涂料基础知识介绍

1、中上涂基础知识培训中上涂基础知识培训（初级）（初级）汽车漆技术部邱绍义2013年4月1目 录一、涂料基本组成及作用二、涂层基本结构及施工工艺三、喷涂设备四、涂料生产工艺五、涂料基本参数及意义六、涂膜性能基本参数及意义七、中涂介绍（作用、体系介绍）八、面漆介绍（作用、体系介绍）九、清漆介绍（作用、体系介绍）2一、涂料基本组成及作用概述3助剂树脂颜料溶剂一、涂料基本组成及作用树脂4目前常用目前常用树脂树脂是是从石油中提从石油中提取制造取制造而成，而成，树脂是涂料中树脂是涂料中最为重要的成最为重要的成分分，。，。树脂是一种粘树脂是一种粘性的透明液体，性的透明液体，涂覆在基材上涂覆在基材上烘干后形成涂

2、烘干后形成涂膜。涂料的性膜。涂料的性能大都由树脂能大都由树脂决定决定分类热热固固性树脂性树脂热塑性树脂热塑性树脂加热时变软和熔化加热时变软和熔化通过加热发生化通过加热发生化学反应来交学反应来交联、固化，联、固化，冷却后不可冷却后不可逆逆分类丙烯酸树脂聚酯树脂氨基树脂环氧基树脂目前常用目前常用树脂树脂是是从石油中提从石油中提取制造取制造而成，而成，树脂是涂料中树脂是涂料中最为重要的成最为重要的成分分，。，。树脂是一种粘树脂是一种粘性的透明液体，性的透明液体，涂覆在基材上涂覆在基材上烘干后形成涂烘干后形成涂膜。涂料的性膜。涂料的性能大都由树脂能大都由树脂决定决定一、涂料基本组成及作用颜料5颜料颜料

3、，不溶于水不溶于水和溶剂，而以颗和溶剂，而以颗粒状分散在涂料粒状分散在涂料中，粒径从几微中，粒径从几微米到数十微米。米到数十微米。颜料的颗粒形状颜料的颗粒形状有很多，如球状、有很多，如球状、片状、针状等片状、针状等，颜料的主要功能颜料的主要功能在于提供在于提供色彩色彩，有些颜料还能提有些颜料还能提供较好的供较好的涂装施涂装施工性和涂膜性能工性和涂膜性能，有时，它们也能有时，它们也能加强涂膜质量加强涂膜质量分类着色颜料体质颜料功能颜料是由矿产品和是由矿产品和石油化工石油化工产品制成产品制成的色粉的色粉是被粉碎的矿物（岩石、是被粉碎的矿物（岩石、粘土）和贝壳粉末，粘土）和贝壳粉末，可增加涂膜膜厚及

4、可增加涂膜膜厚及强度，调整粘度或强度，调整粘度或光泽。光泽。能提供像能提供像导电性导电性这样的特殊性能这样的特殊性能分类铝粉珠光粉钛白颜料粉一、涂料基本组成及作用颜料铝粉6 雪花（玉米粒）型雪花（玉米粒）型 银元型银元型7一、涂料基本组成及作用颜料铝粉入射角恒定为入射角恒定为45，测量角度为，测量角度为15,25, 45, 75, 110等多个角度。等多个角度。 色差仪：爱色丽色差仪：爱色丽 CM-512（三角度）（三角度） X-rite 68、98（五角度色差仪）（五角度色差仪）8一、涂料基本组成及作用颜料铝粉浮型浮型非浮型非浮型金属感金属感（白度、亮度、随角异色）（白度、亮度、随角异色）强

