醇酸漆的制备及其涂装

关于醇酸漆的制备及其涂装醇酸树脂的合成原料一、多元醇制造醇酸树脂的多元醇主要有丙三醇（甘油）、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、乙二醇、1，2－丙二醇、1，3－丙二醇等。分子中羟基的个数称为该醇的官能度，丙三醇为3官能度醇，季戊四醇为四官能度醇。根据醇羟基的位置，有伯羟基、仲羟基和叔羟基之分。它们分别连在伯碳、仲碳和叔碳原子上。羟基的活性顺序为：伯羟基＞仲羟基＞叔羟基。用三羟甲基丙烷合成的醇酸树脂具有更好的抗水解性、抗氧化稳定性、耐碱性和热稳定性，与氨基树脂有良好的相容性。此外还具有色泽鲜艳、保色力强、耐热及快干的优点。乙二醇和二乙二醇主要同季戊四醇复合使用，以调节官能度，使聚合平稳，避免胶化。第2页,共99页，2024年2月25日，星期天二、有机酸有机酸可以分为两类：一元酸和多元酸。一元酸主要有：苯甲酸、松香酸以及脂肪酸（亚麻油酸、妥尔油酸、豆油酸、菜籽油酸、椰子油酸、蓖麻油酸、脱水蓖麻油酸等）；多元酸包括：邻苯二甲酸酐（PA）、间苯二甲酸(IPA)、对苯二甲酸(TPA)、顺丁烯二酸酐(MA)、己二酸(AA)、癸二酸(SE)、偏苯三酸酐（TMA）等。多元酸单体中以邻苯二甲酸酐最为常用，引入间苯二甲酸可以提高耐候性和耐化学品性，但其溶点高、活性低，用量不能太大；己二酸(AA)和癸二酸(SE)含有多亚甲基单元，可以用来平衡硬度、韧性及抗冲击性；偏苯三酸酐（TMA）的酐基打开后可以在大分子链上引入羧基，经中和可以实现树脂的水性化，用作合成水性醇酸树脂的水性单体。第3页,共99页，2024年2月25日，星期天一元酸主要用于脂肪酸法合成醇酸树脂，亚麻油酸、桐油酸等干性油脂肪酸感性较好，但易黄变、耐候性较差；豆油酸、脱水蓖麻油酸、菜籽油酸、妥尔油酸黄变较弱，应用较广泛；椰子油酸、蓖麻油酸不黄变，可用于室外用漆和浅色漆的生产。苯甲酸可以提高耐水性，由于增加了苯环单元，可以改善涂膜的干性和硬度，但用量不能太多，否则涂膜变脆。第4页,共99页，2024年2月25日，星期天三、油脂油类有桐油、亚麻仁油、豆油、棉籽油、妥尔油、红花油、脱水蓖麻油、蓖麻油、椰子油等。植物油是一种三脂肪酸甘油酯。三个脂肪酸一般不同，可以是饱和酸、单烯酸、双烯酸或三烯酸，但是大部分天然油脂中的脂肪酸主要为十八碳酸，也可能含有少量月桂酸（十二碳酸）、豆蔻酸（十四碳酸）和软脂酸（十六碳酸）等饱和脂肪酸，脂肪酸受产地、气候甚至加工条件的重要影响。第5页,共99页，2024年2月25日，星期天四、催化剂若使用醇解法合成醇酸树脂，醇解时需使用催化剂。常用的催化剂为氧化铅和氢氧化锂（LiOH）。由于环保问题，氧化铅被禁用。醇解催化剂可以加快醇解进程，且使合成的树脂清澈透明。其用量一般占油量的0.02％。聚酯化反应也可以加入催化剂，主要是有机锡类。如二月硅酸二丁基锡、二正丁基氧化锡等。第6页,共99页，2024年2月25日，星期天五、催干剂干性油（或干性油脂肪酸）的“干燥”过程是氧化交联的过程。该反应由过氧化氢键开始，属连锁反应机理。第7页,共99页，2024年2月25日，星期天体系中形成的自由基通过共价结合而交联形成体形结构：第8页,共99页，2024年2月25日，星期天上述反应可以自发进行，但速率很慢，需要数天才能形成涂膜，其中过氧化氢物的均裂为速率控制步骤。加入催干剂（或干料）可以促进这一反应，催干剂是醇酸涂料的主要助剂,其作用是加速漆膜的氧化、聚合、干燥，达到快干的目的。通常催干剂又可再细分为两类。（1）主催干剂：也称为表干剂或面干剂，主要是钴、锰、钒(V)和铈(Ce)的环烷酸（或异辛酸）盐，以钴、锰盐最常用，用量以金属计为油量的0.02%～0.2%。其催干机理是与过氧化氢构成了一个氧化－还原系统，可以降低过氧化氢分解的活化能。第9页,共99页，2024年2月25日，星期天

