精细化工概论课件涂料

第八章涂料

8.1概述8.2按剂型分类的重要涂料8.3按成膜物质分类的重要涂料8.4涂膜性能测试8.5涂料的施工与应用8.6涂料的发展趋势8.1概述8.1.1涂料的组成

成膜物质

颜料

溶剂

助剂

8.1.2涂料的命名和分类表征

1234第六章涂料8.1概述涂料又叫油漆，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工程材料。目前世界涂料生产量非常大，已形成醇酸、丙烯酸、乙烯、环氧、聚氨酯为主体的五大系列。涂料的作用：（1）保护作用金属、木材等材料长期暴露在空气中，会受到水分、气体、紫外线和微生物等的侵蚀，涂料可以延长使用期限，因为涂料漆膜能防止材料磨损和隔绝外界的有害影响。（2）装饰作用如钟表、暖瓶等必须用涂料装饰，不但美观而且可以用水或其他脂类大光擦洗。（3)色彩标志应用涂料作标志的色彩在国际上已经标准化。（4）特殊用途涂料作用原理：涂料物质具有一定的粘结力和内聚力，当涂料涂在基质的表面形成涂膜后，随着时间的延长，涂料固化。固化过程，一种是物理过程，由于溶剂和水的蒸发得到干硬的涂膜即物理机理干燥；另一种化学固化，涂料和空气中的氧气发生反应产生游离基并引起聚合反应从而得到交链涂膜。8.1.1涂料的组成虽然涂料的种类繁多，作用各不相同，但其组成成分，按照功能划分可归纳为四类：成膜物质、颜料、溶剂和助剂。根据状态的不同可分为：无溶剂漆、水性漆、溶剂漆。成膜物质成膜物质具有能粘着于物面形成膜的能力，使涂料的基础。主要原料：油脂、天然树脂、天然高分子化合物加工产品和合成树脂。油脂用于涂料的主要是植物油，其主要组成是甘油三脂肪酸酯。油脂中常见的饱和脂肪酸有硬脂酸、软脂酸等、不饱和脂肪酸有油酸、亚油酸、亚麻油酸等。含有双键较多的油脂，涂成薄膜后，在空气中逐渐转化成干膜，这个过程称为油的干燥。根据油的干燥性质，可分为干性油、半干性油和不干性油三类。甘油三酸酯的平均双键数大于6，为干性油；4-6之间为半干性油，较长时间成膜，小于4为不干性油，不成膜。工业上常用碘值，来区分油类的干燥性能。碘值即是100g油所能吸收的碘的克数，来测定有的不饱和度。碘值越大，成膜时间越短。

（2）天然树脂和天然高分子化合物加工产物A、松香及其衍生物松香的主要组成为树脂酸，主要是松香酸，由于松香的软化点较低，涂膜容易发粘，一般在涂膜中使用松香的衍生物，比如石灰松香以及松香甘油酸酯等，与松香酸相比，其衍生物与干性油熬炼制得的涂料硬度、光泽和耐水性方面都较好。B、纤维素衍生物这是由天然纤维素经过化学处理生成的纤维素酯或醚，主要是硝酸纤维素酯，这类纤维素酯干燥迅速、涂膜的光泽较好，是一种广泛使用的装饰性能好的涂料。其他还有醋酸纤维素、苄基纤维素等。(3)合成树脂

随着工业生产的发展，油脂和天然树脂不能满足对涂料提出的更新更高要求，合成树脂工业的兴起和发展为涂料工业提供了广阔的新型原料来源。它通常是无定型半固体或固体聚合物，具有较大的分子量，目前在成膜物质涂料中占主导地位。颜料（1）体质颜料又叫做填料，是基本上没有遮盖力和着色力的白色或无色粉末，折光率与基料相近，不能添加色彩，可以增加涂抹的厚度和体质，提高涂料的物理化学特性，常用的是重晶石粉、滑石粉、沉淀硫酸钡等。颜料(2)防锈颜料它的防锈机理:1、物理防锈颜料，它们本身具有化学性质较为稳定的特点，借助其细微颗粒的填充，可提高涂膜的致密度，如颜料颗粒成片状，可降低涂膜的可渗透性，阻止阳光和水的透入，其防锈作用，这类的物质有氧化铁红，云母氧化铁、氧化锌等。2、化学防锈颜料借助于电化学的作用，或者形成阻蚀性络合物等达到防锈的效果，这类颜料有偏硼酸钡、铬酸锌、锌铬黄等。溶剂

