基本涂料技术Word格式文档下载.docx

1、树脂和颜料也被称为膜固体，它们是涂料干了以后留在物体表面的材料。树脂树脂是将颜料粒子粘在一起的粘和剂，同时也为涂料附着在表面提供粘附力。很多类别的涂料都根据树脂的类别命名（例如：乙烯、环氧、丙烯、聚氨酯等等）。很多涂料的树脂都是混合物或化学混合材料。例如：有很多不同类的环氧树脂、化合环氧树脂和固化剂。因此同一种环氧涂料的树脂可能由不同的供应商提供或同一供应商提供的不同产品。此外，其它的树脂可以改性环氧树脂。因此，提到环氧树脂或其他树脂，仅仅是有限的信息。树脂或基料决定了涂料的大部分化学和物理性质，包括硬度、抗磨损性、抗化学性、抗气候变化性、附着力、内聚力。树脂的类别同时也决定是涂料的固化机械性

2、。树脂可以根据热塑性或热固性分类。热塑性的树脂可以反复加热变柔软、冷却硬化。也可以被涂料中所使用的溶剂溶化。乙烯。以热塑性树脂为基础的涂料通常是用一个容器包装。但是热固性的树脂通过加热、催化剂或紫外线产生化学反应，且具有不溶性，无法通过加热或冷却柔软或硬化，也不能溶于溶剂。环氧就是这样。热固性树脂通常用多个容器包装，热固树脂能通过加热、紫外线等方法固化，或和容器中的空气成分产生化学反应。颜料大部分的颜料都是无机物组成，虽然一些明亮颜色的颜料是不溶的有机物。主要的颜料提供涂料的不透明性，提高涂料的耐用性和保护光敏性树脂。氧化钛通常用于白色和浅色涂料的主要颜料，其他颜料增加色彩。一些涂料含防腐蚀的

3、颜料。添加铅和铬颜料的涂料曾用于防腐的用途，但已经被无毒的亚磷酸盐、铬酸盐、二氧磷硅、磷酸盐和有机成分或其他成分替代。片状颜料如云母、铝等用来降低湿气的渗透性。其他作为填料的颜料增加膜的机械延展度，控制粘稠度，减少沉淀，提高固膜程度。这类颜料包括：二氧化硅、粘土、滑石。涂料成膜最关键的参数量是颜料和树脂的比例，即颜料量的浓度（PVC）。成膜在临界颜料的浓度（CPVC）的数值附近会发生剧烈变化。在CPVC点，基料足够湿润颜料粒子和填补空余。配方低于CPVC（即是涂料中树脂过多）的涂料，有高光泽度，低潮气渗透率，容易起泡。增加更多颜料减少光泽，增加潮气渗透率，减少起泡的机率。到超过CPVC时，基料

4、太少，无法完全湿润颜料粒子填充sls20002003 （2009-2-04 20:03:41）空余部分，附着力和内聚力都会降低。一些涂料如富锌无机涂料就是有意超过CPVC，可以增加防腐的机械性。 颜料配方师根据不同的产品设计可以接受的PVC。干膜的属性由颜料和树脂间的正确比例决定。这就是为什么使用前正确混合的重要性。如果设定的颜料在混合过程中没有完全分散，干膜就不会有达到配方设计的效果。溶剂 溶剂的重要功能是为了易于施工。溶剂溶解或分散树脂，为施工提供流动性和平滑性，并控制附着力和干膜的耐用性。涂料的配方中通常包括溶剂的混合。树脂溶解或分散到原来的溶剂里，但是如果一种树脂不溶于原来的溶剂里，可

