精细化工工艺学—第七章---涂料优质PPT.ppt

1、房屋、家具、日常用品涂上涂料使人感到美观舒适，焕然一新。各种交通工具、道路栏杆、城市雕塑等等通过涂料的装饰令人感到赏心悦目，美化了生活。,7.1.2 涂料的作用,7.1.2.3 标志作用（交通标志、路标、广告、化学品容器标识）：目前，应用涂料的色彩作为标志在国际上已经逐渐标准化。在交通道路上，通过涂料各种醒目的颜色制备多种标志牌（如警告、危险、停止、前进等信号）和道路分离线，在黑夜里依然清晰明亮。在工厂中各种管道、设备、槽车、容器常用不同颜色的涂料来区分其作用和所装物的性质（危险品等级等等）。在电子工业上的各种器件也常用涂料的颜色来辨别其性能。,7.1.2 涂料的作用,7.1.2.4 特殊功能

2、（防声、防尘、防火、防虫、防霉、防腐、电绝缘）：涂料可以赋予物体一些特殊的功能。例如电子工业中使用的导电（抗静电）、导磁涂料；航空航天工业上的烧蚀涂料（导弹外壳的涂料在其进入大气层时能消耗掉自身同时使摩擦生成的强热消散）、温控涂料；军事上的伪装与隐形涂料（隐形飞机）等等。高科技的发展对材料的要求愈来愈高，涂料是最便宜最简便的改性方法，涂料科学对高科技的发展具有重要作用。,7.1.2 涂料的作用,7.1.2.5 其它作用：涂料可用于纸张、衣料、塑料薄膜、皮革等上面，使它们能抗水和抗油，以及赋予服装抗皱等性能。,7.1.2 涂料的作用,涂料的应用十分广泛，因此涂料的品种繁多，必须使生产性能和规格满

3、足各种不同使用性能的要求。,7.1.3 涂料组成,涂料一般由不挥发组分和挥发组分两部分组成，涂料的组成见表7-1。P240 涂料在物体表面涂覆后，其挥发组分逐渐挥发掉，留下不挥发组分干后成膜，所以不挥发组分称为成膜物质，也称固体分。,表7-1 涂料的组成,7.1.3 涂料组成,主要成膜物质可以单独成膜，也可以与粘结颜料等次要成膜物质共同成膜，它是涂料组成的基础，简称基料。次要成膜物质即填料和颜料，是色漆的重要组成部分，它不能离开主要成膜物质而单独成膜。辅助成膜物质也不能单独成膜，它用来提高与改善涂料的施工性能与成膜性能，故称其为助剂。,7.1.3 涂料组成,挥发组分为稀释剂，其作用是将成膜物质

4、调成液体状，方便施工。,7.1.3 涂料组成,表中组成是对一般色漆而言，由于涂料的品种不同，有些组分可以省略。色漆（包括磁漆、调和漆和底漆在内）：是加入适量的颜料和体质颜料的不透明体。罩光清漆：就是没有颜料和体质颜料的透明体；腻子：是加入大量体质颜料的不透明体；无溶剂涂料：由低粘度的液体树脂作基料、不加入挥发稀释剂的涂料；粉末涂料：基料呈粉状而又不加入溶剂的涂料；水性涂料：水作稀释剂的涂料。高固体分涂料：溶剂含量低的涂料。,7.1.4 涂料分类,涂料的分类方法有很多种，例如1、按是否有颜色分：清漆、色漆；2、按用途分类：建筑、车辆、船舶、家具、标志、绝缘、塑料、纸张、油墨、导电、防火、杀虫等；

5、3、按施工方法分：刷用、喷漆、烘漆、电泳漆等；4、按形态分：溶剂型、水溶型、乳胶、粉末、高固体分、无溶剂型等。,7.1.4 涂料分类,5、按施工顺序分：面漆和底漆。底漆又分为封闭底漆、腻子或填孔剂、头道底漆、二道底漆。（1）封闭底漆（sealer）：用于封闭底材的小孔，防止涂层与底材间物质的渗透，避免多孔材质吸收液体漆料，使颜料体积浓度升高。（2）腻子或填孔剂：用于填平和嵌补被涂物表面的凹孔及较深的不平处，使物体在涂下一道漆时有一个平整的表面。（3）头道底漆：直接涂在底材（或经过嵌填的表面）的涂料，它可以增加面漆对底材的粘附力，提供适当弹性。（4）二道底漆（中间涂层）：二道底漆的颜料组分含量很

