲胺固化剂计算lb胺加成物用量计算lc叔胺的用量3.溶剂的选择4.漆的配制la配制环氧树脂单组分lb固化剂组分l讨论讨论第四章第四章 常用涂料品种介绍常用涂料品种介绍 4.24.2挥发和热熔性涂料挥发和热熔性涂料这里主要讨论挥发型涂料。4.2.1种类l热塑性丙烯酸树脂涂料、热塑性聚氨酯树脂涂料、硝基纤维素涂料、纤维素涂料、乙烯类树脂涂料、过氯乙烯树脂涂料、橡胶涂料4.2.2制造工艺 4.2.3突出的缺点4.2.

7、4进展第四章第四章 常用涂料品种介绍常用涂料品种介绍 4.3 4.3 乳胶漆乳胶漆一、组成一、组成合成树脂乳液合成树脂乳液颜料、填料颜料、填料水水助剂助剂二、乳胶漆的特点二、乳胶漆的特点（1）以水为分散介质，属水性涂料的范畴，是一种既省资源）以水为分散介质，属水性涂料的范畴，是一种既省资源又安全的环境友好型涂料。又安全的环境友好型涂料。（2）施工方便，可刷涂、辊涂和喷涂。可用水稀释，涂刷工）施工方便，可刷涂、辊涂和喷涂。可用水稀释，涂刷工具可以很方便地用水立即清洗。具可以很方便地用水立即清洗。（3）涂膜干燥快，在合适的气候条件下，一般）涂膜干燥快，在合适的气候条件下，一般4小时左右可小时左右可

8、重涂，重涂，1天可施涂二、三道。天可施涂二、三道。 1、优点、优点1、优点、优点（4）透气性好，对基层含水率的要求比溶剂型涂料低，）透气性好，对基层含水率的要求比溶剂型涂料低，能避免因不透气而造成的涂膜起泡和脱落问题，还能避免因不透气而造成的涂膜起泡和脱落问题，还能大大缓解结露，或不结露。能大大缓解结露，或不结露。（5）耐水性好，乳胶漆是单组分水性涂料，但其干燥）耐水性好，乳胶漆是单组分水性涂料，但其干燥成膜后，涂膜不溶于水，具有很好的耐水性。成膜后，涂膜不溶于水，具有很好的耐水性。（6）性能能满足保护和装饰等要求，所以使用范围不）性能能满足保护和装饰等要求，所以使用范围不断扩大。断扩大。2、

9、缺点、缺点（1）最低成膜温度高，一般为）最低成膜温度高，一般为5以上，所以上，所以在较冷的地方冬季不能施工。以在较冷的地方冬季不能施工。（2）干燥成膜受环境温度和湿度影响较大。）干燥成膜受环境温度和湿度影响较大。（3）干燥过程长。）干燥过程长。（4）贮存运输温度要在）贮存运输温度要在0以上。以上。（5）光泽也比较低。）光泽也比较低。三、配方设计三、配方设计-乳液的选择乳液的选择（一）乳液类别（一）乳液类别纯丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液、醋叔乳液、硅丙乳液、聚醋酸乙烯酯乳液（白乳胶）（二）乳液性能比较：（二）乳液性能比较：1、抗紫外线纯丙纯丙 苯丙苯丙 醋叔醋叔 醋丙醋丙 白乳胶白乳胶2 2、耐碱

10、性纯丙纯丙 苯丙苯丙 醋叔醋叔 醋丙醋丙 白乳胶白乳胶3、耐水性苯丙苯丙 纯丙纯丙 醋叔醋叔 醋丙醋丙 白乳胶白乳胶4、抗风化性纯丙纯丙 苯丙苯丙 醋叔醋叔 醋丙醋丙 白乳胶白乳胶5、成本纯丙纯丙 苯丙苯丙 醋叔醋叔 醋丙醋丙 白乳胶白乳胶6、耐粘污性纯丙纯丙 苯丙苯丙 醋叔醋叔 白乳胶白乳胶 醋丙醋丙7、颜色稳定性纯丙纯丙 醋叔醋叔 醋丙醋丙 苯丙苯丙 白乳胶白乳胶三、配方设计三、配方设计-乳液的选择乳液的选择（三）乳液选择内墙乳胶漆内墙乳胶漆外墙乳胶漆外墙乳胶漆苯丙苯丙醋丙醋丙醋叔醋叔EVA硅丙硅丙苯丙苯丙纯丙纯丙醋叔醋叔三、配方设计三、配方设计-颜填料的选择颜填料的选择（一）颜料的选择（

