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1、第6章 涂料 本章主要内容 p 6 1 概述 p 6 2 涂料的分类与命名 p 6 3 涂料的组成 生产及发展趋势 p 6 4 重要的树脂涂料 p 6 5 水性涂料 p 6 6 其它涂料 6 1 概述 一 涂料 p 一种涂覆在物体表面 能形成一层致密坚韧 附着 牢固的连续薄膜的工程材料 二 涂料的发展及应用 p 涂料历史悠久 发展迅速 n 早期 油脂和天然树脂涂料 n 现代 合成树脂涂料 p 应用极其广泛 涂料具有施工方便 成本低廉 附 加价值高等优点 广泛应用于建筑 机械 电子电 工 国防 家具与家装等行业 n 1999年 中国涂料产量 171 22万吨 年 n 2000年 中国涂料产量 1
2、83 94万吨 年 n 2014年 中国涂料产量 1648 188万吨 年 6 1 概述 三 涂料的作用 1 保护功能 涂料的保护功能是其最重要功能之 一 它可保护材料免受或减轻各种损害和侵蚀 p 1 金属腐蚀与涂料的关系 n 钢结构桥梁的寿命 几年与上百年的关系 n 金属腐蚀是世界上最大浪费之一 p 2 防火涂料与火灾的关系 p 3 古文物的保护与涂料的关系 n 如木制造建筑 敦煌石窟 6 1 概述 2 装饰与美化功能 p 涂料是油画家与油墨的扩展 可使世界形成一 副赏心悦目的图画 p 如城市美容 家装 商品装饰等 3 标志功能 p 1 交通标线 标牌 标准化 p 2 化工装备的标志 危险的
3、容器 钢瓶标志 4 特殊功能 特种涂料 p 1 绝缘涂料 2 导电导磁涂料 3 隔热烧蚀涂 料 4 伪装隐形涂料 5 防震防污涂料 船底用 高科技的发展对材料要求越来越高 而涂料是对材料改性最便宜和最 简便的方法 故涂料对高科技的发 展具有极其重要的作用 6 1 概述 一 涂料的分类类 1 按有否颜颜料分 清漆 色漆 2 按形态态分 水性涂料 溶剂剂型 粉末涂料 高 固体分涂料 无溶剂剂涂料 3 按用途分 建筑涂料 飞飞机漆 汽车车漆 木器 漆等 4 按固化方式分 高温固化涂料 室温固化涂料 辐辐射固化涂料等 5 按涂装方式分 喷喷漆 烘漆 浸漆 电电泳漆等 6 按施工顺顺序分 底漆 腻腻子
4、面漆 光漆等 6 2 涂料的分类与命名 7 按特种性能分 绝缘绝缘 漆 防锈锈漆 防腐蚀蚀漆等 8 按成膜物质质分十八类类 酚醛树醛树 脂漆 丙烯烯酸漆 聚酯酯漆 环环氧树树脂漆 聚氨酯酯漆 氨基树树脂漆等 二 涂料的命名 1 涂料的命名原则则 p 1 全名 颜颜料或颜颜色名称 成膜物质质名称 基 本名称 n 如 红红醇酸磁漆 n 黄酚醛醛漆等 p 2 对对某些有商业业用途及特性的产产品 必要时时 在成膜物质质后应应加以阐阐明 n 如 黑醇酸导电导电 磁漆 n 白硝基外用磁漆等 2 涂料的编号原则 p1 涂料的型号分三个部分 n成膜物质 用字母表示 n基本名称 用两位数字表示 n序号 同种类品
5、种间的区别 例 C 04 2 醇酸树脂 磁漆 序号 p2 基本名称的编号与规定 n例 00 清油 01 清漆 02 厚漆 03 调和漆 04 磁漆 05 粉末涂料 99 其它 n 通常 00 13代表基本品种 14 19代表美术漆 20 29代表人工用漆 30 39代表绝缘漆 40 49代表 船舶漆 50 59代表防腐漆等 6 3 涂料的组成 生产及发展趋势 一 涂料的组成 1 涂料的基本组成及用量参考比例 涂料的类型不同 组成各异 但通常为 p主成膜物质 n油料 用量参考比例20 30 如动植物油 n树脂 用量参考比例10 20 如天然树脂 合 成树脂 p次成膜物质 颜料 用量参考比例4 2
