《涂料及应用 第二章2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《涂料及应用 第二章2（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 涂料的组成及各组成的作用,2.1 涂料的结构组成概述 2.2 成膜物质的组成、特性及作用 2.3 颜填料的组成、特性及作用 2.4 溶剂的组成、特性及作用 2.5 助剂的组成、特性及作用,环氧树脂的特性指标 环氧值A：每100g环氧树脂中含有环氧基的物质的量 例：两端为环氧基封端的BPA环氧树脂，分子量为340，则A值为多少？,环氧指数B：每1kg环氧树脂中所含环氧基物质的量，B=10A 环氧当量C (EEW，epoxy equivalent per weight)：含有1mol环氧基的环氧树脂的质量(g/mol)。环氧树脂的分子量愈大，环氧当量愈大。,羟基值F：每100g环氧树脂中所
2、含羟基物质的物质的量。 如分子量为1000的BPA环氧树脂，含有4个羟基，则羟基值F为：羟基当量H ：含有1mol羟基的环氧树脂的质量(g/mol)。,酯化当量E：酯化1mol单羧基所需环氧树脂的质量 (g/mol)。 环氧树脂中，羟基和环氧基都能与羧基生成酯，并且一个环氧基可与两个羧基反应，所以酯化当量可表示为：,环氧树脂结构与性能的关系 环氧树脂中有许多羟基及醚键，能与基材相互作用，因而对金属有极好的粘结力，并对陶瓷、玻璃、混凝土、木材等极性基材均有优良的附着力，俗称万能胶。 结构中不含有不饱和键，交联间距长，体积收缩率小。 环氧树脂中仅有羟基及醚键，没有酯基，因而耐碱性好。,固化后呈三维
3、网状结构，因此其耐油类浸渍性能优良。 与热固性酚醛树脂涂料相比较，环氧树脂内含芳烃，质坚硬，醚键便于分子链内旋转，环氧树脂交联间距长，具有一定的韧性。 酚醛树脂因其交联间距比环氧树脂短，很脆。,与不同树脂间相互配合，可制成多种涂料： 含有环氧基，可与活泼氢(酚醛树脂、氨基树脂、聚酰胺树脂等)加成； 含有羟基，可与酯基(聚酯树脂、异氰酸酯)等交换或聚加成。 双酚A环氧树脂结构中因为含有芳香醚键，其-H易被氧化发生降解，因而户外耐候性差：,环氧树脂固化性能 环氧树脂被活泼氢物质加成，进行固化。 活泼氢物质包括： R-N-H：多元胺、聚酰胺树脂、氨基树脂。 R-O-H：多元酸、多元酚、酚醛树脂。 R
4、-S-H：多元硫醇。 环氧树脂、固化剂(活泼氢)每分子含有2活性中心，交联固化成3D网络，形成热固性的高分子涂膜。,与胺类固化剂的交联反应 环氧树脂在常温下与多元胺反应固化，固化速度快，粘度低。 反应过程：伯胺与环氧基反应生成仲胺，仲胺与环氧基反应变成叔胺，叔胺与环氧基反应生成四价季铵盐化合物，进而生成高分子涂膜。,多元胺固化特点 优点 活性高、固化快 不足 放热量大、施工时限短； 湿度较大时，漆膜泛白，橘皮、皱孔； 具有刺激性、臭味； 对策：以胺与少量液态树脂加成物、或聚酰胺作固化剂，降低毒性，提高贮存稳定性。,胺的反应活性： 伯胺仲胺叔胺； 正丁胺二乙胺二正丙胺二正丁胺二异戊胺乙苯胺正丙苯