11、一）颜料的选择白色：金红石钛白粉红色：氧化铁红黄色：氧化铁黄、钒酸铋、有机黄绿色：酞菁绿蓝色：酞菁蓝、钴蓝黑色：氧化铁黑、炭黑（二）填料的选择（二）填料的选择主要依据：主要依据：价格；乳胶漆的性能要求、填料的细度、吸油量；粘接剂对颜料的粘接力。三、配方设计三、配方设计-水和助剂的选择水和助剂的选择1、任何助剂，作用有正也有负。、任何助剂，作用有正也有负。2、任何助剂，其用量均以能解决问题为度，超量、任何助剂，其用量均以能解决问题为度，超量使用是花钱买副作用。使用是花钱买副作用。3、要十分注意助剂之间的相互作用。、要十分注意助剂之间的相互作用。4、助溶剂：性能与环保的统一，趋势是丙二醇。、助溶剂

12、：性能与环保的统一，趋势是丙二醇。5、水：避免多价离子、细菌、铁锈等。水：避免多价离子、细菌、铁锈等。四、乳胶漆的生产和检测四、乳胶漆的生产和检测（一）生产（二）检测一、合成树脂乳液一、合成树脂乳液1、特性和作用涂料用的乳液聚合物具有很好的成膜性和粘接性；涂料用的乳液聚合物具有很好的成膜性和粘接性；分子量大；分子量大；固含量高，粘度低；不溶于水。固含量高，粘度低；不溶于水。2、分类醋酸乙烯系聚合物乳液醋酸乙烯系聚合物乳液丙烯酸系共聚物乳液丙烯酸系共聚物乳液其它乳液其它乳液二、颜料和填料二、颜料和填料水浆化水浆化表面处理和超细化表面处理和超细化色浆色浆不透明聚合物不透明聚合物三、水和助溶剂三、水

13、和助溶剂水：分散介质水：分散介质助溶剂助溶剂调节水挥发速率调节水挥发速率协同成膜助剂促进乳胶漆成膜协同成膜助剂促进乳胶漆成膜 降低乳胶漆的冰点降低乳胶漆的冰点降低水的表面张力降低水的表面张力（一）水（一）水优点：优点：4、借助于助剂，以水为分散介质的乳胶、借助于助剂，以水为分散介质的乳胶漆性能可满足需要。漆性能可满足需要。1、水无毒无味，完全满足环境保护要求、水无毒无味，完全满足环境保护要求2、水不爆炸，不燃烧，安全无毒、水不爆炸，不燃烧，安全无毒3、便宜易得。、便宜易得。（一）水（一）水不利因素：不利因素：4、挥发速率与环境和基材有关；、挥发速率与环境和基材有关；2、具有明显极性，不是溶剂；

14、、具有明显极性，不是溶剂；3、蒸发热高，干燥时间长；、蒸发热高，干燥时间长；1、表面张力大，湿润性差、表面张力大，湿润性差（一）水（一）水不利因素：不利因素：8、需要非常重视杀菌防腐保洁。、需要非常重视杀菌防腐保洁。5、凝固点高、凝固点高6、介电常数大、介电常数大7、电导率高、电导率高（二）助溶剂（二）助溶剂丙二醇、乙二醇、丙二醇、乙二醇、200号溶剂号溶剂油和埃克森化工公司（油和埃克森化工公司（EXXON）的的D60等一些溶剂。等一些溶剂。四、助剂四、助剂湿润分散剂湿润分散剂消泡剂消泡剂增稠剂增稠剂成膜助剂成膜助剂防腐剂与防霉剂防腐剂与防霉剂pH调节剂调节剂（一）湿润分散剂（一）湿润分散剂湿