5、。弱。遮盖力与显色能力遮盖力与显色能力遮盖力强，光线被铝片层遮挡，无法显现树脂涂层本身的颜色。遮盖力弱，光线被铝片部分阻挡，可以增加树脂涂层本身颜色的鲜艳度。附着力附着力弱。强。对电、化学腐蚀和气候变化对电、化学腐蚀和气候变化的耐受能力的耐受能力主要受铝活跃的两性金属特性的影响。经包覆技术进行改进。典型用途典型用途以功能性应用为主：防腐、反射光线等。主要应用于装饰与美观，功能性应用为辅。9铝粉粒铝粉粒径对光学效果的影响径对光学效果的影响粒径粒径亮度亮度随角异色随角异色遮盖力遮盖力一、涂料基本组成及作用颜料铝粉10一、涂料基本组成及作用颜料铝粉铝粉铝粉粒子粒子定向对光学效果的影响定向对光学效果的

6、影响良好的定向良好的定向方向一致的光反射方向一致的光反射强的镜面效果、好的遮盖强的镜面效果、好的遮盖力力随角异色大随角异色大较差的定向较差的定向方向紊乱的光反射方向紊乱的光反射镜面效果不镜面效果不明显明显随角异色小随角异色小11一、涂料基本组成及作用颜料珠光粉12一、涂料基本组成及作用颜料珠光粉13一、涂料基本组成及作用颜料珠光粉14一、涂料基本组成及作用颜料珠光粉 珠光粉基本没有遮盖力珠光粉基本没有遮盖力15一、涂料基本组成及作用助剂汽车助剂调节涂料性能助剂润湿分散剂消泡剂增稠剂防沉剂防结皮剂防浮色剂流平剂消光剂防流挂剂成膜助剂固化剂催化剂保证运输过程性能稳定性助剂调整涂料施工参数，改善成膜

7、性助剂改进涂层特殊性能，提高耐久性助剂紫外线吸收剂热稳定剂耐划伤剂助剂不是万能的，涂料或涂层的缺陷主要还是主体材料或涂装工艺的助剂不是万能的，涂料或涂层的缺陷主要还是主体材料或涂装工艺的不足，用尽可能少的助剂制备符合用户要求的涂料是合格配方师的基不足，用尽可能少的助剂制备符合用户要求的涂料是合格配方师的基本要求本要求16类别作用化学成份举例制造过程湿润助剂丙烯酸聚合物BYK-161分散剂增稠剂储存稳定性防沉剂脂肪酸/氨基衍生物聚氧乙烯衍生物Disparlon 6900-20 xDisparlon 4200-10抗结皮反应抑制剂三羟乙基胺（TEA）铝钝化丙烯酸磷酸盐ACS 1016使用消泡剂涂膜

8、形成阶段防浮色有机硅树脂衍生物KP 有机硅系列，BYK有机硅系列消泡剂有机硅树脂衍生物K P 、 B Y K 有 机 硅 系列,Leveler C防缩孔有机硅树脂衍生物氨基树脂改性丙烯酸聚合物聚酯氨基和丙烯酸聚合物混合物KP、BYK有机硅系列Aditol XL-480Disparlon KS-281防流挂NEW-D-Olben, 膨润土防针孔丙烯酸聚合物Leveler T界面调整丙烯酸聚合物Leveler C铝粉定向聚乙烯衍生物Disparlon 4200-10流平剂安息香乙烯聚合物衍生物Benzoin S-18Disparlon LC 900流变控制微凝胶，微乳胶抗污染剂丙烯酸聚合物聚氧乙烯

9、衍生物Leveler-S， Resimix RL-4，ModaflowLiponox-NCF催干剂锡化合物干膜性能紫外线吸收剂苯酮衍生物位阻胺光稳定剂位阻胺衍生物消光剂17一、涂料基本组成及作用溶剂 定定 义义溶剂是一种能容易混合、溶解树脂及颜料的液体。通常，混合在液体涂料中时被称为溶剂。而稀释剂是多种溶剂的混合物，用来稀释涂料以获得适宜的施工条件。稀释剂一般由多种溶剂组成， 作用作用溶剂在涂料中的作用往往不为人们重视，认为它是挥发组份，最后总是挥发掉而不留在漆膜中，所以对漆的质量不会有很大影响。其实不然，各种溶剂的溶解力及挥发率等因素对于制成的漆在生产、贮存、施工及漆膜光泽、附着力、表面状态

