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1、10-10-高分子科学导论高分子科学导论- -高分高分子涂料与粘合剂子涂料与粘合剂Substrate 2Substrate 2Foundation of Coating and Adhesive粘接粘接粘接粘接（adhesionadhesion）Adhesion Adhesion is is the the tendency tendency of of certain certain dissimilar dissimilar molecules molecules to to cling cling together together due due to to attractive at
2、tractive forces. In contrast, cohesion takes place between similar molecules.forces. In contrast, cohesion takes place between similar molecules.Mechanical Mechanical adhesionadhesion: : Adhesive Adhesive materials materials fill fill the the voids voids or or pores pores of of the the surfaces surf
3、aces and and hold surfaces together by interlockinghold surfaces together by interlockingChemical adhesionChemical adhesion: Two materials may form a compound at the join.: Two materials may form a compound at the join.Dispersive Dispersive adhesionadhesion: : also also known known as as physisorpti
4、on, physisorption, two two materials materials are are held held together together by by van der Waals forces.van der Waals forces.Electrostatic Electrostatic adhesionadhesion: : Some Some conducting conducting materials materials may may pass pass electrons electrons to to form form a a difference
5、in electrical charge at the join.difference in electrical charge at the join.Diffusive adhesionDiffusive adhesion: Some materials may merge at the joint by diffusion.: Some materials may merge at the joint by diffusion.SubstrateSubstrateSubstrate 1Substrate 1AdhesiveAdhesiveCoatingCoatingFunction of
6、 the coatingDecorationDecoration制品鲜艳美观的涂装可使物品显得更加美观、起到美化环境和制品鲜艳美观的涂装可使物品显得更加美观、起到美化环境和美化生活的作用。美化生活的作用。 Function of the coatingProtectionProtection物物质质暴暴露露在在大大气气中中，受受湿湿气气、氧氧气气、COCO2 2、COCO、NHNH3 3、NONO2 2、NONO等等酸酸碱碱气气体体和和溶溶剂剂的的侵侵蚀蚀，从从而而造造成成金金属属锈锈蚀蚀、木木材材腐腐朽朽、水水泥泥风风化等破坏现象。化等破坏现象。 Function of the coatin
7、gRemarkRemark涂覆绘制在制品表面，通过图案、涂覆绘制在制品表面，通过图案、色彩等表示各种特殊信息。色彩等表示各种特殊信息。 Principle of the coatingPrinciple of the coating涂涂料料在在使使用用前前通通常常是是具具有有反反应应活活性性官官能能团团的的液液态态低低分分子子或或线线形形高高分分子化合物（溶液或熔融物）。子化合物（溶液或熔融物）。将具有流动性的涂料涂布在所保护物体表面。将具有流动性的涂料涂布在所保护物体表面。通通过过涂涂料料活活性性官官能能团团的的反反应应进进行行聚聚合合和和交交联联；也也可可以以是是溶溶剂剂挥挥发发后后聚合物
