涂料配方与产品

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1、涂料专题之 涂料配方与产品,内容,1. 涂料概述回顾。 2. 涂料配方原料选用原则。 3. 涂料品种与性能。,涂料是一种流动态物质，通过简单施工方法，并经干燥或固化，在物体表面牢固覆盖一层均匀的薄膜，这样的流动态物质称为涂料。 涂料可以是液态或粉末状态。 简单施工方法主要指刷涂、淋涂、浸涂、喷涂等，形成的薄膜又叫涂层。 用来对被涂物体表面起装饰与保护作用。,一.涂料作用,1. 保护作用 金属材料，尤其是钢铁，容易受到环境中腐蚀性介质、水分和空气中氧的侵蚀和腐蚀；木材易受潮气、微生物的作用而腐烂；塑料会受光和热的作用而降解；混凝土易风化或受化学品的侵蚀，因此材料需要用涂层来保护。,2. 装饰作用

2、 用色彩来装饰我们的环境，是人类的天性，并伴随着人类及其社会整个发展过程。 由于涂料很容易配出成千上百种颜色，色彩丰富；涂层既可以做到平滑光亮，也可以做出各种立体质感的效果。,3. 标志作用,标志作用是利用色彩的明度和反差强烈的特性，引起人们警觉，避免危险事故发生，保障人们的安全。 有些公共设施，如医院、消防车、救护车、邮局等，也常用色彩来标示，方便人们辨别。,4. 特殊作用,（1）力学功能：耐磨涂料、润滑涂料等； （2）热功能：耐高温涂料、阻燃涂料等； （3）电磁学功能：导电涂料、防静电涂料等； （4）光学功能：发光涂料、荧光涂料等； （5）生物功能：防污涂料、防霉涂料等； （6）化学功能：

3、耐酸、碱等化学介质涂料。,20世纪涂料和涂装技术的发展过程,二. 涂料分类,（1）按涂料形态分类：溶剂型涂料、高固体分涂料、无溶剂型涂料、水性涂料、粉末涂料等。 （2）按涂料用途分类：建筑涂料、工业涂料和维护涂料。 （3）按成膜工序分类：底漆、腻子、中涂、面漆、罩光漆等。,（4）按涂膜功能分类：防锈漆、防腐漆、绝缘漆、耐高温涂料、导电涂料等。 （5）按成膜机理分类：转化型涂料和非转化型涂料。 非转化型涂料是热塑性涂料，包括挥发性涂料、热塑性粉末涂料、乳胶漆等； 转化型涂料包括气干性涂料、固化剂固化涂料、辐射固化涂料等。,（6）按成膜物质分类： 根据原化工部颁布的涂料按主要成膜物质分类的方法，共

4、分成18类，其中第18类为涂料用辅助材料。,涂料类别与代号,辅助材料分类,三. 涂料组成 涂料由主要成膜物质(即基料)、次要成膜物质和辅助成膜物质组成。 主要成膜物质是自身能形成致密涂膜的物质，是涂料中不可缺少的成分，涂膜的性质主要由它所决定，又称为基料。,次要成膜物质：自身不能形成完整涂膜的物质，但能与主要成膜物质一起参与成膜，赋予涂膜色彩或某种功能，也能改变涂膜的物理力学性能。 次要成膜物质包括颜料、填料、功能性材料添加剂。 辅助成膜物质包括溶剂、稀释剂和助剂。,转化型基料在成膜之前处于未聚合或部分聚合的状态，施涂之后，通过化学(聚合)反应而形成固态的涂膜，如油脂和油基树脂、醇酸树脂、氨基

5、树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂及有机硅树脂等。,非转化型基料是分子量较高的聚合物，可以溶解在溶剂中或分散在分散介质中，施涂之后，溶剂或分散介质挥发，基料就在底材上形成连续而均匀的涂膜。 非转化型涂料大多为挥发型涂料。,纤维素酯类或醚类、氯化橡胶、乙烯类树脂(包括聚氯乙烯、过氯乙烯、氯乙烯醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇缩丁醛等)、丙烯酸酯类树脂、沥青等都是非转化型基料。,主要成膜物质是液体涂料中决定漆膜性能的主要成分，是一些涂于制品表面能够干结成膜的材料。可以作为涂料成膜物质的主要原料，早年是用植物油（桐油、亚麻油、豆油等），近年主要是用合成树脂（醇酸树脂、聚氨酯、不饱和聚酯等）。,（一）、植物

6、油,植物油的主要成分为甘油三脂肪酸酯。 植物油中不饱和脂肪酸的含量越多，不饱和脂肪酸中所含双键数越多，活化能力越强，成膜就越快，干性越好。,根据植物油所含不饱和酸的双键数量可分为干性油、半干性油与不干性油三类。,干性油：,分子中平均双键数6个以上，碘值在140g以上。 这类油具有较好的干燥性能，干后的涂膜不软化。 如桐油、梓油、亚麻油、苏籽油等。,半干性油：,分子中平均双键数在46个之间， 碘值在100140g以上。 干燥成膜速度较干性油慢 。 如豆油、葵花油、棉子油等。,不干性油：,分子中平均双键数在4个以下，碘值在100g以下。 这类油在空气中不能自行干燥，因此不能直接作成膜物质，一般用于