15、润湿润分散分散稳定稳定（二）消泡剂（二）消泡剂1、泡沫产生的原因、泡沫产生的原因搅拌和高速分散。搅拌和高速分散。乳化剂、湿润分散剂、增稠剂的使用；乳化剂、湿润分散剂、增稠剂的使用；（二）消泡剂（二）消泡剂2、消泡机理、消泡机理气泡的再分布气泡的再分布膜厚的减薄膜厚的减薄膜的破裂膜的破裂（二）消泡剂（二）消泡剂3、消泡剂的选择、消泡剂的选择（1）矿物油类消泡剂比较适合于平光和丝光乳胶漆。）矿物油类消泡剂比较适合于平光和丝光乳胶漆。（2）有机硅消泡剂效果好，用量小，使用不当易出现缩边）有机硅消泡剂效果好，用量小，使用不当易出现缩边 缩孔现象。缩孔现象。（3）对于高粘度的的乳胶漆，可采用非硅消泡剂和

16、有机硅）对于高粘度的的乳胶漆，可采用非硅消泡剂和有机硅 消泡剂复配消泡。消泡剂复配消泡。（4）要根据资料和经验初选消泡剂，通过试验确定，投入）要根据资料和经验初选消泡剂，通过试验确定，投入 生产，还要根据生产使用的结果，进行改进。生产，还要根据生产使用的结果，进行改进。（三）增稠剂（三）增稠剂1、增稠剂在乳胶漆中的作用、增稠剂在乳胶漆中的作用增加其粘度，使颜料沉淀变慢，且沉淀松散，易搅拌均匀，增加其粘度，使颜料沉淀变慢，且沉淀松散，易搅拌均匀，防止色不匀，和湿润分散剂一起保证涂料的贮存稳定性。防止色不匀，和湿润分散剂一起保证涂料的贮存稳定性。212()9rV22gtV沉淀和增稠沉淀和增稠流挂和

17、触变性流挂和触变性（三）增稠剂（三）增稠剂2、增稠剂的种类及增稠特点、增稠剂的种类及增稠特点纤维素醚类纤维素醚类碱溶胀型增稠剂碱溶胀型增稠剂聚氨酯类增稠剂聚氨酯类增稠剂无机增稠剂无机增稠剂络合型有机金属化合物类增稠剂络合型有机金属化合物类增稠剂（1）纤维素醚类增稠剂）纤维素醚类增稠剂增稠机理：增稠机理： 氢键作用使其有很高的水合能氢键作用使其有很高的水合能力及其分子之间的缠绕。力及其分子之间的缠绕。（1）纤维素醚类增稠剂）纤维素醚类增稠剂特点：特点： 与乳胶漆中各组分相容性好，增稠效与乳胶漆中各组分相容性好，增稠效果好，触变性高，保水性好，但流平性差，果好，触变性高，保水性好，但流平性差，涂料

18、辊涂抗飞溅性差，对漆膜的耐水性和涂料辊涂抗飞溅性差，对漆膜的耐水性和光泽有影响，防腐防霉性差，易受细菌浸光泽有影响，防腐防霉性差，易受细菌浸蚀而使涂料粘度下降，甚至变质。蚀而使涂料粘度下降，甚至变质。 （2）碱溶胀型增稠剂）碱溶胀型增稠剂增稠机理：增稠机理： 在碱性体系中，羧基在静电排斥的作在碱性体系中，羧基在静电排斥的作用下使原先卷曲的聚合物链伸展开，加上用下使原先卷曲的聚合物链伸展开，加上缔合作用，聚合物链与颜料粒子和乳胶粒缔合作用，聚合物链与颜料粒子和乳胶粒子搭接成三维网络结构，从而使乳胶漆体子搭接成三维网络结构，从而使乳胶漆体系的粘度升高。系的粘度升高。 （2）碱溶胀型增稠剂）碱溶胀型