6、高，容易用砂纸打磨，可增加涂膜厚度，为施工提供光滑平整的表面。,7.1.4 涂料分类,6、按成膜物质分类：以上分类方法不能反映不同品种涂料的基本差别。目前，我国采用以成膜物质为基础的分类方法。若主要成膜物质由两种以上树脂组成，则以在成膜物质中其决定作用的一种树脂为分类依据。共分18大类，其中最后一类为辅助材料；每一大类有一字母为代号。涂料分类见表7-2。P240,表7-2 涂料分类表,17类例如：聚酰亚胺树脂、无机高分子材料等。18类例如：稀释剂、防潮剂、催干剂、脱漆剂、固化剂。,7.1.5 涂料的命名（GB-2705-81）,命名原则：涂料全名颜色或颜料名称成膜物质名称基本名称；涂料的基本名

7、称与代号见表7-3。P241如红醇酸磁漆、白硝基外用磁漆、锌黄酚醛防锈漆等。涂料型号：醇酸树脂 磁漆 序号成膜物质基本名称序号，如 C04-2辅助材料型号：第一部分为种类（表7-4）P241，第二部分为序号,表7-3 涂料的基本名称与代号,注：00-13代表涂料的基本品种；14-19代表美术漆；20-29代表轻工用漆；30-39代表绝缘漆；40-49代表船舶用漆；50-59代表防腐蚀漆；60-79代表特种漆；80-99代表其它类型用漆。,7.1.5 涂料的命名（GB-2705-81）,如果涂料中含有多种成膜物质，可选取起主要作用的一种成膜物质命名。例如，若涂料中的松香改性酚醛树脂占树脂总重量的

8、50%或更高，称为酚醛树脂漆类；或松香改性酚醛树脂的含量低于50%，则称天然树脂漆类。必要时也可选取两种成膜物质命名，其占主要地位的列在前面，如环氧硝基磁漆。对某些专门用途和特性的产品，必要时可以在成膜物质后面加入说明。例如醇酸导电磁漆、白硝基外用磁漆等。对于试制产品暂不命名，待正式投入生产后，应报有关单位命名。,表7-4 涂料的型号与名称举例,辅助材料型号：第18类辅助材料的分类是由汉语拼音字母与数字组成。字母表示辅助材料的类别；数字为序号，用于区别同一类型的不同品种。,表7-5 辅助材料的分类,举例：X1 硝基稀释剂；G4 钴锰催干剂；F1 硝基漆防潮剂 X5 丙烯酸漆稀释剂；H1 环氧树

9、脂漆固化剂,7.1.6 涂料的发展状况,世界总产量2000万吨，其中美、日、俄、得英和法国占65%，量已基本饱和。向低公害、高性能方向发展。水性涂料和固体组成的粉末涂料及辐射固化涂料保护性、装饰性、功能性精细化发展,7.1.7 涂料的粘结力和内聚力,粘结力：向外的力；内聚力：向内的力低极性、高内聚力的物质（如聚乙烯）有很好的机械性能，但粘结力很差。低内聚物质有低度薄膜强度及薄膜完整性。如压敏粘合剂。具有高度向内的力的物质就不具有更多的粘合力。膜的收缩，可能会引起膜的剥离破坏。,7.1.8 涂膜的固化机理,物理机理干燥：涂料中的液体蒸发而得到干硬涂膜。在干燥过程中，高聚物不发生化学反应。涂料与空

10、气中的氧反应：氧与干性植物油或其它不饱和化合物交联固化，产生游离基引起聚合反应，水份也能和异氰酸酯发生聚合反应。涂料组份间的反应似其交联固化涂料在贮存期间必须保持化学上的稳定，要求固化反应发生在涂料施工以后进行。为了达到这个目的，可以分两种情况。见表7-6。,表7-6 涂料组分间的反应过程分类,7.1.9 涂料配方的基本知识,7.1.9.1 配方设计的内容：在涂料制造过程中，首先要正确选择合适的组分，使每种组分本身的性能均能满足涂料的使用要求，然后要拟定各组分的相对比例，这就是配方设计的内容。,7.1.9 涂料配方的基本知识,7.1.9.2 配方设计的步骤：着手进行配方设计时，一般将采取三个步