5、能需要助溶剂。还需要增加一种溶剂来控制挥发率或提供足够的流动性或平滑性。这类溶剂可以控制涂料中的化学反应率。 溶剂不是干膜的一部分，它们在固化过程中挥发。有机溶剂会产生光化学烟雾。因此联邦、州和地方政府空气质量控制机构规定了涂料中有机成分挥发的限量（VOC）。最大的VOC量根据政府规定和涂料的不同类型有所不同。富锌基料，抗热涂料、游泳池涂料与工业维护涂料相比有较高的VOC限量。目前VOC限量从240g/L到450g/L。 VOC的规定对于生产涂料配方具有深远意义。涂料生产商致力于研究和开发与VOC要求一致的配方。目前主要的技术研究用于高固体和水性涂料，因为它们都是低VOC率。目前销售的涂料甚至

6、有不含有挥发性有机成分。高固体涂料含有高比率的固体，溶剂成分少。含水性涂料有两类，一种是乳胶，水为主要溶剂；一种是水降解性涂料，含有可以用水稀释的溶剂。添加剂 除了树脂、颜料和溶剂外，很多涂料的配方里含有添加剂，树脂的类别不同所用的特殊材料也有所不同。例如油性涂料，包括促进固化的干燥剂。硬、脆的树脂例如乙烯，含有增塑剂使膜面更有韧性。乳胶漆有几种添加剂，包括湿润剂、分散剂、溶冻稳定剂、成膜辅助剂。其他添加成分有助于控制颜料的沉淀和提高抗流挂性。产品数据表 产品使用者和配套人员不仅仅需要了解产品的配方，要想正确使用产品还必须遵照生产商所提供的相关信息。产品数据表含有丰富的正确选择、使用和施工涂料

7、的信息。所提供信息的内容和格式根据生产商的不同而有所区别。 选择和使用涂料的信息主要是供配套者使用。此类典型的信息包括涂料的类别，产品使用的用途（如：底漆、中层漆或面漆）适用的基材，适用的环境。产品数据表也明确指出哪些地方该涂料不适用。如果有不清楚的地方，应该和生产商咨询。 性能数据化学性和物理属性的信息主观评定或根据标准研究机构如ASTM共同认定的试验方法结果。如其中一项共同测试是抗盐雾的性能，在ASTM B117抗盐雾测试方法中列明。解释这些测试结果需要知道测试方法和同类涂料的性能的知识。Weldon讨论了其中一些测试结果的解释方法。请注意：在工业使用中，没有作为对于主观评定优秀、好、一般

8、的定义，因而用谨慎的方式解释。 对于能相容涂料的数据表信息指出可采用的底漆（不论是否直接施工在基材上）和面漆。一些生产商列明推荐使用的涂料配套系统。在分列的其他文件中其还包括配套选择指导信息。 其他类的产品数据表包括颜色、光泽、涂料的基本物理特性，如密度、固体的重量百分比、固体的体积百分比、闪点、粘稠度和建议的干膜厚度。很多生产商也报告产品的VOC含量，包括用建议的稀释剂稀释后的VOC含量。当需要根据涂料批量分批确定容差时需要密度、固体的重量百分比和粘稠度等数据。这些测验只根据实验室的简单测试得出。通过固体的体积百分比可以计算出根据达到理想的干膜厚度或根据湿膜厚度可能得出的干膜厚度。固体的体积

9、百分比乘以湿膜厚度可以算出干膜厚度。 涂料的施工应该在生产商建议的膜厚或膜厚范围内，不然就会有问题。配套的膜太薄会影响涂装系统。基材生绣的时间比预期的早；如果膜太厚，可能需要两层涂料，明显增加施工成本。同样，不根据生产商的建议，在一层干膜上再施工另一涂层会导致不易固化、气泡、泥裂、起层或其他缺陷。 产品数据表还有和使用相关的表面处理、储存、混合、干燥等信息。这些信息对于使用者、施工者和配套人员都非常重要。 涂料将要施工的表面清洁度标准通常来自SSPC、NACE、ASTM所达成的共同标准。表面处理的规定包括从面漆的溶剂清洗到完全去掉先前的所有涂料的白金属喷砂清理。钢材的底材还有清洁度、表面粗糙度