在涂料中使用溶剂，为的是降低成膜物质的粘稠度，以便于施工得到均匀而连续的涂膜，一般最后挥发掉。溶剂分为：（1）真溶剂：能溶解高聚物，即成膜物质，一般有乙酸乙酯、丙酮、乙酸戊酯、环己酮。（2）助溶剂：与真溶剂混合，有溶解力，影响油漆性能，一般有乙醇、丁醇。（3）稀释剂：无溶解和助溶作用，与真溶剂和助溶剂混合降低成本。一般有苯，甲苯。3助剂助剂通常按照功效和命名来区分，举例来讲：（1）催干剂又叫干燥剂。它对干性油的吸氧、聚合起催化作用，凡是主要通过油类的氧化聚合作用干燥成膜的涂料产品，都用催干剂来缩短干燥成膜的时间，主要是金属的有机酸皂类。（2）增塑剂它的主要作用是增加涂膜的柔韧性、弹性和附着力，作为增塑剂，要与成膜物质有良好的相容性，成膜后不渗出、不析出，不易挥发，长期保持增塑作用。（3）润湿剂和分散剂润湿剂降低液体和固体表面之间的界面张力，分散剂能促进固体粒子在液体中的悬浮，使分散体系稳定，主要是表面活性剂。48.1.2涂料的命名和分类表征VOC(VolatileOrganicCompound)是定量表征涂料产品中有机溶剂使用，定义为每升漆固体成分所含的溶剂的质量，单位为g/l。涂料的全名=颜料或颜色名称+成膜物质名称+基本名称比如红醇酸磁漆红色是颜色名称，醇酸是成膜物质，磁漆为基本名称。涂料的型号由成膜物质、基本名称、序号三部分组成。比如C04-2，C表示成膜物质是醇酸树脂，04代表基本名称磁漆，2是序号。8.1.2涂料的命名和分类表征组成中没有加颜料和体质颜料的透明体是清漆.加了颜料或体质颜料的不透明体成为色漆（调和漆、底漆等）。加有大量体质颜料的厚浆体称为腻子。Coatingsmaketheworldcolorful

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8.2按剂型分类的重要涂料8.2.1溶剂型涂料溶剂型涂料包括颜料、高聚物和溶于溶剂的添加剂。溶剂有利于薄膜的生成，当溶剂蒸发时，高聚体互相结合，形成较为平滑的连续的薄膜。8.2.2水性溶剂水性涂料是指其挥发部分的80%以上为水的涂料。包括有三大类：水溶性树脂涂料、水乳化性涂料、水悬浮型涂料。

8.3按成膜物质分类的重要涂料8.3.1醇酸树脂涂料8.3.2丙烯酸树脂涂料8.3.3聚氨酯树脂涂料8.3.4环氧树脂涂料8.3按成膜物质分类的重要涂料8.3.1醇酸树脂涂料原料：多元醇：乙二醇、新戊二醇、丙三醇、季戊四醇等多元酸：邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸等脂肪酸（油）：豆油酸、亚麻油酸等8.3按成膜物质分类的重要涂料8.3.1醇酸树脂涂料典型的醇酸树脂是由三甘油脂和甘油交换生成的混合物，然后与邻苯二甲酸酐反应得到一种近似线性的高分子，它的长链决定于混合物中甘油单酯和双酯的比例。最常用的醇酸树脂形式是由邻苯二甲酸酐、妥尔油酸和甘油或季戊四醇合成的，油的长度不同醇酸树脂的性质也明显不同。8.3.1醇酸树脂涂料可分为：（1）长油醇酸树脂组成接近于亚麻仁油。可用于有其防务或用于加强乳胶漆，油的长度约长，越难干燥。（2）中油醇酸树脂易于涂刷，可用于喷漆或滚涂用漆。（3）短油醇酸树脂主要用于产品的最后一道面漆。8.3.1醇酸树脂涂料

醇酸树脂不能直接施工在镀锌的表面，因为醇酸树脂与锌反应形成锌皂，导致涂层失去附着力。醇酸树脂的优点：可提供较好的耐大气老化、流平性、保色保光、耐磨和好的润湿性。成本低，施工容易，有渗透和粘附能力。8.3.2丙烯酸树脂涂料石油气中的丙烯和异丁烯经过氧化后得到丙烯酸和甲基丙烯酸。再制取一系列丙烯酸化合物。用丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯或它们和乙烯型单体共聚制得的涂料即为丙烯酸树脂涂料。特点：色泽清晰、丰满、耐气候、耐热、耐腐蚀、附着力强等。我国建筑涂料使用最多的乳液品种就是乙酸乙烯酯-丙烯酸丁酯乳液。

8.3.2丙烯酸树脂涂料

8.3.2丙烯酸树脂涂料8.3.2丙烯酸树脂涂料8.3.3聚氨酯树脂涂料多异氰酸酯和多元醇单体在催化作用下加成聚合形成聚氨酯。在制备聚氨酯涂料时还需加入各种改性剂，稳定剂。它可以与醇酸树脂合并使用，容易固化，所需的温度较低。8.3.4环氧树脂涂料环氧树脂涂料最常见的是以环氧氯丙烷和双酚A为原料制得的环氧涂料。环氧树脂和含羟基的树脂交联，形成环氧酚醛树脂，环氧脲醛树脂，可以作为罐头内壁涂层；当环氧树脂与含羧基酯的树脂交联，比如丙烯酸树脂中加少量环氧树脂进行环氧基酯化，生成的树脂可用于家具的涂层等。8.3.4环氧树脂涂料8.3.4环氧树脂涂料环氧基是环氧树脂中的活性基团，其含量多少直接影响树脂的性质。