11、骤：（1）先根据涂料的使用要求选定基料树脂和颜料。（2）根据施工要求和已选定的基料树脂来确定溶剂和稀释剂。（3）决定是否需要加入其它助剂，需要什么样的助剂。,7.1.9 涂料配方的基本知识,7.1.9.3几点说明：（1）当前，涂料工业已得到极大的发展，据不完全统计，现有涂料品种已逾万种，而新的涂料品种还在不断涌现与开发之中，要逐一讨论所有的涂料配方是不可能的，主要是掌握配方设计的基本原理。（2）由于底材的使用环境不同，故对涂膜的性能也提出种种不同的要求（如防锈要求、耐酸耐碱要求、装饰要求等）。而涂料配方中各组分的用量及其相对比例又对涂料的使用性能（如流平性、干燥性等）和涂膜性能（如光泽、硬度等

12、）产生极大影响。所以，建立一个符合使用要求的涂料配方是一个复杂的课题。根据一些基本知识、原理所设计的配方，还需进行必要的实验，才能找出真正符合使用要求的涂料配方。,7.2 按用途分类早期使用的涂料,7.2.1 建筑用涂料：动植物油现在仍然是涂料中最重要的原料之一，其中干性油（如桐油和亚麻油）是历史上最早作为涂料的天然产物。,动植物油一般是甘油的三脂肪酸酯，其结构表示如下：,CH2OCOR1,CHOCOR2CH2OCOR3,其中的脂肪酸大多是18碳羧酸，主要有：硬脂酸 CH3（CH2）16COOH 十八碳羧酸油酸 CH3（CH2）7CH=CH（CH2）7COOH 十八碳单烯羧酸亚油酸 CH3（C

13、H2）4CH=CHCH2CH=CH（CH2）7COOH 十八碳双烯羧酸亚麻酸 CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH（CH2）7COOH 十八碳三烯羧酸脂肪酸中所含双键的数目和位置不同，其性能差异很大。各种不同的油在于它们结合有不同类型的脂肪酸。即使同一种油，由于产地不同，气候不同，组成也不同。,7.2 按用途分类早期使用的涂料,不饱和性天然油（干性油：亚麻油、桐油、鱼油等）含不饱和双键，利用空气中氧使其氧化，使其聚合：CH=CH-CH=CH O2CH-CH=CH-CH CH-CH=CH-C*H O O OO*,C-C交联,CH-CH=CH-C*H CHCHCHCH OO*CH

14、-CH=CH-CHCH-CH=CH-CHCH-CH=CH-CH,上述反应可自发进行，但速度很慢，作为涂料使用，成膜过程需几天，其中最慢的一步便是过氧化氢物的分解。为了使这一反应过程加快，需要加入催化剂。1、催干剂：干性油中的催化剂又称催干剂。加入催干剂后可使漆膜在一天内干燥。催干剂又分为主催干剂（又称表干剂，主要是钴盐、锰盐等，含量占油重的0.0050.2%）；和助催干剂（又称透干剂，主要是铅、锆、钙、锌、钡盐等，含量占油重的0.6%）。2、主催干剂与ROOH组成氧化还原体系，使ROOH分解活化能降低。ROOH+CO2+CO3+RO+OH-ROOH+CO3+CO2+ROO+H+同时钴盐还可以影响油的吸氧和过氧化氢物的生成。,3、助催干剂本身不是反应催化剂，但可增加主催干剂的效率，并可使漆膜表里干燥均匀，消除起皱和使主催干剂稳定。4、催干剂一般采用CoPbMn体系，但在美国因为铅盐的毒性被禁止使用（法律规定漆膜中铅不得超过0.06%），因此用锆代替铅。催干体系中有时加入一定量的钙盐或铁盐。,干性油与不干性油,干性油一般含6个双键，如桐油、亚麻油、锌油等，含4-5个双键的油如豆油、葵花油等成为半干性油，含四个以下双键如蓖麻油成为不干性油。干性油在空气中氧化成膜，半干性油氧化成膜性能次之，不干性油不能氧化成膜。,碘值,脂肪酸中双键能与碘定量加成：CH2=CH