10、等多方面性能都有极大影响。18一、涂料基本组成及作用溶剂分类化合物类型 醇类 酯类 酮类 醇醚类 芳烃类 脂肪烃类 醚酯类沸点 低沸点 （小于100） 中沸点（100150） 高沸点 （大于150）溶解性 真溶剂 假溶剂19一、涂料基本组成及作用溶剂溶解原则 相似相容原则 各种高分子化合物及各种溶剂都因其分子结构的构型，极性基团的种类与数量，分子链的长短等因素的影响，而有不同的性质。高分子化合物如为极性分子，就必须使用极性溶剂使之溶解；如果高分子化合物是非极性的，就溶于非极性溶剂中，这就是相似相溶的规律。硝酸纤维素的分子具有较强的极性，所以能溶于酯、酮等极性溶剂，而不溶于烃类等非极性溶剂。SP

11、m=SP11SP22+SPnn式中1、2n分别表示每种纯溶剂的体积分数；SP1、SP2SPn是每种纯溶剂的溶解度参数；SPm为混合溶剂的溶解度参数20一、涂料基本组成及作用溶剂溶解参数 任何一种高分子材料都是靠分子间作用能使其大分子聚集在一起的，这种作用能称为内聚能，单位体积的内聚能为内聚能密度(CED)，内聚能密度的平方根定义为溶解度参数。溶解度参数可作为选择溶剂的参考指标，对于非极性高分子材料或极性不很强的高分子材料，当其溶解度参数与某一溶剂的溶解度参数相等或相差不超过1.5时，该聚合物便可溶于此溶剂中，否则不溶。高聚物和溶剂的溶解度参数可以测定或计算出来，单位为(卡/cm3）0.5。21

12、一、涂料基本组成及作用溶剂挥发速率 溶剂的挥发率决定于溶剂本身的沸点、分子量及分子结构三大因素。一般认为低沸点溶剂在常温时蒸气压力大，挥发快。但事实上不完全如此，例如醋酸乙酯与乙醇的沸点都在78左右，也就是说在78时二者的饱和蒸气压力都是760mmHg柱，但在30时乙醇的蒸气压力为79mmHg柱，醋酸乙酯为120mmHg柱，而乙醇的挥发速率仅为醋酸乙酯的40%。其原因是溶剂的挥发除了受蒸气压影响外，还与挥发物质的分子量相关。醇类溶剂分子量较酯为低，在挥发同样分子数时其重量要小的多。此外挥发物质间如能产生氢键作用，其挥发速度也低。 混合溶剂的挥发率影响漆膜干燥的快慢，但它对漆膜外观也起着极大的影

13、响。漆自离开枪口分散成雾状小粒洒落到物件表面的过程中溶剂已开始挥发，如果混合溶剂的挥发率太快的话，那么落到物件表面以前溶剂可能已挥发掉30%以上，落到物件表面上的小粒的粘度就大大提高，流动性大大下降，严重地影响漆膜的流平性，从而产生漆膜不平滑即所谓桔皮现象。为了得到较光洁平整的漆膜，就不能片面地追求快干，而要有一定比例的慢挥发溶剂以保证流平性。太慢又会发生混层、漆膜发粘等现象22一、涂料基本组成及作用溶剂沸点挥发速率残留率稀释剂名称稀释剂名称21.00 27.00 挥发速度65 6.00 MeOH77 5.25 0.00 0.00 EA111 1.95 0.00 0.00 TOL118 1.4

14、5 MIBK127 1.00 0.00 0.00 BA107 0.83 i-BuOH135 0.68 13.00 5.00 XYL117 0.45 30.00 18.00 n-BuOH135 0.40 EC156 0.20 CA157-1740.19 50.00 28.00 S-100145-2000.18 200号溶剂油号溶剂油146 0.14 40.00 20.00 PMA165 0.12 100.00 75.00 EEP171 0.10 BC188-2100.04 100.00 72.00 S-150217 0.008 卡必醇醋酸酯卡必醇醋酸酯230 0.003 100.000 100.