8、析出或熔融聚合物冷却后在物体表面形成一层薄膜。聚合物析出或熔融聚合物冷却后在物体表面形成一层薄膜。最最后后通通过过低低沸沸点点溶溶剂剂的的流流延延和和挥挥发发或或熔熔融融聚聚合合物物的的冷冷却却就就形形成成了了一一层均匀、致密和美观的涂料保护层。层均匀、致密和美观的涂料保护层。 History of the coating天然树脂（天然树脂（natural resin）阶段）阶段即主要以天然油脂、大漆、虫胶等天然树脂或改性的天然树脂为原料制成的溶剂性涂料和天然树脂涂料。天然树脂的特点是原料易得，制备工艺简单，但涂料的性能和用途都很有限。用于涂料的天然树脂俗称大漆，是我国著名特产，又有“国漆”之
9、称。从漆树上采割下来的汁液称为毛生漆或原桶漆，用白布滤去杂质称为生漆，即可直接涂饰家具及其他制品。也可将生漆进行精制或改性处理制得具有多种性能的天然漆。 History of the coating Chinese Lacquer生漆含有多种化学成分其主要成分及含量一般为：漆酚4070、漆酶含氮物10、树胶汁约为10、水分15-40。 Natural resin using for coatingpitchpitchbeeswaxbeeswaxgum arabicgum arabicGrease-pigment coating system来源于天然动植物油脂中的不饱和脂肪酸在氧气存在下可发生
10、聚合和交联反应。可用于涂料的天然动植物油包括：亚麻籽油、大豆油、红花油、桐油以及鲱鱼油等。这类涂料包括清漆（不饱和脂肪酸）、稀释剂（溶剂）、无机颜料（金属氧化物或盐）。OHOOHOoleic acidlinoleic acidOHOlinolenic acidSynthetic resin上上世世纪纪 50 50 年年代代后后，随随着着石石油油化化工工业业的的飞飞速速发发展展，特特别别是是高高分分子子科科学学的的发发展展，以以石石油油化化工工产产品品为为原原料料的的合合成成树树脂脂品品种种日日渐渐增增多多和和成成熟，涂料的发展也进入了以合成树脂为主要原料的发展阶段。熟，涂料的发展也进入了以合成
11、树脂为主要原料的发展阶段。这这个个阶阶段段的的特特点点是是原原料料来来源源丰丰富富、价价格格低低廉廉、性性能能也也有有很很大大提提高高，基基本本上上可可以以满满足足各各种种不不同同用用途途的的需需要要，但但这这时时的的涂涂料料仍仍以以溶溶剂性涂料为主。剂性涂料为主。 Classify of the coatingClassify of the coating涂料品种繁多，仅目前在我国市面上销售的品种就超过了涂料品种繁多，仅目前在我国市面上销售的品种就超过了10001000种。种。按有无颜料可分为：清漆按有无颜料可分为：清漆 (Varnish paint)(Varnish paint) 和色漆和
12、色漆 (pigmented (pigmented paint)paint)；按形态可分为：水性涂料按形态可分为：水性涂料 (water paint)(water paint)、溶剂型涂料、溶剂型涂料 (solvent (solvent coating)coating)、粉末涂料、粉末涂料 (powder coating)(powder coating)、高固体分涂料、高固体分涂料 (high solid (high solid coating)coating)、无溶剂涂料、无溶剂涂料 (solventless coating)(solventless coating)。按用途可分为：汽车漆按用
13、途可分为：汽车漆 (automobile paint)(automobile paint)、建筑漆、建筑漆 (construction (construction paint)paint)、木器漆、木器漆 (carpentry paint) (carpentry paint) 等等按施工方法可分为：喷漆按施工方法可分为：喷漆 (spray paint)(spray paint)、浸漆、浸漆 (soaking paint)(soaking paint)、烘、烘漆漆 (baking paint)(baking paint) 等等按效果可分为：绝缘漆按效果可分为：绝缘漆 (insulated pai
14、nt)(insulated paint)、防锈漆、防锈漆 (antirust (antirust paint)paint)、防污漆防污漆 (antifouling paint)(antifouling paint) 等等。等等。即使对同一类涂料品种，其性能和用途也各不相同即使对同一类涂料品种，其性能和用途也各不相同。 Composition of the CoatingComposition of the CoatingPigmentDryingoil(Catalyst)OilPolymerDryingoil(additives)OilVarnishPigmentPolymerDryingoi