19、增稠剂特点：特点： 增稠效率较高，因为本身的粘度较低，增稠效率较高，因为本身的粘度较低，在涂料中极易分散，大多数品种有一定的在涂料中极易分散，大多数品种有一定的触变性，同时也有适度的流平性，也有高触变性，同时也有适度的流平性，也有高触变性的产品可供选择，涂料辊涂抗飞溅触变性的产品可供选择，涂料辊涂抗飞溅性好，抗菌性好，对漆膜的光泽无不良影性好，抗菌性好，对漆膜的光泽无不良影响，成本低。但对响，成本低。但对pH值敏感。值敏感。 （3）聚氨酯类增稠剂）聚氨酯类增稠剂增稠机理：增稠机理： HEUR在乳胶漆水相中，像表面活在乳胶漆水相中，像表面活性剂，形成胶束，亲水端与水分子以氢性剂，形成胶束，亲水端

20、与水分子以氢键缔合，憎水端与乳胶粒子、表面活性键缔合，憎水端与乳胶粒子、表面活性剂等的憎水结构吸附在一起，形成立体剂等的憎水结构吸附在一起，形成立体网状结构，达到增稠结果。网状结构，达到增稠结果。 （3）聚氨酯类增稠剂）聚氨酯类增稠剂特点：特点： 增稠效果较高，流平性较好，远远优增稠效果较高，流平性较好，远远优于碱溶胀型增稠剂，涂料辊涂施工抗飞溅于碱溶胀型增稠剂，涂料辊涂施工抗飞溅性好，对涂料的光泽无影响，抗菌性好，性好，对涂料的光泽无影响，抗菌性好，但是配方中表面活性剂、溶剂等对其增稠但是配方中表面活性剂、溶剂等对其增稠效果都有很大影响，乳液改变时，增稠效效果都有很大影响，乳液改变时，增稠效

21、果也随之改变。果也随之改变。（4）无机增稠剂）无机增稠剂膨润土、凹凸棒土、气相二氧化硅膨润土、凹凸棒土、气相二氧化硅共同特点是抗生物降解性好，但共同特点是抗生物降解性好，但辊涂抗飞溅性差。辊涂抗飞溅性差。 （5）络合型有机金属化合物类增稠剂）络合型有机金属化合物类增稠剂抗流挂性、辊涂抗飞溅性、流平性抗流挂性、辊涂抗飞溅性、流平性等都优于纤维素醚类增稠剂。等都优于纤维素醚类增稠剂。 3、增稠剂的选择、增稠剂的选择（1）高）高PVC乳胶漆的粘度控制应保证贮存中乳胶漆的粘度控制应保证贮存中不分层，可采用不分层，可采用HEC和碱溶胀增稠剂和碱溶胀增稠剂（HASE）配合，来调整粘度。）配合，来调整粘度。

22、（2）中等）中等PVC和低和低PVC乳胶漆，可将粘度乳胶漆，可将粘度曲线不同的缔合型增稠剂配合使用。曲线不同的缔合型增稠剂配合使用。（四）成膜助剂（四）成膜助剂成膜助剂（成膜助剂（filming-aids， coalescents），它们实际上是添），它们实际上是添加到乳胶漆中去帮助聚合物成膜的加到乳胶漆中去帮助聚合物成膜的高沸点溶剂。高沸点溶剂。 （五）防腐剂和防霉剂（五）防腐剂和防霉剂1、常用防腐剂及其优缺点：、常用防腐剂及其优缺点：缺点：缺点：遇强氧化还原剂时，防腐性降低。杀菌性较慢。遇强氧化还原剂时，防腐性降低。杀菌性较慢。对皮肤有刺激。防霉性较差，抗细菌谱中有空隙。对皮肤有刺激。防霉

23、性较差，抗细菌谱中有空隙。（1）1，2-苯并异噻唑啉苯并异噻唑啉-3-酮（酮（BIT）优点：优点：不释放甲醛，不含卤素，不挥发。稳定性好。与胺不释放甲醛，不含卤素，不挥发。稳定性好。与胺类相容。类相容。（2）5-氯氯-2-甲基甲基-4异噻唑啉异噻唑啉-3-酮酮/2-甲基甲基-4-噻唑啉噻唑啉-3-酮（酮（CMIT/MIT） 优点：优点：不释放甲醛，不挥发。广谱杀菌。高效。不释放甲醛，不挥发。广谱杀菌。高效。缺点：缺点：pH9.5时，不稳定。热稳定性差。遇还原剂时，时，不稳定。热稳定性差。遇还原剂时，防腐性降低。与胺不相容，会降解。含氯。对皮防腐性降低。与胺不相容，会降解。含氯。对皮肤有很强的刺