7、制造合成树脂及增塑剂，如蓖麻油、椰子油等。有的不干性油可经化学改性而转变成干性油，如蓖麻油可经脱水而转变成干性油，即脱水蓖麻油。,（二）、树脂,涂料的性能主要由基料决定，包括（半）干性油、天然树脂、人造树脂与合成树脂等。 天然树脂有松香、沥青、阿拉伯树胶等。 人造树脂是对天然高分子化合物加工制得的，如硝化纤维素、醋酸纤维素、各种松香衍生物等。,由植物油、天然树脂和人造树脂调配的涂料，施工性能和应用性能均有局限性，只能作低档涂料使用。 合成树脂相对分子质量低，赋予涂料良好的涂布性能。转化型涂料树脂可以通过交联固化形成更高相对分子质量而赋予良好的应用性能。,由于合成树脂结构的多样性，可满足不同施工

8、和应用要求。合成树脂可引入羟基、羧基、氨基、环氧基、异氰酸酯基及不饱和基团，改善涂膜交联固化性能；合成树脂之间基本都有很好的相容性，可增强涂膜某方面的应用性能。 总之，合成树脂本身具有良好的性能，有更广阔的应用领域。,适于作为涂料的合成树脂，应具有如下性能： （1）易于涂饰； （2）干燥速度快； （3）尽可能减少涂饰次数，并能形成所要求的涂膜； （4）与基材附着性好，并且涂膜坚韧；,（5）对颜料的分散性好，涂料的贮存稳定性好； （6）涂膜光泽性好，鲜明，保色性好； （7）耐久性、耐候性优良，不易受污染； （8）耐水性、耐药品性好。,颜料是不溶于涂料基料或溶剂中的粉末状固体物质，有增加色彩、遮盖

9、力、耐久性、机械强度和对金属底材的防腐性的作用。,（三）、颜料,根据颜料在涂料中的不同作用，可分为防锈颜料、体质颜料和着色颜料等三大类。 防锈颜料和体质颜料基本上是无机的，着色颜料中，有机颜料拥有更多的优点而得到较多应用。,1. 颜料的特性, 遮盖力：是指色漆涂膜中的颜料能够遮盖被涂饰表面，使其不露底色的能力。遮盖力对制造色漆是个重要的经济指标，选用遮盖力强的颜料，使色漆中颜料用量虽少，却可达到覆盖底层的能力。 它的数值是单位面积物体表面的底色被完全遮盖时所需颜料质量。（g/m2）,颜料遮盖力与下列因素有关：,颜料的吸光性：颜料的吸光能力强，遮盖力就高。 如炭黑，入射光几乎能全部被吸收。用很少

10、量颜料就 能遮盖住底色。 颜料与基料的折射率差别：如果颜料的折射率大于基 料，遮盖力好。（树脂的折射率均小于1.55） 无机颜料的折射率大，如钛白（2.72）、铁红（3.6）， 遮盖力好。,着色力：是某种颜料和另一种颜料混合后形成颜色强弱的能力。着色力是控制颜料质量的一个重要指标。决定颜料着色力的主要因素是颜料的分散度。分散得越好，着色力越强。色漆的着色力随着漆的研磨细度增大而增强。 着色力与遮盖力没有直接关系。 例如透明颜料着色力很强，但遮盖力却很低。, 吸油量:100g颜料，逐滴加入精制亚麻油，并用刮刀仔细压研至颜料由松散状态正好转变成团状粘联体时油的质量，为该颜料的吸油量。 另一种测量方

11、法是在烧杯中，用玻璃棒搅拌到能挂在玻璃棒上往下滴的糊状的耗油量作为吸油量。 油除了用于填充颜料粒子间隙外，还在颗粒表面形成一层吸附层。,2. 体质颜料,指那些不具有着色力与遮盖力的无色粉状物质。 不能给漆膜添加色彩，能改善涂料的流动性及涂膜的物理力学性能，可降低涂料的成本，故又称填料。 常用的品种有碳酸钙与滑石粉等。,碳酸钙（CaCO3）：重质碳酸钙和轻质碳酸钙。 重质碳酸钙（大白粉）：天然石灰石粉末，细度和颜色不如轻质碳酸钙。 轻质碳酸钙（沉淀碳酸钙）：由人工加工制成。质量纯、颗粒细、体质轻，遮盖力和着色力也高。,滑石粉（3MgO 4SiO2 H2O）：天然水合硅酸镁矿粉。 系天然矿石经加工