15、000 BDG1962250.010 DBEDBE常用数据表溶剂的挥发率有两种表示方法。一种是以单位质量乙醚的挥发时间为1，其它溶剂单位质量的挥发时间与乙醚挥发时间之比为该溶剂的挥发率。第第二种方法是以一定二种方法是以一定时间内醋酸丁酯挥时间内醋酸丁酯挥发的质量为发的质量为100，将其它溶剂在相同将其它溶剂在相同时间内所挥发的质时间内所挥发的质量与之相比来表示量与之相比来表示。由于表示方法不一样，用第一种方法时数值愈大挥发的愈慢；而第二种方第二种方法则是数值愈大挥法则是数值愈大挥发得愈快发得愈快。23二、涂层基本结构及施工工艺24二、涂层基本结构及施工工艺25二、涂层基本结构及施工工艺二、涂层

16、基本结构及施工工艺26涂层结构1C1B2C1B面漆中涂电泳磷化钢板清漆面漆中涂电泳磷化钢板大多是单色漆，有聚酯三聚氰胺体系、丙烯酸三聚氰胺体系OS-142/ORGA 100面漆 - 单色、金属色、珠光色，为丙烯酸三聚氰胺体系(SP M-155/350/160,AR 2000)清漆 - 一般为丙烯酸三聚氰胺体系，目前也有丙烯酸环氧酸体系SP O-150/280，MAC O-330/1810)3C3B4C3B27二、涂层基本结构及施工工艺涂层结构3C1B面漆中涂电泳磷化钢板清漆中涂OTO H881面漆 - 单色、金属色、珠光色，为丙烯酸三聚氰胺体系(OTO 710)清漆 - 一般为丙烯酸三聚氰胺体

17、系，目前也有丙烯酸环氧酸体系MAC O 1610)4C2B(COLOR BASE)中涂电泳磷化钢板清漆(MICK BASE)5C3B珠光漆：日产体系（5C3B) 丰田体系（5C 4B)三、喷涂设备281）空气喷涂是一种通过压缩空使涂料雾化并喷涂到基材上的方法。涂料利用率30%60%29三、喷涂设备2）静电喷涂空气雾化型 它与普通空气喷涂的雾化原理相同，只是在喷嘴的针形电它与普通空气喷涂的雾化原理相同，只是在喷嘴的针形电极与底材间施加了一个静电场。静电力和空气压力促使雾化的极与底材间施加了一个静电场。静电力和空气压力促使雾化的涂料粒子附着到底材上。这种涂装装置实现了比一般空气喷涂涂料粒子附着到底

18、材上。这种涂装装置实现了比一般空气喷涂更高的涂料传递率。更高的涂料传递率。302）静电喷涂旋转雾化型旋转雾化型三、喷涂设备它通过旋杯产生的离心力使涂料雾化，并将静电力施加在涂它通过旋杯产生的离心力使涂料雾化，并将静电力施加在涂料上。这种方法的独特之处是在于同时用两种不同力，一种是料上。这种方法的独特之处是在于同时用两种不同力，一种是在旋杯中产生的高压静电力，另一个是用空气调节雾化涂料形在旋杯中产生的高压静电力，另一个是用空气调节雾化涂料形状的力，将涂料喷到基材上而获得很高的涂料传递效率。这种状的力，将涂料喷到基材上而获得很高的涂料传递效率。这种涂装设备有着优异的雾化效果和高效的涂料传递能力。我

19、们称涂装设备有着优异的雾化效果和高效的涂料传递能力。我们称之为之为“旋杯式旋杯式”涂装机涂装机，涂料利用率达，涂料利用率达90%312）静电喷涂旋转空气雾化型旋转空气雾化型三、喷涂设备除了辅助的雾化，其基本机理与旋转雾化型相同，它除了辅助的雾化，其基本机理与旋转雾化型相同，它是为了获得好的铝粉定向而开发的。是为了获得好的铝粉定向而开发的。32三、喷涂设备四、涂料生产工艺3334四、涂料生产工艺35四、涂料生产工艺五、涂料基本参数及意义原漆外观36 通过目视简单的观察原漆的状态定义 开罐效果有无浮色、明显分层 观察上层有无油状或其他异常状态 借助工具观察有无硬沉淀关注点 通过初步的判断来避免不合

