专题一-有机涂料课件

高分子材料概论

2011-11I.高分子的基本概念历史上有关高分子的争论分子量，单体，链节（重复单元），聚合度，主链，侧基，侧链1861，高分子胶体理论----胶体化学的奠基人、英国化学家格雷阿姆1921，发表了《论聚合》，认为聚合不同于缔合，它的分子靠化学键结合，天然橡胶应该具有线性直链的价键结构式。1925，德国化学会上辩论了两个主要问题：一是高分子溶液的粘度和分子量的关系；另一个问题是高分子结构中晶胞与其分子的关系。1921，大分子理论----高分子科学的奠基人、德国化学家施陶丁格1926，瑞典化学家斯维德贝格等人设计出一种超速离心机，测量出蛋白质的分子量：证明高分子化合物的分子量的确是从几万到几百万。1928，晶胞学说权威马克和迈那公开地承认了自己的错误。1932，施陶丁格总结了自己的大分子理论，出版了划时代的《高分子有机化合物》，成为高分子科学诞生的标志。1.天然高分子天然多糖纤维素（cellulose）淀粉（starch）

甲壳素（chitin）壳聚糖（chitosan）硝酸纤维素（赛璐珞）醋酸纤维素直链淀粉和支链淀粉两大类天然橡胶

全世界98%以上的天然橡胶是从三叶橡胶树采集而得由于天然橡胶含有不饱和双键，因此在空气中易与氧发生自催化氧化，使分子断链或过度交联，从而使橡胶发生粘化或龟裂等老化现象。蛋白质由氨基酸失水结合形成的，可看成由20种单体组成的聚合物。一类是纯蛋白质，另一类是含有其他有机化合物的复合蛋白质。

纤维蛋白质和球蛋白质两种II.高分子种类III.高分子发展历史的简要回顾

19世纪中叶～20世纪初，天然高分子改性----天然橡胶的硫化（1839）赛璐珞塑料（1855）人造丝（1883）合成高分子-----酚醛树脂（1907）20’s，高分子概念的提出(Staudinger)，纤维素分子量的测定：端基法，渗透压法，粘度法30’s，醇酸树脂（1926），聚氯乙烯（1928），脲醛树脂（1929），聚苯乙烯（1930），聚甲基丙烯酸甲酯（1936），高压聚乙烯（1935），聚醋酸乙烯（1936）40’s，丁基橡胶（1940），涤纶纤维（1941），聚氨酯（1943），环氧树脂（1947），ABS等50’s，Ziegler-Natta催化剂，高密度聚乙烯（1953），全同聚丙烯（1955），顺丁橡胶（1959），异戊橡胶（1959），乙丙橡胶（1960）60’s，聚砜（1965），聚苯硫醚（1968），聚酰亚胺（1962）等高强度耐高温高分子、工程塑料等40’s-70’s美国化学家弗洛里(Flory)在缩聚反应理论、高分子溶液的统计热力学和高分子链的构象统计等方面作出了一系列杰出的贡献，进一步完善了高分子学说。

第一里程碑----Staudinger提出高分子学说（1953诺贝尔化学奖）第二里程碑-----Ziegler-Natta催化剂（1963诺贝尔化学奖）第三里程碑-----Flory完善高分子学说（1974诺贝尔化学奖）deGenne凝聚态物理的贡献得到1991诺贝尔物理奖。白川英导电高分子方面的贡献而获得2000诺贝尔化学奖。当今，高分子科学与高分子工业的研究和发展方向是：（1）通过新型高效催化剂的开发，重要的通用高分子品种向更大型工业化发展；（2）通过新型聚合方法、化学和物理改性以及复合，获得新性能、新品种、新用途的高聚物；（3）开发功能高分子