5、胺正丁苯胺,脂肪胺的活性高于芳香胺。 胺固化剂的用量一般为4-5%。 弱酸、多元醇以及取代醇可以促进固化反应。 马来酸、邻苯二甲酸、低分子量酮、酯等倾向于抑制该固化反应。 如工业固化促进剂 2,4,6-三(N,N-二甲基胺亚甲基)苯酚：,碱、酸催化固化机理,与多元酸及其酸酐的反应 多元酸及其酸酐是第二类常用的环氧树脂固化剂。 如邻苯二甲酸酐，在加热条件下首先和环氧树脂中的羟基反应生成单酯酸或碱做催化剂，可以加速酸酐的固化反应，常用的催化剂有KOH、叔胺、季铵盐、有机碱以及质子酸等。,与多元硫醇化合物的固化反应 早期认为，硫醇化合物作固化剂时没有胺类化合物活波，环氧树脂固化时需要烘烤，后来发现，
6、在适当的催化剂存在下，硫醇的固化反应很快。 尤其是三级胺作用下，环氧树脂/硫醇的固化反应很快； 比环氧树脂/胺的固化反应快几倍，在低温下尤其如此。,与酚醛树脂的固化反应 酚醛树脂固化环氧树脂具有极好的粘结性、韧性、耐溶剂性、耐酸碱性和耐化学药品性。是环氧树脂涂料中耐腐蚀性最好的一种。 固化反应要在高温下进行，此树脂会有游离酚醛，污染环境。,环氧树脂固化 要选分子量高的树脂，含羟基多的树脂，羟基官能度较大，固化速度快。 高分子量环氧树脂具有较长的分子链，可提高涂膜的弹性。,环氧树脂在涂料中的应用,工业保护、维修 低温固化环氧树脂用于大型结构的保护和防腐（此时不便进行高温固化） 固化时间2427h
7、； 漆膜厚度150200微米； 含有35%45%的颜料、防腐剂,容器涂料 高分子量环氧树脂用作食品罐头内壁涂料，固化剂采用酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂等。 分子量为1300016000，湿粘结力较好； 环氧值3.55，粘接力较好； 20%30%高分子组分(31000)与低分子组分(9500)复合，粘接性较好； 加入磷酸酯形成强氢键，提高柔韧性、防腐性、粘结性； 引入烷基链、烷氧基(醚键)链，降低Tg。,重涂料固态环氧树脂或其混合物溶解于丙酮/乙醇/芳烃混合溶剂中形成的涂料； 一般以酰胺作固化剂； 高耐溶剂、耐油产品以胺、胺加成物为固化剂； 耐碱、耐溶剂，硬度、强度高，用于贮存设备内涂层。,
8、民用涂料双组份环氧树脂（AB胶） 主剂（B）：环氧树脂，溶剂、助剂、填充剂、颜料。 固化剂（A）：聚酰胺。 适用于： 铝板、镀锌板、合金钢板、铁板设备及特殊材质表面的保护； 地板、墙面、家电、泳池等。 环氧树脂分子量 900,醇酸树脂 醇酸树脂是一种合成的聚合物，是聚酯的一种。 可通过聚合物中组分的调节制备出性能优良的适用于表面涂层的树脂。 制备：醇酸树脂是由多元醇、多元酸及脂肪酸为主要成分，通过缩聚反应进行酯化制备的。,X：羟基OH，烷氧基OR，羧烷基OCOR，(酰)氯； Y：醇碱金属阴离子RO-，醇ROH，氨RNH，羧酸COO-；,主要用作涂料、油漆，在金属防护、家具、车辆、建筑等方面有广
9、泛应用，也可用作漆包线的绝缘层，制成油墨大量应用于印刷工业，此外也用于制造模压塑料 干性醇酸树脂可在空气中固化；非干性醇酸树脂则要与氨基树脂混合，经加热才能固化 固化成膜后，有光泽和韧性，附着力强，并具有良好的耐磨性、耐候性和绝缘性等。,醇酸树脂原料组成： 多元醇：甘油、季戊四醇、山梨醇、三羧甲基丙烷及各种二甘醇。 多元酸：邻苯二甲酸、间苯二甲酸、己二酸、马来酸等。 一元酸：主要是桐油、亚麻油、豆油等植物油中所含旳酸，也可以是苯甲酸、合成脂肪酸。,油度：对于油性树脂漆，油度以每1重量份硬树脂中所含油的重量份数来表示，但美国以100磅硬树脂中所含油的加仑数来表示。 对于醇酸树脂，油度以树脂固体中