20、格产品使用意义37五、涂料基本参数及意义PWC PWC=颜料重量*100/NV（颜料重量+树脂重量）定义 外观 盖不住底 发花关注点 通过PWC初步判断该涂料的施工性能意义38五、涂料基本参数及意义粘度 液体以一定速度流动时，相邻流体层间存在相对运动所产生的摩擦阻力定义 粘度仪器型号（斯托磨、粘度杯、B型粘度计等） 温度 操作方法关注点 确保涂料在生产、储存、运输、喷涂中正常意义39五、涂料性能基本参数及意义-不挥发分 一定量涂料在一定温度一定时间下剩余物的占比定义 涂料称取数量 温度和时间 涂料有无泄漏或杂质落入关注点 简单判断意义40六、涂膜性能基本参数及意义-外观 涂装后涂膜效果定义 D

21、OI、L、s 、G、F等基本数据 有无漆膜缺陷 涂装过程关注点 要建立外观与涂料和涂装条件的关系意义41六、涂膜性能基本参数及意义-遮盖力 涂料遮盖住底层的能力定义 黑白遮盖力 工程遮盖力 涂料颜色类别关注点 确保涂料施工性（发花、重涂性）意义42目标技术设想设计考虑因素总体外观（3涂）电泳持久性对下层良好的覆盖性良好的抗石击性对面漆良好的支持对车体其它副材料的适应性施工操作性能平滑性抗流挂及爆孔性打磨性 坚韧以抵抗上涂溶剂侵蚀 阻挡紫外光穿透到电泳层 高固体含量 涂膜有高的内聚能（高拉伸强度和高的延伸性） 官能团设计考虑 与其他聚合物有良好的附着力，如密封胶和抗石击涂料 树脂的受热再流平性

22、调整反应开始时间及反应速度 聚酯与合成三聚氰胺树脂的反应性 颜料 聚酯结构（低分子量、线性聚合物、高的溶解度） 聚酯与合成三聚氰胺树脂的反应性 颜料设计选用（片状滑石颜料、硫酸钡等） 聚酯和三聚氰胺树脂的官能团平衡 与其他聚合物混合如环氧 聚酯结构（低分子量、线性聚合物、高的溶解度） 三聚氰胺树脂和溶剂的设计选用 颜料（PWC、颜料类型） 添加剂的选择（非有机硅衍生物） 七、中涂介绍（作用、体系介绍） 中涂的作用中涂的作用七、中涂介绍（作用、体系介绍）典型的中涂设计43选用原料预期作用及特性备注树脂提供柔韧性的无油聚酯（A）（MF-改性）柔韧性对颜料有良好的分散性聚 酯 / 三 聚 氰 胺 /

23、 环 氧=70/30/20聚酯A/聚酯B=53/47高交联密度的无油聚酯（B）（MF-改性）更高的交联密度（涂膜韧性）良好的附着力丁醚化三聚氰胺树脂交联剂（交联温度：140左右）环氧树脂与密封胶的附着力添加剂丙烯酸聚合物湿碰湿施工性氨基树脂改性丙烯酸聚合物湿碰湿施工性甲醇储存稳定性卡必醇类溶剂流平性、抗爆孔性安息香抗爆孔性颜料钛白炭黑体质颜料抗石击性、抗流挂性色浆使用经核准的颜料七、中涂介绍（作用、体系介绍）抗石击中涂44选用原料预期作用及特性备注树脂提供柔韧性的聚酯树脂多羟基改性丙烯酸树脂良好的抗石击性在低温时有高的延伸性（-2030）多 羟 基 化 合 物/ 异 氰 酸 酯=75/25封闭