如生物高分子、光敏高分子、导电高分子等等。PolymerchemistryPolymerphysicsPolymerengineeringFunctionalpolymerChemistryLifesciencesEngineeringPhysics50‘s80‘spolymer生活中用到的高分子材料9双酚A能使塑料制品更光亮、耐摔。此外，在高温下，双酚A会大量析出，且温度越高，释放越多，速度也越快。而且，塑料制品在反复使用、消毒后会磨损老化，析出的双酚A就会增多。制造塑料制品过程中使用的添加剂、增塑剂邻苯二甲酸酯类及双酚A等，都可能改变孩子的内分泌环境，使发育提前。应用最广泛的双酚A，矿泉水瓶、太空杯、塑料餐具、食品包装中等塑料制品中基本都有。识别塑料制品是否含有双酚A，可以通过其底部三角回收标志加以辨认。要注意三角形里的数字，以1、2、4、5的制品较安全。三角标志中间有一个“7”或者“58”，同时在下面写着“PC”字样的，该产品就有可能含双酚A，减少使用该类塑料制品。高分子材料带来的隐患-----儿童早发育专题一：有机涂料60年代－－聚氨酯涂料得到较快的发展，性能特别优异，尽管价格较贵，仍受到重视，是最有前途的现代涂料品种之一。70年代－－由于环保的要求，发展了粉末涂料，一种无溶剂涂料。80年代－－涂料发展的重要标志是杜邦公司发现的基团转移聚合方法，可以有效的控制聚合物的分子量和分子量分布以及共聚物的组成，是制备高固含量涂料的理想聚合方法。90年代－－原子转移自由基聚合技术

涂料与科学的真正结合开始于20世纪二十年代。到目前为止，涂料科学的发展并不成熟，涂料科学中仍有着许多挑战性的工作。人们需要进一步从科学上理解涂料本身的规律，同时应力求解决摆在我们面前的几大难题：降低涂料对环境的污染；降低能耗；提高对金属的保护功能。

2.涂料的功能装饰作用保护作用钢铁生锈、木材腐烂、水泥风化。钢铁的腐蚀是世界上的最大浪费之一。有机材料防火；材料的防腐；古文物保护。色彩标志作用道路分道线、各种交通标识标志；工厂使用的化学管道、化工设备、危验品容器、各种压缩气体钢瓶等。特殊作用我国出产的石油中含有较多的石蜡成分，在冬季输送时、在输油管内很容易凝结在管道中，使油路堵塞。在输油管内壁涂上防结蜡涂料后，不但有防腐蚀的作用，还可减少石蜡粘结在管壁上，减少输送阻力，提高输送能力。示温涂料可以在不同温度下显示不同的颜色，涂装在贮罐、管道壁，可以得知罐内和管道内液体的温度。绝缘漆在电器工业中能起绝缘作用。防污漆能杀死或驱散海洋浮游生物对船体的侵蚀，不仅提高了船舶的使用寿命，而且能保证航行的速度。一些特种的油漆还有防滑、耐油、绝热、抗辐射、隔音、隔热、防潮、导电等待殊作用。

颜料和填料(Pigment)

颜料是涂料的重要组成部分，是一类不溶于水的有色或白色粉末。颜料的主要作用是使涂膜具有所需要的色彩，并有一定的遮盖作用，使涂料发挥更好的装饰作用和保护作用。颜料具有以下特性，即较高的分散度，鲜明的颜色以及对光的稳定性等，同时对涂料的流平性、耐洗刷性和耐气候性等也有一定影响。

填料是一些无机粉末，它具有增大涂膜厚度、提高涂膜的耐久性和硬度、降低涂膜的收缩率等作用，不过主要是为了降低涂料的成本。助剂(Additives)

助剂属于辅助材料。如：催干剂、流平剂、防结皮剂、防沉剂、抗老化剂、防霉剂、固化剂、增塑剂等。这些物质一般不能成膜但对基料形成涂膜的过程与漆膜的耐久性起着相当重要的作用。

涂料的分类从成膜物分类：反应型涂料；挥发性涂料从颜料分类：清漆；色漆从溶剂分类：溶剂型涂料和水性涂料（高固体份涂料）；无溶剂涂料（粉末涂料；光固化涂料；干性油等）从用途来分：建筑涂料；汽车涂料；塑料涂料；纸张涂料等按施工顺序分：面漆；底漆性质热塑性热固性固含量20-30%50-70%溶剂酯类、酮类烃类漆干条件室温或高温干燥气干或烘干，要求特殊条件和催化剂漆膜性质对溶剂敏感，损坏后可修复，抛光后获得高光泽漆膜不可溶，修补困难，不需要抛光就可得到高光泽4.涂料是如何成膜的