10、所含油(脂肪酸)的重量百分数来表示，即： 油度(%)=油用量/树脂理论产量100%。,W0：植物油的用量； WR：醇酸树脂理论产量； WA2、WG：分别为苯酐和甘油的用量； WA、WH2O：分别为高级脂肪酸和水的理论生成量。短油度 中油度 长油度醇酸树脂3343 4359 5984,常见的饱和脂肪酸： 1、月桂酸（十二酸）； 2、豆蔻酸（十四酸）； 3、软脂酸（十六酸）； 4、硬脂酸（十八酸）。,常见的不饱和脂肪酸： 1、油酸（十八碳烯9酸）； 2、亚油酸（十八碳二烯9，12酸）； 3、亚麻酸（十八碳三烯9，12，15酸）； 4、桐油酸（十八碳三烯9，11，13酸）； 5、蓖麻油酸（12羟基十
11、八碳烯9酸）。,油度主要应用于醇酸树脂 醇酸树脂按含油多少分为短、中、长三种油度: 短油度多显示树脂的性能，长油度多显示出油的特点; 油度的意义： 表示醇酸树脂中弱极性结构的含量 ：长链脂肪酸相对于聚酯结构极性较弱； 表示醇酸树脂中柔性成分的含量 ：长链脂肪酸残基是柔性链段 , 而苯酐聚酯是刚性链段 ；,合成方法： 直接酯化、酯交换、酸酐法（具有商业价值） 酰氯法 直接酯化法：同一分子或不同分子的羧酸与羟基之间的反应 机理：羧酸不电离（自催化作用）,酯交换法（催化剂为电负性在1.01.7之间的金属盐：Ca、Mn、Zn、Cd、Pb、Sb、Co） 第一步：二元酯与过量的二元醇发生酯交换第二步：产物
12、进一步缩聚（较高温度、真空）,酸酐法 酸酐与醇进行酯化反应：,醇酸树脂合成： 醇解法、酸解法、脂肪酸法。 醇解法：将油先与甘油进行醇解，形成甘油的不完全脂肪酸酯，再与苯酐酯化制备醇酸树脂。 醇解法优点：工艺简单、易操作、腐蚀小、成本低。 醇酸树脂的工艺过程：溶剂法、熔融法。 溶剂法优点：提高酯化速度、降低反应温度和改善产品质量。 结论：醇酸树脂工业生产以醇解法和溶剂法为主。,检验指标：外观、 粘度、酸值、固含量等 固含量：指涂料含有的不挥发物的量。,溶剂,油、多元醇,多元酸、二甲苯,醇解,聚酯化,兑稀,过滤,储槽,检验,溶剂法醇解生产工艺流程：,醇酸树脂的配方设计,1、凝胶点（Pc）及工作常数
13、（K）,Pc：凝胶点时的临界反应程度； K为醇酸树脂常数，简称工作常数，一般 K 值在 1 附近，过大，醇酸树脂分子量小，过小，树脂易提前凝胶化。,树脂理论产量：等于苯二甲酸酐用量、甘油(或其他多元醇)用量、脂肪酸(或油)用量之和减去酯化时产生的水量。 则油量可由下列公式计算：以 r 表示多元醇与苯二甲酸酐的比值，根据醇酸树脂常数计算公式，有：,油当量数,苯二甲酸酐当量数,醇酐比,多元醇官能度,令配方中苯酐为1mol，即eA2=2，则有：当多元醇为甘油时，如果K=1，则：当多元醇为季戊四醇时，如果K=1，则：,例：以豆油脂肪酸、季戊四醇、苯酐为原料，设计一种长油度慢干漆、油度为62%的醇酸树脂配方，要求K=1，并计算树脂产量、理论出水量，作出树脂配方表。已知季戊四醇当量为34.5，苯酐酸当量74，不饱和脂肪酸当量为280，水分子量18。（提示：根据树脂常数K=1和油度方程计算）,解：令当量数如下：豆油脂肪酸eA1，苯酐eA2=2，季戊四醇eB1。因K=1，有解得：又根据： 油度(%)=油用量/树脂理论产量100%，得出水量=18eA1+18/2eA2=43.4,因此，树脂配方为： 豆油脂肪酸：1.413280=395.6 g 苯二甲酸酐：274=148.0 g（1mol） 季戊四醇：434.5=138.0 g 配方分析如下：,