同时钴盐也有助于体系吸氧和过氧化氢物的形成。主催干剂传递氧的作用强，能使涂料表干加快，但易于封闭表层，影响里层干燥，需要助催干剂配合。第10页,共99页，2024年2月25日，星期天（2）助催干剂：也称为透干剂，通常是以一种氧化态存在的金属皂，它们一般和主催干剂并用，作用是提高主干料的催干效应，使聚合表里同步进行，如钙(Ca)、铅（Pb）、锆（Zr）、锌(Zn)、钡(Ba)和锶(Sr)的环烷酸（或异辛酸）盐。助催干剂用量较高，其用量以金属计为油量的0.5%左右。传统的钴、锰、铅、锌、钙等有机酸皂催干剂品种繁多，有的色深，有的价高，有的有毒。近年开发的稀土催干剂产品，较好地解决了上述问题，但也只能部分取代价昂物稀的钴剂。开发新型的完全取代钴的催干剂，一直是涂料行业的迫切愿望。第11页,共99页，2024年2月25日，星期天醇酸树脂的分类一、按改性用脂肪酸或油的干性分：（1）干性油醇酸树脂：由高不饱和脂肪酸或油脂制备的醇酸树脂，可以自干或低温烘干，溶剂用200号溶剂油。该类醇酸树脂通过氧化交联干燥成膜。干性油漆膜的干燥需要很长时间,原因是它们的相对分子质量较低,需要多步反应才能形成交联的大分子。（2）不干性油醇酸树脂：不能单独在空气中成膜，属于非氧化干燥成膜,主要是作增塑剂和多羟基聚合物（油）。用作羟基组分时可与氨基树脂配制烘漆或与多异氰酸酯固化剂配制双组分自干漆。（3）半干性油醇酸树脂：性能在干性油、不干性油醇酸树脂性能之第12页,共99页，2024年2月25日，星期天二、按醇酸树脂油度分：长油度醇酸树脂短油度醇酸树脂中油度醇酸树脂油度表示醇酸树脂中含油量的高低。油度(OL)的含义是醇酸树脂配方中油脂的用量（W0）与树脂理论产量（Wt）之比。其计算公式如下：

OL=W0/Wt(%)第13页,共99页，2024年2月25日，星期天以脂肪酸直接合成醇酸树脂时，脂肪酸含量（OLf）为配方中脂肪酸用量（Wf）与树脂理论产量之比：

OLf=Wf/Wt(%)Wf=单体用量—生成水量＝甘油（或季戊四醇）用量＋油脂（或脂肪酸）用量－生成水量为便于配方的解析比较，可以把OLf换算为OL。油脂中，脂肪酸基含量约为95%,即

OLf=OL×0.95(%)第14页,共99页，2024年2月25日，星期天引入油度（OL）对醇酸树脂配方有如下的意义：(1)表示醇酸树脂中弱极性结构的含量。因为长链脂肪酸相对于聚酯结构极性较弱，弱极性结构的含量，直接影响醇酸树脂的可溶性,如长油醇酸树脂溶解性好，易溶于溶剂汽油；中油度醇酸树脂溶于溶剂汽油-二甲苯混合溶剂；短油醇酸树脂溶解性最差，需用二甲苯或二甲苯/酯类混合溶剂溶解。同时，油度对光泽、刷涂性、流平性等施工性能亦有影响，弱极性结构含量高，光泽高、刷涂性、流平性好