1．氧化成膜油性涂料的分子中常含有不饱和的双键，它们在接触空气时会利用空气中的氧气发生氧化交联反应形成高分子膜。如亚麻油、桐油、豆油及这些油改性的醇酸树脂、环氧树脂等。

2．固化交联成膜这类涂料通常是双组分的，一个组分是线型的低分子量聚合物，另一个组分是固化剂或交联剂，如家庭使用的环氧涂料或聚氨酯地板漆就是这样成膜的。使用时，把这两个组分均匀地混在一起，通过固化剂中的活性基团与成膜物中的官能团发生化学反应，交联固化而形成连续完整的高分子膜。烘烤聚合型涂料也是一种交联固化成膜的漆。这类涂料一般是单组分的，本身带有很多可反应的基团，遇热后就能互相交联形成高分子胺。如氨基醇酸涂料在120度以上烘烤时，氨基树脂中的醚键与醇酸树脂中的羟基反应发生交联固化。但是这类涂料容易出现“发粘”现象。

干性油（亚麻油和桐油）与大漆

5.涂料的主要品种

涂料的种类很多，分类比较复杂。比较科学的方法是按照成膜物质中所包含的树脂类型来进行分类，主要有天然油性涂料和合成树脂漆等。天然油性涂料是以植物油为基料的涂料，是一些饱和或不饱和的脂肪酸或其甘油酯，合成树脂漆是以合成树酯为原料制成的涂料。平时我们接触最多的是水性涂料，水性涂料主要是指乳胶漆，大量用于建筑涂料。醇酸树脂与聚酯醇酸树脂：大分子干性油端羟基聚酯+氨基树脂：热固型涂料端羧基聚酯+环氧树脂：粉末涂料不饱和聚酯氨基树脂及其它交联剂

组成溶解度交联反应漆膜性能稳定性环氧树脂聚氨酯6.2聚合物乳液制备6.3乳胶漆施工

新房内墙面一般来说是很粗糙的。在乳胶添涂装前，需要先用灰泥把墙面大致抹平．接着再反复批腻子，使墙面十分平整后才可进行涂料粉刷。乳胶涂料一般要粉刷2-3次。由于乳胶漆的流平性相对较差，因而每涂一遍干燥后都要用砂纸打磨平整，然后再刷下一道。乳胶涂料常采取长绒辊筒滚涂和刷涂相结合的方法涂装。

乳胶漆的施工温度不能太低，必须在乳液最低成膜温度以上。在涂装外墙乳胶漆时，特别需要注意的是天气。乳胶漆在干燥成膜前必须避免雨淋，同时要避免强气流和尘埃。7.功能涂料7.1防火涂料

防火涂料要起防火作用首先要求防火涂层自身是不燃或难燃的，但有机涂料的基料一般都是可燃的或易燃的，因此，必须采用难燃的有机聚合物为基料，或是用无机成膜物代替，也可以在有机涂料中加入阻燃剂。

市场上供应的防火涂料可分为非膨胀型和膨胀型两种。防蚊蝇涂料防霉涂料伪装涂料导电涂料航空航天特种涂料

等等防火涂料(1)非膨胀型的防火涂料非膨胀型防火涂料是通过涂层自身的难燃性或不燃性．在火焰或高温下释放出灭火气体或形成无机釉状保护层隔绝空气来达到防火的目的。无机非膨胀型涂料以无机盐，如水玻璃、硅溶胶、水泥等为成膜物(即粘合剂)，掺人云母、石棉、硼化物等无机填料。有机非膨胀型防火涂料一般用含卤素的聚合物为成膜物。为了提高阻燃性能，配方中需要加人大量的无机填料。

由于非膨胀型防火涂料在燃烧时形成的保护层比较薄，隔热较差，受它保护的材质分解出来的气体可冲破它，引起”