12、磨细而得，质地轻而滑腻，能防止颜料的沉降，可用在底漆和面漆中增加防护性、耐磨性。可作消光剂。,3. 着色颜料,具有一定着色力与遮盖力，在色漆中主要起着色与遮盖作用的一些颜料。,（1）白色颜料,钛白粉（TiO2）：由于高折射率，是白色颜料中着色力与遮盖力最强的一种，白度纯白，具有很高的着色力与遮盖力， 锌钡白（ZnSBaSO4 ）：又称立德粉，是硫化锌和硫酸钡的混合物，折射率约为2，遮盖力仅次于钛白粉，但耐酸与耐光性差，多用于室。,（2）黑色颜料,炭黑：炭黑的主要成分是碳，由碳氢化合物经高度炭化而制成。是最细、着色力与遮盖力最好的颜料。耐光性，对酸、碱等化学药品及高温作用都很稳定，吸油量较高。

13、铁黑（Fe3O4）：带有永久磁性，遮盖力和着色力均良好。,（3）红色颜料,氧化铁红（Fe2O3） ：也称铁红。天然氧化铁红颜色为橘红至深棕色，多用于廉价涂料作着色剂。合成氧化铁红纯度高，着色力很高，应用广泛。铁红耐热、耐碱性好，不耐强酸。能吸收紫外线，赋予涂膜良好耐光性，遮盖力仅次于炭黑。,甲苯胺红：偶氮类有机颜料。色泽鲜艳，遮盖力好。 耐光、耐水、耐油性好，易溶于芳烃溶剂，耐溶剂性 差。,（4）黄色颜料,铅铬黄（PbCrO4）：也称铬黄，其主要成分是铬酸铅，颜色因制造条件与成分之不同介于柠檬色与深黄色之间。铬黄具有较高的遮盖力、着色力，遇H2S气体颜色会变暗。是底漆、面漆应用较多的一种黄色颜

14、料。,（四）溶剂,在涂料的生产和施工中，合理地选择溶剂十分重要，它直接影响涂料的贮存稳定性、施工性和涂膜质量。 溶剂的主要作用：溶解或稀释固体或高粘度的成膜物质，使其成为有适宜粘度的液体，便于施工。溶剂在液体涂料中占有很大比例，一般在50%以上。,1. 选用原则,（1）赋予涂料适当的黏度； （2）有一定的挥发速度，与涂膜的干燥性相适宜； （3）能增加涂料对物体表面的润湿性，赋予涂膜良好的附着力； （4）考虑安全性和经济性。,2. 溶解能力,衡量相容性或溶解性能最普遍的方法是测定两者的溶解度参数。溶解度参数等于内聚能密度的平方根。,式中 E内聚能； V摩尔体积；HV摩尔汽化热； R气体常数；T绝

15、对温度。,高分子之间的相容或发生扩散作用的必要热力学条件是自由能的降低，即,G越趋向负值，越有利于相容。 如两种物质的溶解度参数分别为1和2 ，当1=2时，H= 0，表明两者混合时并不吸收热量，相容性很好；,当1- 2值很大时，H必然很大，若令二者相 容，就要吸收很大热量，只有温度T在很高时才有可能； 1- 2或H大到一定程度，以致即使T很高， G还是正值，表明两种高分子不相容。,溶剂对聚合物的溶解，有以下判断标准， 即 =1- 2 = 2.0作为聚合物耐溶剂性的划分界限。一般分为三个等级： 2.5，耐溶剂； = 1.7 2.5，有轻微溶胀作用； 1.7，不耐溶剂。 作为涂料用溶剂， 常以 1

16、作为良溶剂判断标准。,例1：聚氯乙烯p = 9.7，环己酮1 = 9.9， 甲醇2 =14.5，辛烷3 = 7.6，试问哪种溶剂可作 聚氯乙烯的良溶剂？,混合溶剂,现代涂料用合成树脂的溶度参数多数在 = 9 11范围内，酯、酮类溶剂是它们的良溶剂，但价格较贵。 醇类溶剂 12，有一定的助溶作用，为溶剂。 非极性烃类溶剂 9，为不良溶剂，但成本较低。,若将多种溶剂混合，混合溶剂的溶度参数可按下式计算：,浑 = ii（i =1 n） 式中：i 第 i 种溶剂的溶度参数； i 第 i 种溶剂的体积分数。,利用这个加和公式，可以将值很大的助溶剂与值 较小的廉价烃类溶剂混合，使混合溶剂的溶度参数落在 = 911范围内。该混合溶剂是合成树脂的良好稀释 剂。,例2：已知聚氨酯的p = 10.3，试问能否用二甲苯和 -内丁酯来溶解它？,3.溶剂挥发性,溶剂挥发速度决定着涂层的干燥速度。影响涂膜的形成质量。挥发速度太快，涂料流平性差；挥发速度太慢，易产生流挂。 E =,