10、或锚链状外观的要求。使用者或配套人员必须决定在使用/施工前需要达到的最低清洁度的要求。数据表中规定最小的清洁度。高清洁度可以接受，低的则不行。 储存条件也很重要，因为涂料是化学物质的混合体。涂料的质量随着时间的推移因为热、冷、潮湿等条件会有所变质。和其他易腐败的东西一样，未开罐的涂料也有存放期。根据涂料不同，存放期从几年到几个星期不等。产品数据表应列明储存条件，如规定的储存温度。 正确的混合是为了均匀、同质的目的。混合的方法影响涂料的性能。一些涂料可以通搅拌、摇晃或机械的方法。其他的只能用机械的方法。即使这样，混合的时候要特别注意不要过度搅拌，这样可能会使空气或湿气进入到涂料中，产生施工或固化

11、问题。分装在多个容器中的涂料应按正确的顺序和正确的比例混合。 混合指导中也包括稀释的指导。稀释剂的类型和比例的使用都很重要，因为稀释剂维护了涂料性能的平衡。没有生产商的同意，所建议使用的稀释剂不得用其他稀释剂代替。稀释剂品种和数量使用错误会导致各种的施工或固化问题。 要想成功使用涂料，需要按照产品数据表中相关的诱导期和贮存期的规定。诱导期是指混合好的涂料施工前在罐中预先反应的时间长度。贮存期指的是混合后用于施工前的最长储存时间。诱导期和贮存期根据温度的不同有所变化温暖的天气中短，寒冷的天气中长。使用者/配套人员应该根据预期条件或谨慎计划决定需要的混合和施工时间。 施工条件也在产品数据表中列出来

12、包括材料的温度、周围环境、表面温度、相对湿度、露点。温度和相对湿度是产品具有的特性。实际操作中，涂料施工要求最低温度在露点3度以上。周围的环境条件也影响涂料的选择。如果现场的条件超过规定的范围，也可以做些改变：如除湿或寒冷的天气采用间接加热法。 如果该涂料需要专门的施工方法，也应该在产品数据表中列出来。一些涂料只能采用喷涂的方法，手工涂刷不适用。此外，现场对于喷涂的限制，工人的技术要求、能否使用专门的设备对特定环境的涂装也是限制。 产品数据表中还包括干燥时间表，也是选择涂料的重要因素，它包括不同的干燥时期：可触摸干燥期，可操作干燥期、可再次喷涂干燥期和最后固化期。干燥时间和固化时间在产品数据表

13、中都是最小值，需要根据现场和项目的实际限定做调整，特别注意再次喷涂的时间。固化原理 固化指的是涂装后可投入使用的时间。固化的原理有四点：空气氧化、溶剂挥发、化学反应、水解作用。这一章节将介绍四种原理的特点。空气氧化 通过空气氧化而固化的涂料含有干性油。这些包括油基涂料和混合涂料，树脂中聚合物和氧气反应而交联。施工后溶剂挥发，但氧气要从膜中渗透出需要较长的时间。因此对某些配方的涂料来说复涂的时间比较长。由于涂料能流入表面，慢干的油基底漆具有优势。空气氧化的涂料要求施工的膜厚较低，大约2-3mils/涂层。如果在一层涂层上涂刷太快，表面即会固化，这样，表面固化后，所留的氧气渗透到涂料低层导致涂料上

14、硬下软。涂层施工较厚的涂层需要固化的额外时间也较长。 涂层固化后氧化还在继续，随着时间的推移涂层变脆。空气氧化的涂料易于再次喷涂，因为迟早整个涂装系统会变脆、变厚，丧失附着力，但复涂之前必须全部清理干净。 空气氧化的涂料可能改变潮气的渗透性，因此，底漆的配制中通常添加了抗腐蚀的颜料。空气氧化涂料的配制通常是单组分，没有贮存期，易于刷涂、辊涂和喷涂。溶剂挥发 通过溶剂挥发固化的涂料只需要溶剂从膜中蒸发掉。这种涂料都是将树脂溶解在适当的溶剂里。成膜的时候没有交联或化学反应，这类涂料都含有热塑橡胶树脂，如：乙烯、氯化橡胶、沥青等。 溶剂挥发涂料的固体含量相对低。设计符合VOC要求的配方比较困难，溶剂