(2)表示醇酸树脂中柔性成分的含量。因为长链脂肪酸残基是柔性链段,而苯酐聚酯是刚性链段,所以,OL也就反映了树脂的玻璃化温度（Tg）,或常说的“软硬程度”，油度长时硬度较低，保光、保色性较差。第15页,共99页，2024年2月25日，星期天合成醇酸树脂的反应原理甘油和苯酐的摩尔比按2︰3投料，则该体系的的平均官能度为：（2×3＋3×2）/（2＋3）＝2.4，其Crothers凝胶点为Pc＝2/2.4＝0.833,因此，若官能团的反应程度超过凝胶点，就生成体型结构缩聚物。这种树脂遇热不融，亦不能溶于有机溶剂，具有热固性，不能用作成膜物质。所以制造醇酸树脂时先将甘油与脂肪酸酯化或甘油与油脂醇解生成单脂肪酸甘油酯，使甘油由3官能度变为2官能度，然后再与2官能度的苯酐缩聚。此时体系为2－2线型缩聚体系，苯酐、甘油、脂肪酸按1:1:1摩尔比合成醇酸树脂的理想结构为：第16页,共99页，2024年2月25日，星期天第17页,共99页，2024年2月25日，星期天醇酸树脂的配方设计合成醇酸树脂的反应是很复杂的。根据不同的结构、性能要求制备不同类型的树脂，首先要拟定一个适当的配方，合成的树脂既要酸值低、分子量较大、使用效果好，又要反应平稳、不致胶化。配方拟定还没有一个十分精确的方法，必须将所订配方反复实验、多次修改，才能用于生产。第18页,共99页，2024年2月25日，星期天（1）根据油度要求选择多元醇过量百分数，确定多元醇用量。油长（％）＞6565－6060－5555－5050－4040－30甘油过量（％）000－1010－1515－2525－35季戊四醇（％）0－55－1515－2020－3030－40多元醇用量＝酯化1摩尔苯酐多元醇的理论用量（1＋多元醇过量百分数）使多元醇过量主要是为了避免凝胶化。油度越小，体系平均官能度越大，反应中后期越易胶化，因此多元醇过量百分数越大。第19页,共99页，2024年2月25日，星期天（2）由油度概念计算油用量油量＝油度×（树脂产量－生成水量）（3）由固含量求溶剂量（4）验证配方。即计算f、Pc。例1现设计一个60％油度的季戊四醇醇酸树脂（豆油：梓油＝9：1），醇过量10％，固体含量55％。200号溶剂汽油：二甲苯＝9︰1。已知工业季戊四醇的当量为35.5。计算其配方组成。第20页,共99页，2024年2月25日，星期天解以1摩尔苯酐为基准。工业季戊四醇的用量为：2×（1＋0.1）×35.5＝78.1（g）1摩尔苯酐完全反应生成水量：18g由油度概念可得：油脂用量＝60%(苯酐量＋季戊四醇量－生成水量)/(1－60％)＝60%(148＋78.1－18)/(1－60％)＝312.15（g）因此豆油用量＝312.15×90％＝280.94（g）梓油用量＝312.15×10％＝31.22（g）理论树脂产量＝苯酐量＋季戊四醇量＋油脂量－生成水量＝148＋78.1＋312.15－18＝520.25（g）溶剂用量＝（1－55％）×520.25/55％＝425.66（g）溶剂汽油用量＝425.66×90％＝383.09（g）二甲苯用量＝425.66×10％＝42.57（g）配方核算主要是计算体系的平均官能度和凝胶点。此时，应将1摩尔油脂分子视为1摩尔甘油和三摩尔脂肪酸。第21页,共99页，2024年2月25日，星期天合成工艺醇酸树脂的合成工艺按所用原料的不同可分为（1）醇解法；（2）脂肪酸法。从工艺上可以分为（1）溶剂法；（2）融融法。熔融法设备简单、利用率高、安全，但产品色深、结构不均匀、批次性能差别大、工艺操作较困难，主要用于聚酯合成。醇酸树脂合成主要采用溶剂法生产。溶剂法中常用二甲苯的蒸发带出酯化水，经过分水器的油水分离后重新流回反应釜，如此反复，推动聚酯化反应的进行，生成醇酸树脂。釜中二甲苯用量决定反应温度，存在如下关系。第22页,共99页，2024年2月25日，星期天二甲苯用量/%1087543反应温度/0C188～195200～210205～215220～230230～240240～255醇解法与脂肪酸法则各有优缺点。详见下表：醇解法脂肪酸法优点（1）成本较低（2）工艺简单易控（3）原料腐蚀性小（1）配方设计灵活，质量易控（2）聚合速度较快（3）树脂干性较好、涂膜较硬缺点（1）酸值不易下降（2）树脂干性较差、涂膜较软（1）工艺较复杂，成本高（2）原料腐蚀性较大（3）脂肪酸易凝固，冬季投料困难第23页,共99页，2024年2月25日，星期天一、醇解法醇解法是醇酸树脂合成的重要方法。由于油脂与多元酸（或酸酐）不能互溶，所以用油脂合成醇酸树脂时要先将油脂醇解为不完全的脂肪酸甘油酯（或季戊四醇酯），不完全的脂肪酸甘油酯是一种混和物，其中含有单酯、双酯和没有反应的甘油及油脂，单酯含量是一个重要指标，影响醇酸树脂的质量。其反应如下：第24页,共99页，2024年2月25日，星期天第25页,共99页，2024年2月25日，星期天1．醇解醇解时要注意甘油用量、催化剂种类和用量及反应温度，以提高反应速度和甘油一酸酯含量。此外，还要注意以下几点：（1）用油要经碱漂、土漂精制，至少要经碱漂。（2）通入惰性气体保护（CO2或N2）,也可加入抗氧剂，防止油脂氧化。（3）常用LiOH作催化剂，用量为油量的0.02％左右。（4）醇解反应是否进行到应有深度，须及时用醇容忍度法检验以确定其终点。用季戊四醇醇解时，由于其官能度大、溶点高，醇解温度比甘油高，一般在230～250℃之间。干性油、不干性油及长油度时，温度应稍高些。第26页,共99页，2024年2月25日，星期天2．聚酯化反应醇解完成后，即可进入聚酯化反应。将温度降到180℃，分批加入苯酐，加入回流溶剂二甲苯，在180～220℃之间缩聚。二甲苯的加入量影响脱水速率，二甲苯用量提高，虽然可加大回流量，但同时也降低了反应温度，因此回流二甲苯用量一般不超过8％，而且随着反应进行，当出水速率降低时，要逐步放出一些二甲苯，以提高温度，进一步促进反应进行。聚酯化易采取逐步升温工艺，保持正常出水速率，应避免反应过于剧烈造成物料夹带，影响单体配比和树脂结构。另外，搅拌也应遵从先慢后快的原则，使聚合平稳、顺利进行。保温温度及时间随配方而定，而且与油品和油度有关。干性油及短油度时，温度易低。半干性油、不干性油及长油度时，温度应稍高些。第27页,共99页，2024年2月25日，星期天聚酯化反应应关注出水速率和出水量，并按规定时间取样，测定酸值和黏度，达到规定后降温、稀释，经过过滤，制得漆料。下图为为醇解法溶剂法生产醇酸树脂的工艺流程简图。第28页,共99页，2024年2月25日，星期天二、脂肪酸法脂肪酸可以与苯酐、甘油互溶，因此脂肪酸法合成醇酸树脂可以单锅反应。同聚酯合成工艺、设备接近。脂肪酸法合成醇酸树脂一般也采用溶剂法。反应釜为带夹套的不锈钢反应釜，装有搅拌器、冷凝器、惰性气体进口、加料、放料口、温度计和取样装置。为实现油水分离，在横置冷凝器下部配置一个油水分离器，经分离得二甲苯溢流回反应釜循环使用。第29页,共99页，2024年2月25日，星期天醇酸树脂合成反应釜加热方式醇酸树脂是涂料工业中用量最大的合成树脂之一，因此涂料生产厂一般都有醇酸树脂生产设备。醇酸树脂生产工艺包括醇解和酯化(脂肪酸法只有酯化)两个过程，醇解温度在240℃以上，酯化温度为l80～230℃，因此选择何种加热方法是醇酸树脂生产工艺设计中必须慎重考虑的问题之一。理想的加热方法应满足：安全、经济、操作方便、加热均匀、热效率高、热交换条件好，能满足工艺要求的升温和降温速度，并能实现温度的调节和控制。加热方法还关系到生产周期长短、产品质量优劣、是否符合环境保护和国家能源政策，应因地制宜、综合考虑。第30页,共99页，2024年2月25日，星期天1.加热方法国内外生产醇酸树脂的加热方法不外乎两类，一是直接加法，如炉灶法等，二是间接加热法，即用热能载体再加热反应釜的方法，如各种电加热法、导油加热法等：1.1炉灶法炉灶法是将燃料燃烧的热能直接加热安装在炉膛内的反应釜，所用燃料有煤、焦炭、柴油、煤气及天然气等。第31页,共99页，2024年2月25日，星期天1.2电加热法电加热法是将电能转变为热能的加热方法，常见的有工频电感加热、远红外电阻加热和电热棒等。2.我国是发展中国家，现阶段电力供需矛盾突出，同时又是石油进口大国，因此采用电加热和燃烧轻柴油的加热技术笔者认为是不可取的。而我国煤炭资源丰富，年开采量在15亿t以上，又是煤和焦炭的出口大国，为此我们推荐以下两种加热方法。