6、5 p辅助成膜物质 助剂 用量参考比例2 5 p挥发性物质 稀释剂 用量参考比例33 47 2 主要组分的作用 p成膜物质 是涂料的基础 必不缺少 具有黏 附与物质表面并成膜的能力 n主要是干性 半干性油脂 天然树脂 油基涂 料 和合成树脂 树脂涂料 p颜料 是组成涂膜的主要成分 主要功能是 n1 使涂膜变为不透明层 增强遮盖力 n2 满足各类装饰色彩要求 n3 增加涂膜厚度 提高强度 耐磨性 附着力 耐腐蚀性等 n4 降低成本 p 溶剂 n 特点 挥发组分 最终不存在于漆膜中 n 主要作用是 降低成膜物质的黏度 增大流平性 便 于施工和得到均匀和连续的涂膜 n 主要品种 有机溶剂和水 n 性
7、能要求 1 优良的溶解性能 2 适宜的挥发度 3 低毒或无毒 难燃 4 对环境友好廉价 p助剂 是涂料的辅助材料 用量很小 但对涂料 的性能影响很大的物质 n 常用助剂 流平剂 流变剂 防结皮剂 催干剂 消泡剂 增光剂 消光剂 防沉淀剂等 n 流平剂 主要功能是降低涂料与底料之间的表面 张力 改善润湿性 调整黏度 延长流平时间 防止干燥过程中出现针孔 结皮 缩孔等现象 n 常用的流平剂 芳烃 酮 硅酮树脂等组成的高沸点混合物 M 6000 20000 4 12Pa s 65 的聚丙烯酸酯类 DP 5 100 0 001 0 1Pa s 65 的聚二甲基硅氧烷树脂 p催干剂 主要功能是加速油基漆
8、氧化 聚合 而干燥成膜 n常用的催化剂是 环烷酸皂的混合物 近年 环烷酸钴在逐年增加 p抗结皮剂 涂料在贮存或使用过程中 会因 溶剂挥发或表面氧化而聚合成凝胶的现象称结 皮 该现象可通过加入抗结皮剂解决 n常用的抗结皮剂 甲乙酮 环己酮肟 丁醛 肟等 二 涂料的生产程序 p 涂料的生产可分为三大步骤 n 1 选定涂料配方 n 2 涂料的生产 n 3 性能检测 1 涂料配方的确定 根据需要选择合适的涂料 配方 主要是成膜物质的确定 p 注意 配方的可调整性是涂料生产的一大特点 2 涂料生产过程 p 特点 生产设备简单 通用性强 3 性能检测 参照国家标准 对产品形 态 组成 贮存性能 施工性能
9、涂膜 性能进行测定 判定是否是合格品种 三 涂料的发展趋势 p 1 品种趋于多样化 p 2 功能趋于人性化 功能化 如 防火 防 绣 绝缘 导电涂料 p 3 工艺趋于零污染 水性涂料 固体分涂料 p 4 生产趋于自动化 生产检测 产品包装 计算机配漆 施工固化自动化等 6 4 重要的树脂涂料 6 4 1 环氧树脂涂料 组成中含有较多环氧基团的涂料 主要品种是双组 分涂料 由环氧树脂和固化剂组成 一 性能 p 环氧树脂涂料是一种性能优良的涂料 目前主要作耐腐 蚀涂料使用 p 主要特点 n 漆膜的黏结力强 可与界面形成强作用力或化学键 n 耐化学品性能 保色性能优良 固化后耐酸耐碱耐溶剂 n 电绝
10、缘性能好 固化后电绝缘性能极佳 n 稳定性好 未固化前稳定不变质 p 不足点 n 1 户外耐侯性差 易粉化 失光 n 2 耐水性不好 n 3 双组分使用不方便 n 4 装饰性不突出 p 目前 主要用做优良的耐腐蚀涂料 用 于化学工业 造船工业等 但较少用作 高质量户外涂料和高装饰性涂料 二 环氧树脂涂料的类型 p 按原料组成可分为 n 双酚A型环氧涂料 非双酚A型环氧 脂肪族环氧涂料 三 环氧树脂涂料的合成原理 二酚基丙烷 环氧氯丙烷 四 环氧涂料的固化 p 环氧树脂是热塑性树脂 必须外加固化剂才能成膜 p 常用的固化剂 有机胺 酸酐 二元酸 或合成树 脂 聚酰胺树脂 酚醛树脂 醇酸树脂 等
11、五 环氧树脂涂料配方举例 配方1 聚酰胺固化环氧树脂涂料 天蓝色磁漆 组分1 环氧树脂E20 36 35 硅油溶液 1 0 5 溶剂 丁醇30 二甲苯70 36 35 酞菁蓝 0 4 钛白粉 金红石型 26 40 组分2 聚酰胺树脂 胺值200 20 0 溶剂 丁醇30 二甲苯70 20 0 6 4 2 丙烯酸树脂涂料 一 性能 p丙烯酸树脂是由丙烯酸 甲基丙烯酸及其衍生物 共聚所得的树脂 p丙烯酸涂料是以丙烯酸酯 苯乙烯为主体 同其 它丙烯酸酯衍生物共聚所得的丙烯酸树脂制得的 热塑性 热固性 体系中加入反应性基团如羧基 羟基 酸酐 树脂涂料或辐射涂料 二 特点 p耐侯 耐光 耐热 耐腐蚀性好