24、激性。肤有很强的刺激性。（3）释放甲醛型防腐剂）释放甲醛型防腐剂 优点：优点：快速广谱杀菌，高效、尤其是具有容器上部空间快速广谱杀菌，高效、尤其是具有容器上部空间保护，这对于贮罐贮存和管道输送的大生产是需保护，这对于贮罐贮存和管道输送的大生产是需要的。价格适中。要的。价格适中。缺点：缺点：甲醛被怀疑是第三类致癌物。热稳定性差。甲醛被怀疑是第三类致癌物。热稳定性差。PH6时，效率会降低。挥发并有强烈的味道。时，效率会降低。挥发并有强烈的味道。（4）CMIT/MIT+释放甲醛型防腐剂释放甲醛型防腐剂 在涂料工业中广泛使用，因为可以在涂料工业中广泛使用，因为可以以不同的比例很好地组合。既具有容器以不

25、同的比例很好地组合。既具有容器上部空间保护，又具有高效广谱杀菌作上部空间保护，又具有高效广谱杀菌作用。而且释放甲醛型防腐剂会提高用。而且释放甲醛型防腐剂会提高CMIT/MIT的稳定性。当然，甲醛含量的稳定性。当然，甲醛含量不能超标。不能超标。2、常用防霉防藻剂及其优缺点、常用防霉防藻剂及其优缺点（1）苯并咪唑氨基甲酸甲酯）苯并咪唑氨基甲酸甲酯缺点：杀菌谱线有缺陷。在高缺点：杀菌谱线有缺陷。在高pH值时，值时，即在养护期不够的新抹灰层上，有可能即在养护期不够的新抹灰层上，有可能使白涂料变色。使白涂料变色。优点：水溶性低，光稳定性好，热稳定优点：水溶性低，光稳定性好，热稳定性好，是常用的防霉剂。性

26、好，是常用的防霉剂。（2）2-正辛基正辛基-4异噻唑啉异噻唑啉-3-酮酮 优点：广谱杀菌，即防霉又抗藻。优点：广谱杀菌，即防霉又抗藻。缺点：水溶性较大，易被雨水冲刷缺点：水溶性较大，易被雨水冲刷掉。对皮肤刺激性大。掉。对皮肤刺激性大。（3）N-(3,4-二氯苯基二氯苯基)-N,N-二甲基脲二甲基脲 是一种常用的防藻剂。是一种常用的防藻剂。 3、防腐剂和防霉剂的选择与用量、防腐剂和防霉剂的选择与用量一般选择两个活性组分及其以上的一般选择两个活性组分及其以上的复配防腐剂和防霉剂，其原则是高效、复配防腐剂和防霉剂，其原则是高效、低毒、广谱、相容、稳定、持久和价格低毒、广谱、相容、稳定、持久和价格性能

27、比适当。性能比适当。3、防腐剂和防霉剂的选择与用量、防腐剂和防霉剂的选择与用量在乳胶漆中的一般用量：在乳胶漆中的一般用量：防腐剂防腐剂0.1%0.3%；防霉防藻剂；防霉防藻剂0.3%1.2%。具体根据原料含菌情况。具体根据原料含菌情况以及产品要求等，通过试验确定。以及产品要求等，通过试验确定。（六）（六）pH调节剂调节剂常采用常采用AMP-95、氨水、氨水、NaOH、KOH等来调节等来调节pH值。值。 AMP-95pH值稳定，由于随后的挥发，对值稳定，由于随后的挥发，对涂膜耐水性也没有影响，它还兼有分散涂膜耐水性也没有影响，它还兼有分散作用。缺点是有一定气味，并且会稍微作用。缺点是有一定气味，并且会稍微提高挥发性有机化合物（提高挥发性有机化合物（VOC）的含量。）的含量。氨水氨水由于其挥发性，不影响涂膜耐水性。由于其挥发性，不影响涂膜耐水性。但有气味，乳胶漆存放时