(1)燃烧焦炭的活动炉灶加热法。此法系明火加热，只要将炉灶与反应釜之间设置防火墙隔离(即将反应釜装在室内，炉灶安设于室外)，同时又可喷水进行冷却降温，投资少，又简单易行，对一般涂料厂仍是优先选择的方法之一。采用此法的厂家甚多，但有爆炸危险厂房的防爆应符合GB50016-2006第3.6节要求。第32页,共99页，2024年2月25日，星期天(2)燃烧烟煤的导热油炉加热法。对于大中型涂料厂及专业树脂生产厂家，醇酸树脂、聚酯树脂产量大，具有多种规格的反应釜，推荐采用燃烧煤的导热油炉具有加热和冷却系统的加热流程。以利于反应各阶段温度的调控和提高产品质量。此法的优点前已叙述，对于导热油的氧化部分结焦，可采用高效抗氧剂，以及导热油的再生和清洗技术的进步是可以克服的。第33页,共99页，2024年2月25日，星期天醇酸树脂合成实例一、短油度椰子油醇酸树脂的合成（1）配方及核算：原料用量/kg分子量摩尔数/kmol精制椰子油127.8626620.19395%甘油79.31092.10.818苯酐148.01481.000油内甘油

0.193油内脂肪酸

3×0.193第34页,共99页，2024年2月25日，星期天油度＝127.862/（127.862＋79.310＋148.0－18）＝38％醇超量＝（3×0.818－2×1.000）/(2×1.000)＝0.227平均官能度＝2×(2×1+3×0.193)/（0.818+0.193+1+3×0.193）=1.992P0＝2/1.992＝1.004不易凝胶。第35页,共99页，2024年2月25日，星期天（2）合成工艺①将精制椰子油及甘油得60％加入反应釜，升温，同时通CO2，120℃时加入黄丹，；②用2h升温至220℃，保温醇解至无水甲醇容忍度达到5（即在25℃，1ml醇解油中加入5ml无水甲醇体系仍透明。）。③降温到180℃，加入剩余甘油，用20min加入苯酐；④停通CO2，从油水分离器加入单体总量6%的二甲苯；⑤在2h内升温至195～200℃，保温2h；⑥取样测酸值、黏度。当酸值约8mgKOH/g（树脂）、黏度（加氏管）达到10s，停止加热，出料到兑稀罐，110℃加二甲苯，过滤，收于储罐。第36页,共99页，2024年2月25日，星期天二、中油度豆油季戊四醇醇酸树脂的合成（1）单体配方及核算：原料用量/kg分子量摩尔数/kmol豆油酸305.892851.073季戊四醇138.111361.016苯酐148.01481.000第37页,共99页，2024年2月25日，星期天脂肪酸油度＝305.886/（305.886＋138.114＋148.0－18－1.073×18）＝55％醇超量＝（4×1.016－2×1.000－1.073）/(2×1.000＋1.073)

＝0.322平均官能度＝2×(2×1+1.073)/（1.073+1.016+1+1.000）=1.990P0＝2/1.990＝1.005

不易凝胶。第38页,共99页，2024年2月25日，星期天（2）合成工艺①将豆油酸、季戊四醇、苯酐和回流二甲苯（单体总量的8％）全部加入反应釜，通入少量CO2，开慢速搅拌，用1h升温至180℃；保温1h；②用1h升温至200～220℃，保温2h，抽样测酸值达10mgKOH/g、黏度（加氏管）达到10s为反应终点。如果达不到，继续保温，每30min抽样复测；③达到终点后，停止加热，冷却后将树脂送入已加入二甲苯（固体分55％）的兑稀罐中；④搅拌均匀（30min），80～90℃过滤，收于贮罐。第39页,共99页，2024年2月25日，星期天三、60％长油度苯甲酸季戊四醇醇酸树脂的合成（1）单体配方及核算：原料用量/kg分子量摩尔数/kmol双漂豆油253.718790.2886漂梓油28.198460.0333苯甲酸67.661220.6924季戊四醇94.161360.5546苯酐148.01481.0000豆油中甘油

0.2886豆油中脂肪酸

3×0.2886梓油中甘油

0.0333梓油中脂肪酸

3×0.03333回流二甲苯45.10

第40页,共99页，2024年2月25日，星期天油度＝（253.71＋28.19）/（253.71＋28.19＋67.66＋94.16＋148.0－18－0.5546×18）＝60％醇超量＝（4×0.6924－2×1.000－0.5546）/(2×1.000＋0.5546)

