涂料工艺考试大纲分解.docx

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涂料工艺考试大纲分解

《涂料工艺》内容概要

（一）绪论

第一节涂料及涂层的功能和应用

1、涂料应称为涂层材料，涂料行业不完全是制造业，某种意义上，应归属于“加工服务业”。

2、涂料和涂装是不可分割的整体，涂料生产商有责任帮助用户选择适用的涂料和配套体系，同时指导用户正确涂装和使用涂料，直到获得满足用户需求的涂层。

3、涂层材料包括无机涂层、金属涂层、有机涂层。

4、涂料形成的涂层对被涂装的底材具有保护、装饰和功能化的作用。

5、涂料必须经过涂装成膜是涂料发挥功能的前提。

第二节涂料的组成和分类

1、涂料是由成膜物、分散介质、颜填料及助剂组成的复杂的多相分散体系。

2、成膜物

也称树脂，黏合剂或基料。

它将所有涂料组分黏结在一起形成整体均一的涂层或涂膜，同时对底材或底涂层发挥润湿、渗透和相互作用而产生必要的附着力，并基本满足涂层的性能要求（清漆或透明的涂层主要由成膜物组成），因此成膜物是涂料的基础成分。

3、颜料和填料

颜料是色漆或有色涂层的必要组分。

颜料赋予涂层色彩、着色力、遮盖力，增加机械强度，具有耐介质性、耐光性、耐候性、耐热性等。

第三节涂料工艺的范畴

1、现代涂料工艺至少应包括什么？

2、现代涂料工艺应建立在对从涂料开发至满足用户需求的涂层的全过程认识基础上，以技术创新适应激烈的市场竞争，涂料涂装整体解决方案，以技术经济为引导的系统观念。

3、涂料技术应贯穿在涂料开发、生产制造、涂装服务、涂层维护和质量保障的全过程中。

第4节涂料的成膜及控制因素

1、化学方式成膜：

成膜物在成膜过程中发生化学反应，分子间交联生成具有三维结构体型大分子的连续涂层。

2、聚合物分散体系的成膜：

成膜时分散介质挥发，在毛细管作用力和表面张力推动下，乳液粒子紧密堆集，并且发生形变，粒子壳层破裂，粒子之间界面逐步消失，聚合物分子链相互渗透和缠绕，从而形成连续均一的涂膜。