15、挥发涂料有较低的潮气渗透性，并具有结构屏障，具有很好的抗阳光、防水性，但抗溶剂能力差。它们易于修补，因为表层溶剂软化成膜，形成很好的粘结。 溶剂挥发涂料只能用喷涂的方法，它们很快变得粘稠，无法采用刷涂或辊涂。溶剂挥发涂料的固化原理不允许低温施工，尽管干燥会延缓。 乳胶或其他水性涂料也是通过溶剂蒸发固化，但以水为溶剂。树脂呈乳化粒子状，当水蒸发后聚合成膜。聚合反应要根据温度，施工应该在规定的温度范围内，施工方法包括刷涂、辊涂和喷涂。乳胶膜相对来说有较高的渗透性，因此适用于有孔的混凝土和木材表面。用与钢材的乳胶涂料添加了防腐蚀的颜料。虽然含水涂料中水是主要的溶剂，配方中通常有有机助溶剂，使乳化树脂

16、粒子和水相容。但有机溶剂的使用量相对较小，因此VOC的含量也低。 通过其他原理固化的其他树脂也要和水相容。但要明白乳胶涂料和水降解涂料的区别。水降解涂料所含溶剂可以被水稀释，但固化原理不变。因此水降解醇酸树脂仍然是空气氧化固化，而水降解环氧是化学反应固化。 化学反应 通过化学反应的涂料都储存在2个或多个容器中。一个存放树脂，另一个存放交联剂即硬化剂或固化剂。混合后的树脂，具有热固性，即是通过交联反应形成膜。环氧、聚氨酯、聚酯都是化学固化。 化学反应涂料有贮存期和诱导期，并且取决于温度。这种涂料只能在规定的最低温度之上施工和固化。交联反应将形成光滑的硬膜，需要最长的复涂时间。大部分化学固化的涂料

17、可以采用刷涂、辊涂和喷涂。 化学固化涂料渗透性低并形成结构屏障。屏障膜有很好的抗化学性和抗溶剂性。有几种树脂和硬化剂何以合并，配方研制者们能设计更符合VOC要求的涂料。水解 水解是指和水反应。水解涂料的固化要求空气足够湿润，能和涂料中的化学物质反应，形成膜。自动硫化，含溶剂的富锌无机底漆和潮湿固化的聚氨酯是两种主要类型的水解固化涂料。湿润度在固化中的重要性仅次于温度。湿润空气的含水量要高于寒冷空气。潮湿固化的涂料有贮存期。因为混合后暴露在空气中，空气中的潮气和树脂反应，形成聚合。04:12）防护原理 涂料能起到对基材的防护作用主要是通过屏障保护、抑制颜料保护和牺牲保护来实现的。所有涂料部分或全

18、部是屏障保护。它将基材和环境隔离开，特别是阳光和潮气。一个说明涂料屏障能力的数据是涂料的潮气蒸发传递率，好的屏障涂料潮气蒸发传递率很低。 高潮气蒸发传递率的涂料须和抗腐蚀颜料混合后才能施工到钢基材上。这些颜料微溶，很小部分溶解到渗透到膜的潮气里。这些颜料到达基材使钢材钝化。一些颜料和某些加速腐蚀的物质反应，形成不可溶化的新物质，保护基材不和这些物质反应。 腐蚀原理描述当两种不相似的金属接触时就存在腐蚀条件，活性较高的金属将腐蚀来保护活性较低的金属。金属锌比钢材具有较高活性，因此，含锌的牺牲性涂料为钢材提供持续性的电流。富锌底漆将含有锌元素的粉作为主要颜料。金属锌也可以用金属处理法喷涂，即镀锌法