＝0.082平均官能度＝2×(2×1+0.5546+3×0.2886+3×0.0333)/（0.2886+0.0333+0.5546+3×0.0333+3×0.288+0.6924+1.000）＝1.990P0＝2/1.990＝1.005

不易凝胶。第41页,共99页，2024年2月25日，星期天（2）合成工艺①将双漂豆油、漂梓油加入反应釜,开慢速搅拌，，升温，同时通CO2，120℃时加入0.03％的LiOH；②升温至220℃，逐步加入季戊四醇，再升温至240℃醇解，保温醇解至醇解物：95％乙醇(250C)＝1：3～5达到透明。③降温到200－220℃，分批加入苯酐，加完后停通CO2；④加入单体总量5%的回流二甲苯；⑤在200～220℃保温回流反应3h；⑥抽样测酸值达10mgKOH/g、黏度（加氏管）达到10s为反应终点。如果达不到，继续保温，每30min抽样复测；⑦酸值、黏度达标后即停止加热，出料到兑稀罐，120℃加200号汽油兑稀，冷却至50℃过滤，收于储罐供配漆使用。第42页,共99页，2024年2月25日，星期天醇酸漆的制备及其涂装

醇酸树脂清漆及其助剂第43页,共99页，2024年2月25日，星期天醇酸清漆

1．特性和用途

季戊四醇醇酸树脂型。室外一般木质和金属表面涂饰或涂层罩光。

2．配制操作要点：混匀即成，过筛。第44页,共99页，2024年2月25日，星期天3．性能原漆颜色(铁钴)／号≤12干燥时间／h原漆透明性透明无机械杂质表干≤6不挥发物含量／％≥45实干≤15流出时间(6号杯)／s≥25耐水性(浸18h)无异常结皮性不结皮耐溶剂油性(120＃溶剂汽油4h)施工性刷涂无障碍无异常漆膜外观无异常耐候性(广州地区一年天然曝晒)／级≤2(失光)，2(裂纹)，0(生锈)酸值／(mgKOH／g)≤12；弯曲试验／mm≤2。第45页,共99页，2024年2月25日，星期天通过以上，发现其组成为：1、醇酸树脂长油度的醇酸树脂耐候性好，容易涂刷，但干燥较慢；中油度醇酸树脂干燥较快，但耐候性较差。2、催干剂（又称干料）是可变价金属的皂类溶液。其中金属部分可为：钴、锰、铅、锌、钙系列；钴、锆、钙系列；钴、稀土系列或复合稀土类。每个系列中各种金属皂所起的作用不一样，要配合使用。第46页,共99页，2024年2月25日，星期天3、防结皮剂防止清漆在储存过程中，由于罐内存有空气而发生结皮现象。4、溶剂常用芳烃类和/或脂肪烃类溶剂，用来调节粘度、比重并有利于涂刷。第47页,共99页，2024年2月25日，星期天醇酸漆的制备及其涂装

醇酸树脂色漆第48页,共99页，2024年2月25日，星期天酵酸色漆生产工艺流程

色漆生产的工艺流程—般分为：配料—研磨一调漆一过滤包装四道工序。国内外各生产企业，生产工艺程序也都大同小异。从生产场地工艺设计来看。分立体和平面布置两种。采用立体生产工艺布置可以减轻劳动强度，便于工序管理、质量管理和环境污染治理。下图色漆生产工艺流程：第49页,共99页，2024年2月25日，星期天第50页,共99页，2024年2月25日，星期天第一道工序——配料配料应掌握内容开启齿轮泵，按产品工艺配方要求将漆料、溶剂经计量后打入配料罐中．开启高速分散机搅匀，再逐渐加入经计量的颜料和体质颜料及需要进行研磨的那部分助剂，经过充分搅拌润湿，制成主色漆浆，同时在只一配料罐中制得副色漆浆。送入下道工序。

第51页,共99页，2024年2月25日，星期天配料工序操作应掌握的操作程序要点配料工序也称为预混合工序．它是色漆生产的关键岗位。色漆配方在生产中的付诸实现，其他后续工序的正常进行．色漆质量、性能实现工艺的要求．配料工序都在其间起着基础的但有着决定性意义的作用。因此，要掌握好以下操作要点：第52页,共99页，2024年2月25日，星期天（1）配料前根据生产配方的要求，检查配料罐内是否干净、整洁，计量工具准确无误，设备运转正常。（2）原料及半成品符合配方要求和配料操作要求品种规格正确，加料数量准确。（3）投料操作顺序：①首先将漆料加入到配料罐内，再加入配方中规定的溶剂，搅拌均匀，然后加入颜料（桶装漆料应过筛后加入）；②加颜料时，先加轻质颜料、再加密度大的颜料，并严防将包装袋、线绳等杂质掉入罐内，以免堵塞管线和影响分散质量；③认真填写原始操作记录；④对配好的漆浆，认真搅拌进行预分散，直至漆浆均匀无干粉为止，合格后将原始记录单交下一道研磨工序。第53页,共99页，2024年2月25日，星期天配料工序操作应注意问题配料工序操作中应该注意的问题主要有以下五点：①投料前检查物料外观质量，如漆料是否清澈透明，溶剂是否含水发挥，颜料是否受潮结块。发现问题及时处理完毕再投料。②生产不同的花色品种时，先将配料耀刷洗干净。不同花色品种的漆浆混合会直接影响产品质量。③加漆料及溶剂时先行检查有关开关阀门，避免混料误投。④配铬绿、华蓝色浆时要搅拌均匀，及时分散。漆浆液面上不能有干粉，以免自燃起火。⑤配料工具分品种专用。必须混用时，一定要将工具刷洗干净。称量颜料零头或投量小的颜料所用的铁锹、铲、勺等工具，混用会造成涂料色相不正。第54页,共99页，2024年2月25日，星期天第二道工序——研磨分散研磨分散应掌握内容