第2章涂料成膜物质

第1节醇酸树脂

1、醇酸树脂的概念：

醇酸树脂是以多元醇、多元酸（一般）经脂肪酸（或油）改性共缩聚而成的线型聚酯，分子结构是以多元醇的酯为主链、以脂肪酸酯为侧链。

2、醇酸树脂的有关化学反应：

醇酸树脂的有关化学反应包括酯化反应、醇解反应、酸解反应、酯交换反应、醚化反应、不饱和脂肪酸的加成反应、不饱和脂肪酸与其他化学物的加成反应、缩聚反应。

3、醇解反应相关反应方程式：

（1）

4、加成反应主要反应方程式：

（1）

（2）

（3）

（4）

5、醚化反应

6、酯化反应

7、醇酸树脂配方计算

（1）计算一个55%油度亚麻油醇酸树脂的配方。

K值为1，多元醇为甘油。

8、醇酸树脂的生产：

（1）.多元醇

通式为ROH（R是烃基），系由饱和烃类分子上一个氢原子为羟基所取代而构成。

（2）有机酸与多元酸

含有羧基的有机化合物称为有机酸．羧基基团具有活性，能离解成离子。

（3）油类（甘油三脂肪酸酯）

醇酸树脂也可采用酯交换的方法直接使用油。

（4）溶剂、助剂

200＃油漆溶剂油，是醇酸树脂使用最多、最广的一种溶剂。

200＃油漆溶剂油来源于石油化工，是由C4-C11的烷烃、烯烃、环烷烃和少量的芳香烃组成的混合油，主要成分是戊烷、己烷、庚烷和辛烷。

9、制造醇酸树脂的方法

制造醇酸树脂有四种基本方法，脂肪酸法、脂肪酸-油法、油稀释法、醇解法，其中脂肪酸法和醇解法是最主要的方法。

（1）脂肪酸法：

脂肪酸法生产醇酸树脂的优点有哪些，脂肪酸法生产醇酸树脂的缺点有哪些。

（2）醇解法生产醇酸树脂，影响醇解反应的外界因素包括什么？

10、醇酸树脂的生产设备

醇酸树脂属高温合成树脂，生产设备主要包括：

反应釜、、稀释罐、过滤净化设备，最重要的设备是反应釜。

11、醇酸树脂生产的质量控制

酸值与黏度是醇酸树脂生产中质量控制的主要技术指标。

在生产过程中不断、定期地取样测定酸值与黏度，它反映反应釜内反应进行的情况。

①酸值是指中和1g试样所需的氢氧化钾的毫克数，标志着酯化反应的速率和程度。

②黏度表示醇酸树脂的缩聚程度与分子量的增长。

第二节丙烯酸树脂

1、丙烯酸树脂由丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类及其他烯属单体共聚而成。

2、丙烯酸类单体由于具有碳链双键和酯基的独特结构，共聚形成的丙烯酸树脂对光的主吸收峰处于太阳光谱范围之外，所以制得的丙烯酸涂料具有优异的耐光性及耐候性能。

3、溶剂型丙烯酸树脂

（1）树脂合成所用原材料

溶剂型丙烯酸树脂合成所用的原材料主要有四大类：

单体、引发剂、溶剂和链转移剂。

（2）单体

丙烯酸树脂合成所采用的单体主要有丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯及其他含有乙烯基团的单体等。

（3）引发剂引发剂的分解速率常用半衰期即引发剂分解到起始浓度的一半所需要的时间来表示。

常用的引发剂有两大类：

有机过氧化物和偶氮化合物。

（4）溶剂和链调节剂溶剂是丙烯酸树脂的重要组成部分。

良溶剂可使树脂清澈透明，黏度降低，树脂及其涂料的成膜性能好。

4、丙烯酸酯聚合

（1）自由基溶液聚合机理单体在溶液状态下通过自由基聚合反应合成的丙烯酸树脂是溶剂型丙烯酸酯树脂。

自由基聚合是个不可逆的连锁反应，其反应过程包括链的引发、链的增长和链的终止3个阶段。

（2）影响丙烯酸树脂聚合反应的因素从溶液聚合反应的机理看出：

反应温度、单体种类和浓度、引发剂种类和浓度以及杂质等条件对聚合物反应均有一定的影响。

5、丙烯酸树脂生产工艺和安全生产

（1）生产工艺目前工业上所用的丙烯酸树脂多数是间歇式反应釜生产的。

反应釜除夹套可通蒸汽和冷水外，还应带有盘管，以便迅速带走反应热，大釜还应设计防爆聚的安全膜。

根据下述工艺流程，简述合成丙烯酸树脂具体步骤。

（2）丙烯酸树脂生产设备主要有：

反应釜、冷凝器、分水器、高位槽、过滤器、热煤炉、压缩空气系统、真空系统。

（3）质量控制对于一般的溶剂型丙烯酸树脂，可通过测定固体含量、黏度、色泽、酸值、分子量分布等项目来进行质量控制。

6、丙烯酸树脂配方的设计一般程序：

①确定树脂的类型是热塑性的还是热固性的。

②确定树脂用来制造何种涂料。

③确定树脂聚合方法。

④确定设计的树脂和涂料应达到的主要技术指标及施工性能。

⑤根据涂料产品特性来选择单体。

⑥对选择的单体互相间反应性加以论证，选择有利于共聚反应的单体。

⑦确定聚合工艺条件。

⑧模拟单体配比，进行树脂合成。

⑨根据模拟单体配比合成的结果，对单体配比进行反复调整．

⑩确定合成树脂工艺规程，包括聚合方法，树脂配方，聚合工艺，树脂质量指标等。

7、丙烯酸树脂的特征值一般包括分子量、玻璃化温度、极性、亚甲基含量、酸值、羟基含量、固体含量等七个指标。

（1）玻璃化温度

共聚物的Tg可从配方中的单体均聚物的玻璃化温度利用FOX方程式近似求得。

式中Tg-共聚物的玻璃化温度，K。

wi-不同单体的质量分数。

Tgi-单体i均聚物所得的聚合物的玻璃化温度。

利用上式计算所得的聚合物的玻璃化温度为44.9℃。

8、环氧改性丙烯酸树脂

（1）

9、水性丙烯酸树脂

（1）水可稀释型丙烯酸树脂

通常使树脂水性化有两条途径：

（a）成盐方法：

共聚形成丙烯酸树脂后，加入胺中和，将聚合物主链上所含的羧基或氨基经碱或酸中和反应形成盐类，从而具有水溶性；（b）醇解法：

丙烯酸树脂在溶液中共聚后，进行水解，使聚合物具有水溶性。

成盐法是最常使用获得水性丙烯酸树脂的方法。

10、丙烯酸乳液

（1）所用原材料

单体、引发剂、乳化剂、中和剂、助溶剂。

（2）聚合方法及机理

①丙烯酸乳液聚合反应的三个阶段

乳胶粒生成阶段、匀速聚合阶段、降速阶段。

②核壳乳液聚合核壳乳液聚合方法是预先用乳液聚合法制得高分子乳液粒子，以此做种核，再用与其同类或不同种类的单体在粒子内聚合，使粒子增长肥大的方法。

③无皂乳液聚合法无皂乳液聚合是指不加乳化剂或加入微量乳化剂的乳液聚合过程，即以水溶性低聚物为乳化剂，可使用的低聚物有顺丁烯二酸化聚丁二烯、顺丁烯二酸化醇酸、顺丁烯二酸化油，也可以用有聚合性表面活性剂进行共聚，如丙烯酸磺基丙醇酯、对苯乙烯磺酸钠等。