19、。了解涂料的防护原理才有可能设计正确的配套方案。涂装系统的设计 涂装系统包括表面处理和一到多种施工涂料根据规定的顺序施工。表面处理包括清洁度和粗糙度。 最先施工在表面的涂料叫底漆。底漆的作用是为提供下一道工序涂刷提供附着力。一些钢材的底漆包括防腐蚀的颜料，但这是第二个功能。正确的观念是整个涂装系统提供防腐蚀的保护。多层涂装系统中，第二层叫做中间层。中间层增加屏障的厚度并和提供规定的抗化学性。中间层也作为不兼容底漆和面漆的连接层。最后施工的一层即是面漆。它的功能是提供抗阳光、天气和化学侵蚀，也为整个涂装系统提供屏障。在很多情况下，为满足美学需要面漆的如颜色、光泽度等性能很重要。但是，一个涂装系统

20、不仅仅包括三个涂层，根据所暴露环境的严峻性、预期使用时间、外观要求可能有一层、两层或多于三层。这些都和涂料的使用寿命和涂装系统的厚度有关。 设计一个涂装系统的配套，应考虑到每一涂层的防护的原理和固化时间，比如说在面漆上设计成有抑制颜料的方案毫无意义。一个项目不可能只用一种配套方案，很多情况下都有多个选择。了解相关的大量信息有助于使用者/配套人员选择更好的方案。这些信息可以从工业维修涂料技术资料和政府资助的研究中心获得。很多涂料生产商也在产品数据表中列出建议使用的涂装系统和配套指导。 设计一个涂装系统需要明确将要涂装项目所要求的性能，明确存在的条件限制。要求的性能包括以下一个或多个：抗腐蚀性，颜

21、色、光泽度保持力，抗磨损性、防水性、抗化学性、抗热性和清洁能力及易于维护。抗腐蚀性 抗腐蚀性是很多涂装系统的要求。抗腐蚀时间的长短取决于涂装系统的表面处理，每一涂层涂料的选择，每一涂层的厚度。选择涂料中，最重要的是决定底漆的类型，必须与基材相容。颜色和光泽度保持力 颜色和光泽度是面漆的功能。决定颜色和光泽度应主要考虑到要求达到的光泽度和所暴露的环境。颜色和光泽度因为所暴露的阳光而减退，另一方面，涂装的保护免受阳光的侵蚀，颜色和光泽度的减退很小。抗磨损性 抗磨损性的要求可能处于不同的需要。如地平涂装需要抵抗交通如插车、汽车的磨损。另外，还有一种磨损是空气中的粒子。在严重暴露的地区，如车辆交通，抗

22、磨损性在整个涂装系统中很重要。在暴露程度较清的地区，抗磨损性主要是面漆的功能。防水性 防水性的要求有不同的情况。包括侵入结构，如水塔的内部，船闸、大坝或船底。一些结构经常会被弄湿，比如冷却塔顺风的一面。还有间歇性地变得潮湿，如一些结构由于凝结变湿。防水性是整个涂装系统要求的功能。抗化学性 对于内涂层涂料来说，抗化学性是首要考虑的问题，因为它直接暴露在液体中，如第一和第二层储罐的结构内涂层涂料，尽管空气中也有化学污染物。化工厂、炼油厂、纸浆厂和造纸厂或电厂顺风的一面都需要防腐材料的防护，抵抗一些类型的污染，如酸等。同样在容易受到间歇性化学品飞溅或溢出污染的地方，也要采用化学防护性涂料。（对于间歇

23、性化学品飞溅或溢出污染的地方没有明确的定义，对生产商来说，可以是经常间歇性遇到的情况，也可以指是偶然打翻又及时清理干净的情况。）抗化学性是整个内涂层系统的功能，对其他情况来说，可能只是面漆或中间漆的功能。抗热性 在持续或间断加热的地方需要涂料具有抗热性。很多涂料是以有机化学物为基础的，根据涂料的类别和配方不同，持续抗热性范围限制在66-121度之间。如果暴露在更高的温度中，需要特殊的涂料。抗热性是每层涂料的功能。清洁能力 涂装系统的清洁能力指的是清除灰尘、尘垢和其他污染物的能力。涂装系统的清洁能力对燃料储罐非常重要。为控制温度，减少储存物质的挥发，储罐采用浅色涂料。在一些核工厂或军事用途中，涂