将搅拌均匀的主色浆经过滤缸送砂磨机进行分散，并在砂磨中间罐进行循环研磨直到细度合格后。再经漆浆计量槽送至调漆工序(参见图6-3)。副色漆浆也要经过另一套装置的研磨工序达到细度标准，输入漆浆计量槽计量待用。第55页,共99页，2024年2月25日，星期天研磨工序应掌握的操作程序要点（1）接受上道工序的漆浆，验收产品的型号、名称、质量、颜色类别及预混合的质量，并与生产记录单核准。（2）检查砂磨机主轴及进浆齿轮泵是否正常。（3）打开配料预混合罐的出料阀门、开启砂磨进浆阀门及夹套冷却水阀门。（4）开动进浆齿轮泵以最低速度进漆至顶筛处见液面后停泵。用点动法启动砂磨机待运转正常后调整进浆速度，保持顶筛液面在合适位置。第56页,共99页，2024年2月25日，星期天（5）保持砂磨机正常运转，将漆浆研磨分散，每研磨一道，测一次细度。严禁打循环磨浆，以免影响质量及降低分散效率。（6）当漆浆细度合格后，开启输浆齿轮泵匠漆浆打入计量槽交调漆工序，并将加料情况、漆浆细度及研磨时间如实填写原始记录。（7）关闭砂磨机。需要指出的是，我们着重以砂磨工艺为主介绍生产操作设备如球磨、三辊、单辊等工艺仅仅是设备的操作方法不同，其余内容基本相同。第57页,共99页，2024年2月25日，星期天研磨工序操作中应注意问题

（1）研磨时若稠度过高，可加适量溶剂稀释，但用量应如实记录(研磨副色浆时严禁加溶剂)．敞开式砂磨机的顶筛和贮浆罐应随时刷洗干净。（2）有需要换品种或颜色的生产任务时。应在安排作业计划时就按由浅至深、由深至浅的原则做好生产顺序的调整，花色品种之间转换中应注意用漆料或稀料冲洗砂磨机，并把容器刷洗干净。（3）关闭砂磨机时研磨筒内漆浆较稠，先向研磨筒内输入适量溶剂．然后停机（以防漆浆过稠冷却后粘度再度加大影响重新开磨。第58页,共99页，2024年2月25日，星期天（4）关闭进浆阀门及冷却水阀门。冬季气温低时．将夹套冷水放光。（5）应把砂磨机顶筛刷洗干净。操作砂磨机时还应注意以下几点：（1）砂磨机严禁开空车．设备运转时注意工作是否正常，有无松动及杂音，电流是否稳定；（2）定期清洗砂磨机并检查分散盘是否需要更换，以免发生意外事故。第59页,共99页，2024年2月25日，星期天第三道工序——调漆配色调漆配色应掌握知识调漆工序，也称兑稀工序；是色漆生产技术性较强的岗位，涂料颜色、光泽、粘度、细度等性能指标都在此工序控制实现，漆浆组成也在本工序得以平衡调整，具体步骤如下：对照生产记录单验收研磨工序交来的漆浆，包括：名称、规格、数量、颜色、细度、粘度等，符合质量要求后，再弄清加溶剂及使用冲磨漆料或研磨补漆料情况，填写接浆记录单。第60页,共99页，2024年2月25日，星期天按工艺配方要求，将漆浆量换算成应补加的漆料、催干剂、助剂等，经计量准确后加入调漆罐中搅拌均匀，再经调整颜色，即加入适量调色浆，搅拌均匀，待颜色确实调标准后，检查粘度、细度，合格后交下道包装工序。若生产复色漆时，则需在搅拌情况下缓缓加入副色漆（调色浆），将漆液调配至标准的颜色。第61页,共99页，2024年2月25日，星期天调漆工序应掌握的操作程序要点与注意事项加料调色时应注意：依据实际接浆数量及生产记录单记载的加料数据计算调漆工序实际加料量、经校验无误后，将漆料和催干剂（或交联剂）经计量后加入调漆罐中搅拌均匀。平衡配方时应注意：颜色合格后，依据实际加调色浆量与规定加调色浆的差值补加漆料、催干剂（或交联剂）。测试调整时应注意：加料完毕．测试并调整粘度达到要求的范围内，然后检验颜色、细度、光泽（半光、无光漆）等内容。检验合格后留样并认真填写记录，移交过滤罐装工序第62页,共99页，2024年2月25日，星期天第四道工序——过滤、灌装过滤、灌装应掌握知识验收调漆工序交来的成品，包括产品型号、名称、颜色、数量和质量等，并对照生产记录单复核。①按规定的规格备好色漆包装捅，并印贴好商标和生产情况记录，包括名称、质量及批号等内容。②灌漆前开动调漆罐搅拌，将漆液搅匀，然后将过滤后的色漆，计量灌装。③将灌装好的成品运送入库。④认真填写生产记录，包括：桶数、实际质量、入库地点等⑤将容器刷洗干净、过滤装置冲洗干净。保持好环境整洁。第63页,共99页，2024年2月25日，星期天工艺配方设计和研磨漆浆组成一、标准配方和工艺配方标准配方也称基本配方或技术配方。它是指导色漆生产的基础性的技术资料。通常是由涂料工作者依据用户对漆液和涂膜性能的要求，经过实验室研究，精心选择原料，确定其适宜配比后所获得的技术性成果的具体体现。表5—3—1是标准配方的一个具体实例。第64页,共99页，2024年2月25日，星期天第65页,共99页，2024年2月25日，星期天标准配方一般包括以下9项内容：（1）产品型号(也可以用企业自己的产品代号)；（2）产品名称(也可以是商品名称)：（3）色卡名称及编号；（4）原料名称；（5）原料规格；第66页,共99页，2024年2月25日，星期天（6）规定的数量；（7）某原料在配方组成中所占的质量百分数（8）产品控制的技术指标；（9）必要的文字说明(规定研磨制浆方式或中间控制的特殊要求)。其核心内容是确定了色漆产品的组成及配比以及产品所能达到的技术水平第67页,共99页，2024年2月25日，星期天标准配方虽然决定了色漆产品的最终组成，但是却不能直接用它配制研磨漆浆。这是由于以下两个原因决定的。一是因为色漆生产中随着生产规模和所采用的设备大小不同，总是要将实际操作批次的投料量在标准配方的基础上扩大一定的倍数。第68页,共99页，2024年2月25日，星期天二是因为在色该生产中，欲在最短的时间内将颜料分散到要求细度，除了选用优质颜料和高效研磨设备等条件以外，还要考虑加工的方法。在同一台研磨机上研磨颜料含量高的漆浆比研磨颜料含量低的漆浆的效率要高得多。这是因为在研磨漆浆中颜料含量较高(或曰富颜料组成)，那么在细度合格的漆浆中就可以补加较大量的其他组分(漆料、溶剂等)而得到数量较多的色漆产品。第69页,共99页，2024年2月25日，星期天因此，在色漆生产时通常是将全部颜料和部分漆料，部分溶剂和要求在研磨漆浆中加入的助剂(如分散剂、湿润剂、防沉剂等)一起加入配料罐经过预混合和研磨分散而制得研磨漆浆，而在调漆阶段再向合格的研磨漆浆中加入余下的漆料、溶剂和要求在调漆阶段加入的助剂(如催干剂、防结皮剂、流平剂等)混合均匀后制得色漆产品。第70页,共99页，2024年2月25日，星期天二、研层漆浆的组成1．单颜料磨浆的重要性各种颜色的有机颜料、无机颇料和各种体质颜料的种类繁多，色漆配方中都可以选用。有时在一个配方中各种类型的颜料、填料同时存在。色漆生产工艺的要求是按照配方将这些颜(填)料均匀地分散在漆料中而形成稳定的分数体系。但是由于各种颜(填)料各有特性，有的易分散，有的难分散；有的很纯净(如合成颜料)，有的含杂质(如天然颜料)：如果将它们混合在一起进行研磨，势必造成难分散的影响易分散的，含杂质的影响较纯净的。因此，色漆生产宜于采取单颜料磨浆的方式，以便保证质量，降低消耗，提高产量。第71页,共99页，2024年2月25日，星期天由上所述，不难看出采用单颜料磨浆法进行颜料的研磨分散，从分散效率的角度讲应该是合理的。因此，我们在讨论研磨漆浆组成时，皆是基于单颜料磨浆法进行讨论的。但是，我们并不否定，在色漆生产实践中，出于其他方面诸因素的考虑，除“单颜料磨浆法”以外，也有采取“多种颜料磨浆法”和“综合颜料磨浆法”的。不过只要掌握了“单颜料磨浆法”研磨漆浆组成的确定方法，也能容易地计算出其他磨浆方式的研磨漆浆的组成。第72页,共99页，2024年2月25日，星期天2．研磨漆浆的组成