24、型异氰酸酯交联剂助剂聚丙烯酰胺分散剂聚甲醛衍生物防沉剂聚乙烯衍生物加强交联丙烯酸聚合物分散剂（防止导电炭黑絮凝）锡化合物催化剂二氧化硅流变控制闪蒸快，应用于湿碰湿作业膨润土流变控制颜料钛白导电炭黑为中涂静电喷涂提供导电性七、中涂介绍（作用、体系介绍）中涂施工工艺图45 (抗石击涂料) (中涂) (门框黑)闪 蒸 擦拭及吹灰 -bell 手补 手补 手补 （驾驶室、车门内板） （底/窗框） （顶/窗框）静电除尘 自动吹灰 无气喷涂 mini-bell 自动 （车底边） （车外板） （底边）面漆设计原则46目标技术设想设计考虑因素总体外观（3涂）外观光泽（2C1B） 良好的颜料分散，有利于旋杯的使

25、用（1C1B）设计丙烯酸树脂单体面漆与清漆界面调整（1）面漆/清漆中主树脂的SP （2）助剂使用对颜料亲和性好的三聚氰胺改性醇酸树脂最长的持久性坚韧的聚合物主链和高的交联密度涂膜要防止紫外线伤害 降低涂膜内应力 设计丙烯酸树脂单体（最大的苯乙烯含量、羟值、含羟基的单体类型等）抗紫外线助剂的使用良好的耐擦伤性高内聚能涂膜（坚韧涂膜） （高的拉伸强度，高延伸性）丙烯酸树脂单体良好的耐酸性（本教材没有说明）（本教材没有说明）与中涂有好的附着力，提高耐石击性坚韧的涂膜足够抵抗碎石对涂膜的破坏官能团的类型和数量重涂性（重涂附着性）涂膜内应力缩小，涂膜有高的内聚能主树脂和三聚氰氨最适宜的官能团比例对车体保

26、护膜的适应性对保护膜中胶的抵抗力（聚异丁烯）操作性 对灰尘的容忍性 自身/其它（面漆区）清漆/一涂素色漆（旋杯区域）抗流挂和针孔性干/湿程度 表面张力调整交联反应开始时间（温度）和交联反应速度溶剂的设计 助剂调整三聚氰胺选择 溶剂的选用上上涂配方设计一般原则涂配方设计一般原则一般有两种类型的上涂。一种是主要用于金属色的二涂一烘体系，另一种是一涂层的素色体系。这些体系一般是由汽车厂商在综合考虑经济性、质量和设备条件后提出的 。典型2C1B涂料设计配方47采用原料预期作用和特性备注树脂高分子量热固性丙烯酸树脂（）高沉积粘度对铝粉具有良好的定向能力用作颜料分散树脂（）/（）=70/30总丙烯酸/三聚

27、氰胺=75/25中等分子量热固性丙烯酸树脂（）加强涂膜性能和施工性耐石击性、耐水性流平性丁醚化三聚氰氨树脂（）交联剂（交联温度：140左右）助剂脂肪酸/氨基化合物流变控制聚乙烯衍生物流变控制聚氧乙烯衍生物流平性、抗尘性丙烯酸聚合物抗缩孔及面漆/清漆界面调整微凝胶流变控制面漆/清漆界面调整丙烯酸磷酸盐钝化铝粉表面（防漏电性）铝和云母浆各种片状颜料列在附表中色浆典型2C1B清漆设计配方48采用原料预期作用和特性备注树脂高交联、高固含热固性丙烯酸树脂（）高交联密度形成坚韧涂膜高固含得到好的外观丙 烯 酸 树 脂 （ ） /（）=85/15丙烯酸/三聚氰胺（固体）=70/30中等分子量热固性丙烯酸树脂（）加强硬度和光泽丁醚化三聚氰氨树脂（）交联剂（交联温度：140左右）助剂紫外线吸收剂好的持久性位阻胺光稳定剂好的持久性含硅溶液流平性和抗污染性丙烯酸聚合物流平和抗污染微凝胶流变控制面漆/清漆界面调整典型1C1B面漆设计配方49选用原料预期作用和特性备注树脂30%油度改性醇酸树脂（）（三聚氰胺甲醛改性）好的颜料分散性防止旋杯雾影产生全部醇酸/三聚氰胺甲醛=70/30醇