环氧值：是指100克环氧树脂中含有的环氧基摩尔数；环氧当量：指含有一个摩尔环氧基的树脂克数。8.4涂膜性能测试在涂料生产、使用过程中，质量检验是必不可少的重要环节。对于每一个新产品的出现，必须采用确定的检验项目和检验方法，真正反映该产品的性能和质量。涂料产品的检验一般分为涂料用作涂饰之前，呈液态的性能检查，包括透明度、颜色、相对密度、不挥发组分、细度、粘度、流变性、结皮性、储存稳定性等；涂料涂到物体表面上时的施工性能检查，如流平性、打磨性、遮盖力、使用量、干燥时间等；涂抹成膜后的涂膜质量，如漆膜厚度、光泽、颜色、硬度、冲击强度、柔韧性、附着力、耐洗刷性、耐黄变等。除了一般的质量检查之外，还需进行一些专门的性能检查，如耐气候性的大气曝晒和人工加速老化试验、测定防腐蚀漆的奶化工气体和耐化学性能试验等等。8.5涂料的施工与应用选择合适的涂料，还要重视涂料的施工。（1）涂料的选用涂料的种类很多，性质和用途各不相同。用途不同、材质不同，使用的涂料也不同。如桥梁用漆要求防腐蚀性好，户外要有耐久性；电器使用的涂料要求绝缘、抗电弧、耐热；汽车上使用涂料要求耐磨、耐冲击和耐汽油等；同时底漆、腻子、面漆、罩光漆不能乱用。8.5涂料的施工与应用选择合适的涂料，还要重视涂料的施工。（2）材质的影响施工时要注意材质的表面处理，不同材质的处理方法不同，金属表面要脱脂、去锈、化学磷化；木材要干燥、漂白、加封闭剂；塑料用溶剂法去脱模剂，进行粗糙处理。8.5涂料的施工与应用（3）涂料的施工方法常用的方法有刷涂法、喷涂法、滚涂法、浸涂法、刮涂法等。涂料施工的程序如图8.6涂料的发展趋势发展涂料工业的4E原则，即

经济（Economy）效率(Efficiency)

生态（Ecology）能源(Energy)8.6涂料的发展趋势（1）水性涂料其已经替代了不少常用的溶剂型涂料，可用于金属防腐蚀涂料、装饰性涂料、木器涂料。开发水性无机富锌涂料、水性聚氨酯涂料是水性涂料的发展方向。8.6涂料的发展趋势（2）高固体组分涂料，与传统的涂料相比，其固体分以质量比不少于72%，可减少VOC。工业上用的高固体分涂料主要用的品种有环氧、不饱和聚酯、双组分聚氨酯、氨基醇酸系列。外国公司制成固体分高达100%的聚氨酯涂料，各项性能均好，已成功运用到飞机、汽车等的涂装。8.6涂料的发展趋势（3）粉末涂料

与其他传统涂料相比优点：1、不含有机溶剂，为100%成膜物，其能耗较水性涂料和高固体分涂料都低，节约资源、减少环境污染；2、可回收利用用过的喷涂粉末，提高利用率；3、可一次涂膜较厚，底面合一或厚涂，减少工序；4、具有优异的防腐、抗冲击性能。粉末涂料可分为热塑性和热固性两种。它的发展方向：1、低温固化，通过降低树脂熔融的粘度、软化电、增加树脂官能团提高交联度、添加催化剂等手段实现，扩大涂装范围，节约能源；2、薄膜化；3、功能化，功能性粉末涂料具有保护、装饰作用，提高被涂物的使用寿命等；4、专用化；5、美术化等。（4）功能型涂料也叫特种涂料。A、长效防污涂料一般可分为有机锡聚合物型防污涂料和双组分有机锡防污涂料。B、耐热涂料国外正发展水溶性耐热涂料有机硅树脂和无机填料组成的涂料，在15固化时间为1小时，可在700下使用。C、防霉涂料通常是由乙烯树脂涂料、油性涂料、酚醛树脂涂料、邻苯二甲酸树脂涂料等常温干燥型涂料中，添加具有杀菌作用或抑制霉菌生长作用的防霉剂而制成的涂料。（2）功能型涂料也叫特种涂料D、防火涂料

一类是发泡型防火涂料，另一类非发泡型防火涂料。发泡型防火涂料由碳化层形成剂、脱水剂、发泡剂、粘合剂和颜料组成。碳化化层形成剂有淀粉、葡萄糖碳水化合物和季戊四醇等多元醇；脱水剂有磷酸三聚氰胺等磷酸盐；发泡剂有因受热分解而产生阻燃性气体的物质，如尿素、三聚氰胺和双氰胺等；粘合剂常用聚乙烯醇或乙酸乙烯乳液等热塑性