研磨分散的理论意义就在于使颜料的二次粒子有效地解聚，而在生产实践中所体现出来的宏观价值，就是消耗较少的时间和能源，制得较多的合格漆浆，而欲达此目的除了选用适用的研磨设备等因素外，以适合该设备特点的研磨漆浆进行研磨也是一个十分重要方面。第73页,共99页，2024年2月25日，星期天(1)解聚力及研磨设备分类

目前用于涂料生产的研磨设备．从其解聚力的类型分类，大致可分为以下三类，即抹研式分散，撞击式分散——进一步又可分为锤击式和弹子撞击式，以及同时具备上述方式效应的混合型分散。图5-3-5表示了这些研密分散力的示意。①撞击式与抹研式研磨设备有三个明显的区别：其一，撞击式作用力的最佳方向是垂直于被分散物，而抹研式作用力的最佳方向是平行于被分散物；其二，撞击式研磨机的研磨漆浆粘度必须小，而抹研式的研磨漆浆的粘度必须最大；其三，撞击式研磨机要求最大速度，而抹研式分散机速度小。②对于指定的研磨设备，应加入适合其特点的研磨漆浆(指研磨漆浆中颜料，固体树脂和溶剂量的合适配比)。才能获得最佳的分散效果。③在没有大的粘性阻力时，撞击式设备最有效，而抹研式设备恰恰相反，必须用于高粘性阻力的条件，才能有效。在确定研磨漆浆组成的过程中，注意到了这些理论观念，便能得到优良的颜料分散体系。第74页,共99页，2024年2月25日，星期天第75页,共99页，2024年2月25日，星期天(2)颜料体积分数和漆浆粘度的关系