12、 p漆膜丰满 保色保光性强 而且色浅 常作为装 饰性涂料使用 广泛应用于航天航空 家电 仪 器设备 道路桥梁 交通工具等方面 三 丙烯酸树脂的合成 p 常用单体 丙烯酸 甲基丙烯酸酯 丙烯酸胺 顺酐 丙烯腈 苯乙烯等 可根据需要进行选用 p 常用的引发剂 偶氮二异丁腈 AIBN 过氧化二苯甲酰 BPO 四 典型配方 配方1 热塑性丙烯酸树脂清漆 组分 用量 丙烯酸树脂溶液 30 00 硝酸纤维素 含醇30 21 40 二丁酯 3 00 二辛酯 3 00 醋酸丁酯 25 00 乙醇 7 60 甲苯 10 00 配方2 热塑性丙烯酸树脂磁漆 p 组分 用量 p 丙烯酸树脂溶液 8 00 p 过氯乙
13、烯树脂 5 80 p 二丁酯 1 60 p 钛白 金红石型 8 00 p 醋酸丁酯 7 20 p 丙酮 6 50 p 甲苯 22 30 6 4 3 聚氨酯树脂涂料 一 定义 用异腈酸酯或其反应物为原料的涂料统称为聚氨 酯树脂涂料 二 聚氨酯树脂涂料的性能特点 p 物理机械性能好 涂膜坚硬 柔韧 光亮 丰满 耐磨 附着力强 装饰性强 p 耐腐蚀性能优异 漆膜耐油 耐酸 耐化学品性能好 p 电气性能好 宜做漆包线漆和其他电绝缘漆 p 可室温固化或加热固化 使用范围广 p 能和多种树脂混溶 混配性好 p 不足点 1 成本高 2 游离的异腈酸有毒 3 施工 技术性强 三 常用的多异腈酸酯 p甲苯二异腈
14、酸酯 TDI p二苯基甲烷二异氰酸酯 MDI p 萘 1 5 二异氰酸酯 NDI p 己二异腈酸酯 HDI 四 聚氨酯涂料常用的溶剂 p 醋酸丁酯 醋酸乙酯 醋酸溶纤剂 二甲苯 环己酮等 p 对溶剂的要求 n 1 对聚氨酯溶解性好 2 不与 N C O反应 n 3 不影响聚氨酯的活性 五 催化剂 固化剂 p 作用 提高固化速度 p 常用的催化剂 n 1 叔胺 三乙烯二胺 甲基二乙醇胺 n 2 有机金属盐 二丁基二月桂酸锡 环烷酸钴等 n 3 有机磷 三丁基磷 六 聚氨酯的合成原理 p 1 由多异氰酯和多元醇反应制得 p 2 聚氨酯预聚体的合成 n通常是由端羟基预聚体 包括二羟基聚醚 二羟基聚酯
15、 及多羟基聚醚等 与二元或多异氰酸酯进行重键加成聚合 而成 七 聚氨酯的成膜机理 p 异腈酸酯涂料的固化成膜主要靠 N C O与活泼 氢的反应而交联成膜 n 与水的扩链交联成膜 单组分潮湿固化型聚氨酯涂料 n 与二元醇的扩链交联成膜 双组分聚氨酯涂料 n 封端型聚氨酯涂料 单组分烘烤型 的交联成膜 八 聚氨酯涂料及其应用 p 按结构和组成聚氨酯涂料可分为 n 1 氨酯油涂料 n 2 湿固化涂料 n 3 封闭型涂料 n 4 双组分涂料 n 5 催化固化型涂料 1 氨酯油涂料 n干性油和多元醇的醇解产物与甲苯二异氰酸酯 TDI 的 反应产物称氨酯油涂料 n特点 1 分子中不含活性 NCO 涂膜的固
16、化靠干油性中的双键 在环烷钴等催化下氧化聚合成膜 2 漆膜光泽 丰满度 硬度 耐水 耐磨 耐化学腐蚀 性均优于醇酸树脂涂料 3 贮存稳定性好 无毒 便于制造色漆 施工方便 价 格低 4 不足点 漆膜户外耐侯性差 易泛黄 n用途 通常用于室内家具 地板 水泥表面的涂装及船 舶的防腐蚀涂装 2 湿固化聚氨酯涂料 n 该类涂料是 NCO端基预聚物 在环境温度下可与空气中 的水反应而交联固化成膜 n 特点 1 必须在潮湿环境下使用 湿度 30 2 漆膜耐磨 耐化学腐蚀 耐水性好 附着力 柔韧性 优良 且可防原子辐射 3 单组分 使用方便 4 不足点 所用溶剂 颜填料 助剂等须高度无水 n 应用 1 作地板涂料 2 金属及混凝土表面的防腐 蚀涂料 3 作地下工程及洞穴中最常用的高性能的防腐 涂料 3 封闭型聚氨酯涂料 n 特点 1 可与含羟基的树脂组成单组分罐装涂料 固化必须加热 2 漆膜性能良好 电绝缘性 介电性优良 耐热 耐寒 耐潮 耐溶剂 附着力好 弹 性大 不易脱落 易于进行自锡焊 n 应用 广泛用于漆包线涂料 配方 封闭型聚氨酯绝缘漆 n 组分 用量 n 苯酚封闭的甲苯二异氰酸酯加成物