（3）丙烯酸乳液的合成工艺

①生产工艺乳液聚合工艺有以下多种：

间歇工艺、连续工艺、半连续工艺、补加乳化剂工艺和种子乳液聚合工艺等。

目前进行的丙烯酸酯乳液聚合一般采用半连续工艺。

②配方分析

第3章颜料填料

1、人工配色

人工配色步骤总体可分为：

（1）接单（确定色样―色卡、实物及颜色数据描述）;

（2）颜色分析（仪器或经验―类似留样比较分析，并确立着色剂品种）；（3）结合涂料要求，选用合适的着色剂做相容性实验（颜色选择―色相、饱和度、耐性）；（4）结合涂料配色小样（要求精确计量及记录配方，涂膜干燥条件，颜色比对时需考虑环境、涂料自身光泽等因素）；（5）批量调色（注意需预留基础涂料，出现其他非配色相关技术向题与涂料技术人员沟通，并给出解决办法）（6）确认交单及存档管理（主管或用户确认、填写配色流程记录单并存档管理、留样保存）。

2、颜料和填料的发展趋势

（1）开发高性能颜料品种

（2）颜料表面处理

主要表面处理技术。

①高分子聚合物包膜处理方法，可以改善颜料的分散性、鲜艳度、耐久性与耐溶剂性等。

②有机硅、有机铝化合物对无机颜料进行表面改性处理技术，可以降低颜料的吸油量，提高其抗紫外线能力与耐溶剂性等。

③颜料衍生物（有色或无色）表面改性方法，可以提高颜料分散稳定性，提高抗絮凝性。

④无机氧化物与有机络合物沉淀改性技术，可以增强颜料的润湿性。

⑤合成复合性有机颜料技术，可以改善一些反应性颜料的性能。

如化学型“混晶”OPP颜料的制备。

⑥其他表面处理技术（超临界流体中颜料化技术、激光辐射颜料分散技术与等离子体溅射颜料改性技术等）。

（3）颜料与填料的超微粉碎或纳米化

（4）颜料与填料的剂型化

（5）颜料与填料的环保化

①开发生产防尘颜料及颜料品种剂型化，可以减少粉尘飞扬，是颜料加工的一个重要发展方向．

②开发生产无毒、无害的高性能有机颜料来取代含铅、铬、福、汞等金属化合物及一些使用多氯联苯（PCBs）与多氯二苯等致癌物质为中间体的偶氮类有毒颜料．

③降低颜料中对人类有害的重金属含量。

④在生产过程中控制“三废”的产生，减少环境污染。

第5章建筑涂料

第1节乳胶漆

1、乳胶涂料，简称乳胶漆：

人们习惯上把以合成树脂乳液为基料，以水为分散介质，加入颜料、填料和助剂，经一定工艺过程制成的涂料。

2、乳胶漆的组成

通常，乳胶漆由合成树脂乳液、颜料与填料、助剂和水组成。

3、乳胶漆的配方设计

（1）乳胶漆的配方设计是一项综合性的工作，目前还处于技艺至科学的转变过程中。

配方设计首先要目标明确，其次是对原材料的了解，包括其价格，以及对各组分相互作用的知识。

另外，还要有比较丰富的经验等，才能完成一个比较合理的乳胶漆配方设计。

（2）颜料体积浓度（PVC）和颜基比（P/B）

PVC和CPVC颜料体积浓度是指涂膜中颜料和填料的体积占涂膜总体积的百分数，以PVC表示，如下式所示。

（3）颜基比所谓颜基比是指颜料和填料的质量分数对固体树脂（在乳胶漆中，指固体乳液聚合物）质量分数之比，以P/B表示。

4、配方的优化

配方优化的目的是达到乳胶漆的性能要求，寻求乳胶漆性能与其配方成本之间的最佳平衡点。

（1）利用数理统计和计算机技术进行配方设计和优化在乳胶漆的配方设计和优化中，采用数理统计知识，如正交试验设计、回归分析等，结合计算机技术，进行试验设计和优化处理，往往能少做试验、较快较好地取得结果，即达到事半功倍的效果。

目前，市场上已有该类计算机软件出售，且包括原材料管理等多项内容，使用十分方便。

（2）通过生产调整配方通过试验室试验确定