24、装表面的净化能力是首要考虑的问题。清洁能力不要和抗擦洗混淆在一起，抗擦洗是防止涂料在清洗过程中遭受腐蚀。清洁能力和抗擦洗是面漆的主要功能。易于维修 维修是对涂装系统的修补，有或者没有整个面漆的施工。一些涂装系统是一旦退化就更换，一些是在使用周期内修补一到几次，有些情况是需要整个涂装系统的持续维修。条件受限或工作条件不利，选择涂装系统维修是首选。其他因素 不同的其他因素也影响涂料和涂装配套方案的选择。一些共同的限制包括表面处理、表面可接近程度、干燥时间、天气、设备、施工技术、安全和环境规定、预算。 表面处理例如：因为只能用手动工具清洁，基材的表面清洁度达不到涂料的要求，因此只能选择适用手动工具清

25、洁的涂料。 表面可接近程度表面处理、施工方法、涂料选择都受到结构布局的限制。 干燥时间如果项目受时间限制，干燥时间很重要。由于赶时间的压力，前一涂层还未完全干透就开始喷涂或者整个涂装系统未完全固化就投入使用。通过选择合适的涂料可以解决这类问题。新结构的干燥时间也很重要，因为涂装是在工厂进行，只有干燥时间达到可移动的时候方可移动。 天气天气条件，包括温度和湿度是要考虑的因素。一般关注于干燥和固化的最低温度而不是最高温度。如果周围的温度接近规定的最低温度的时候，就可能需要加热带到所需的温度范围。一些涂料限制高湿度。聚氨酯因为相对湿度超过数据表中的最大值，施工后大不到预期的光泽度。低湿度对如潮湿固化

26、的涂料也有限制，虽然可以通过其他方法如喷水提高湿润度。 设备施工和表面处理都受到可获得设备的影响。如果只有刷子和辊筒就不适用采用喷枪喷涂的涂料。特殊的涂料要求在多组件的喷枪里混合，但组件的喷枪也不适用。如果没有搅拌罐，也无法使用需要搅拌的涂料。如果没有适当的设备，应考虑获取这些设备。 施工技术高性能的涂料要求正确施工。因为施工的问题也会影响到涂料的性能。 安全和环境要求安全和环境要求会限制表面处理和涂料的选择。除铅的规定可能对维修有利。可燃烧的溶剂在某些特殊的工作环境中特别危险，因此最好采用含水配方的涂料。 预算每个项目都受到预算的制约。但是，再贵的涂装项目都比丢弃不用，用更坚固的材料重建或其

27、他不同类的保护措施更便宜。实际操作中，对于涂装的基金很少，都有各自不同的看法，比如某部分使用而其他部分暂时延缓；采用复涂的方法而不是全部清除或替换。受预算的影响，会考虑使用两层涂层而非三层。涂料的选择预算考虑更多的是整个项目的成本和表面处理的成本，而不是涂料本身。 各种涂料的性能和缺陷了解后就可设计整个涂装系统，但这里也有很多变化。根据惯例，最好是尽可能采用少的配套方案，易于涂料在不同的表面施工，也易于现场工人的了解。因受暴露的环境和功能的限制，几个系统方案就足够了；但复杂的环境或多种功能需要，可能需要20或更多的系统方案。 涂料规格 一旦涂装系统方案决定后，接下来的工作是指定和购买材料。通常包括配方规范、性能规则和使用者经验。配方规范 配方规范是政府机构，特别是联邦政府、技术机构如SSPC对涂料配方的要求。配方规范的优点是保证使用者从不同供应商能得到同样的产品，缺点是有些过时，不能涵盖所有类别的涂料。联邦政府，配方规范的主