研磨漆料的颜料体积分数及漆料的粘度在很大程度上控制着研磨漆浆在高剪切速率下的粘度。式(5-3-5)给出了研磨漆浆中颜料体积分数、漆料粘度和研磨漆浆粘度的关系式；第76页,共99页，2024年2月25日，星期天第77页,共99页，2024年2月25日，星期天终极颜料体积分数的意义是：堆积颜料的所有空隙正好为漆料(注意，这里所讲的漆料是由固体树脂溶于溶剂后形成的树脂溶液)所充满的那个体积分数。它与临界颜料体积浓度UPVC不同点在于，后一种情况下，堆积颜料的所有空隙是为基料(系指不含溶剂的100％固体含量的树脂)所充满。而在终极颜料体积分数情况下，全部漆料正好填充该堆积颜料粒子的空隙，而无多余量，假设在研磨漆浆中使用的漆料是不含溶剂的100％树脂时，U和UPVC的数值则是相同的。第78页,共99页，2024年2月25日，星期天对于不同的研磨设备，研磨漆浆组成也不同。通常抹研式设备，如三辊机，要求高粘度。一般加入高粘度（实际上是高固体分）的漆料及高颜料体积分数的颜料组成研磨漆浆。而高速分散机则以低粘度（实际上为低固体含量）的漆料及高颜料体积分数的颜料组成研磨漆浆。反之，对于撞击式或混合式研磨设备（如砂磨机、球磨机等），研磨漆浆的组成应以低粘度(实际上为低固体含量)的漆料及低颜料体积分数的颜料组成研磨漆浆。第79页,共99页，2024年2月25日，星期天(3)高速分散机的研磨漆浆组成

高速分散机用于颜料分散时、其运动中的研磨漆浆应呈层流状。其研磨漆浆应是相当粘稠的(但仍是可以流动的)，其理想的流体状态是稍呈膨胀型流动。这种高粘稠度漆浆的配制可以采取高粘度漆料也可以采取高颜料含量，或综合上述两种方式。从经济和研磨效率两方面考虑，认为采取较低固体含量的中等粘度漆料和高颜料含量的方式是适宜的。这是因为：第80页,共99页，2024年2月25日，星期天①高颜料含量的漆浆，可使研磨分散设备，单位时间和单位体积内处理的颜料量较大，以合格的漆浆可以调制出相对数量较多的色漆产品，所以研磨分散效率高；②高颜料含量的漆浆由于颜料粒子堆积紧密，容易导致研磨漆浆趋于膨胀型流功————产生对于高速分散机适宜的漆浆流变状态；③中等粘度的漆料渗入颜料附聚体，聚集体间隙的速度铰快，利于漆料对颜料的湿润；第81页,共99页，2024年2月25日，星期天④之所以采用较低含量中等粘度的漆料是基于研磨漆浆稳定性的考虑。因为单纯从湿润的观点来看，几乎全由溶剂组成的漆料才尽理想。这样，液体粘度极低，表面张力又小，能很快地渗入颜料孔隙并极快地在暴露的颜料表面展开，达到湿润的目的。但是这种含挥发性溶剂比例过高的液体漆料，使得颜料的分散成为短暂的现象，我们要求得到的相对稳定的颜料分散体系，应当是基料（即100％不挥发分的固体树脂）而不是溶剂优先湿润颜料的表面。为了得到持久的研磨料分散休，就必须加入足够量的基料，使颜料周围有一个连续的永久性的包覆层，这样就可以保证颜料粒子的稳定性。因为在决定漆料粘度时，总是在基于稳定性前提下考虑湿润效果，因此，要选择中等粘度的稍低固体含量(而不是越低越好)的漆料来组成研磨漆浆。这一基本原则在其他撞击式或混合式研磨设备(如砂磨机和球磨机)研磨漆浆的设计时也始终贯彻如一。第82页,共99页，2024年2月25日，星期天实验证明，漆料中树脂的固体含量至少应为15％，加之考虑在制漆阶段加入的调漆用漆料和研磨漆浆的含量不宜相差过大，以利于保持漆浆分散状态的稳定，建议采纳的漆料固体含量在20％～35％范围内。在此漆料中添加足够的颜(填)料，制得的高粘稠度研磨漆浆．在剪切速率为400S-1时，粘度值约为30Pa·s即为合适。第83页,共99页，2024年2月25日，星期天(4)砂磨机的研磨漆浆组成砂磨机的研磨漆浆组成，同样也适用于卧式球磨机。“砂磨机研磨漆浆组成实用配方区域图“简称三角坐标图，不失为一种简捷而实用的方法。下表是过三角坐标图中各区域的中点．依照一定程序求出的各种颜料砂磨机研磨漆浆的配方组成。第84页,共99页，2024年2月25日，星期天第85页,共99页，2024年2月25日，星期天色浆制备用设备第86页,共99页，2024年2月25日，星期天分散叶轮是高速分散机的关键性部件。下图为常见锯齿型叶轮，在叶轮的边缘上交替弯出齿型，倾斜角为沿切线方向成20°～40°，每个齿的立缘面可产生强冲击作用。齿外缘面推动物体向外流动，形成循环与剪切力。实际上，齿附近的物料一部分向内减速滑过齿内缘面，这就强化了剪切作用，漆料循环到齿附近，不断受到加速和减速．在强度剪切下被分散，孔可以形成气蚀以增加大颜料粒子的磨损作用，从轴到叶轮也应为连续面，否则会降低分散效率。第87页,共99页，2024年2月25日，星期天第88页,共99页，2024年2月25日，星期天叶轮转速一般推荐为25m/s以上，分散膨胀型漆料可低至15m/s。物体能否循环对良好分散作用极为重要。即使具有相同的线速度。小叶轮也比大叶轮效果差，原因是循环作用不完全，外部物料不能循环到分散区域，加大叶轮直径或改变叶轮型式，可改善物料循环状态。叶轮直径与罐体直径和装料深度之间关系如下图所示，一般配料预混合时取下限，调