15、l(additives)EnamelPigmentPolymerLacquerPolymeremulsion(inwater)Pigment(additives)Latex涂料成膜物油脂天然或合成的树脂不挥发活性稀释剂溶剂有机溶剂或水颜料、填料助剂 Film forming materialFilm forming material成膜物又称为粘接剂或基料，它是涂料中的连续相，也是最主要的成分。成膜物一般成膜物又称为粘接剂或基料，它是涂料中的连续相，也是最主要的成分。成膜物一般为有机物，可以是单体、低聚物也可以是高聚物，但涂布成膜后均形成聚合物膜。为有机物，可以是单体、低聚物也可以是高聚物，但
16、涂布成膜后均形成聚合物膜。早期涂料的成膜物质以油脂为主。早期涂料的成膜物质以油脂为主。目前在涂料领域常用的成膜物质为合成树脂，主要包括：目前在涂料领域常用的成膜物质为合成树脂，主要包括：醇酸树脂醇酸树脂 ( (alkyd resinalkyd resin) ) 和聚酯和聚酯树脂树脂 (polyester resin)(polyester resin)酚醛树脂酚醛树脂 (phenolic resin)(phenolic resin)氨基树脂氨基树脂 (amino resin)(amino resin)环氧树脂环氧树脂 (epoxy resin)(epoxy resin)聚氨酯树脂聚氨酯树脂 (p
17、olyurethane resin)(polyurethane resin)丙烯酸树脂丙烯酸树脂 (acrylic resin)(acrylic resin)其它用作涂料的合成树脂还包括：有机硅其它用作涂料的合成树脂还包括：有机硅 (organosilicon)(organosilicon)、氯化橡胶、氯化橡胶 (chlorinated (chlorinated rubber)rubber)、烃类树脂、烃类树脂 (hydrocarbon resin)(hydrocarbon resin)、氟树脂、氟树脂 (fluoro resin)(fluoro resin)等等。等等。 Mechanism
18、of film formingMechanism of film forming具有流动性具有流动性的液体涂料的液体涂料涂布在物体表面涂布在物体表面后形成湿膜后形成湿膜物理成膜溶剂或分散介质挥发纤维素漆、丙烯酸纤维素漆、丙烯酸漆、沥青漆等漆、沥青漆等分散型涂料、粉末涂料分散型涂料、粉末涂料化学成膜聚合物粒子凝聚氧化反应自由基聚合天然树脂、天然树脂、醇酸树脂醇酸树脂酚醛树脂、环氧树脂酚醛树脂、环氧树脂引发剂不饱和聚酯不饱和聚酯能量引发烯类和炔类单体烯类和炔类单体逐步聚合缩聚氨基树脂、氨基树脂、醇酸树脂醇酸树脂聚氨酯、环氧树脂聚氨酯、环氧树脂氢转移交联剂催化型聚氨酯催化型聚氨酯 Proceedin
19、g of CoatingProceeding of Coating使用前使用前腻子腻子底漆底漆面漆面漆使用后使用后 Environmental benign CoatingEnvironmental benign Coating随着世界经济的发展和人们生活品质的不断提高，保护环境和节约随着世界经济的发展和人们生活品质的不断提高，保护环境和节约能源越来越受到重视。能源越来越受到重视。环保涂料的环保涂料的4E 4E 原则：原则：“ “EconomyEconomy”, ”, “ “EfficiencyEfficiency”, ”, “ “EnvironmentEnvironment” ”，“ “En
20、ergy conservationEnergy conservation” ”对于传统合成树脂型涂料，通常采用易挥发的有机溶剂，因此对于对于传统合成树脂型涂料，通常采用易挥发的有机溶剂，因此对于环境和人身健康都带来很大的潜在危害。环境和人身健康都带来很大的潜在危害。世界各国也纷纷出台相应法规，限制涂料世界各国也纷纷出台相应法规，限制涂料“ “VOC”VOC”值也就是挥发性值也就是挥发性有机物的排放量，这也使得环保型涂料得到了长足发展。有机物的排放量，这也使得环保型涂料得到了长足发展。Water paint Water paint 水性涂料指以水为主要溶剂或分散介质，其最大优点在于大大降低了有机
21、溶剂的用量或消除了有机溶剂的存在水性涂料更加复合环保要求，施工安全，不可燃、无毒性、无异味，是传统涂料最好的替代品之一。水稀释型水分散型乳液聚合水挥发涂装固化剂、交联剂H2OOrganic solventemulsionFilm forming materialLatex (water) paint Latex (water) paint 乳胶漆实际上就是颜料和聚合物的水分散体系（乳液）的混合物。乳胶漆实际上就是颜料和聚合物的水分散体系（乳液）的混合物。为了便于成膜和加工，乳胶漆中通常还加入了分散剂、增稠剂等助为了便于成膜和加工，乳胶漆中通常还加入了分散剂、增稠剂等助剂。剂。乳胶漆目前已广泛应
22、用于建筑内外的装饰中。乳胶漆目前已广泛应用于建筑内外的装饰中。High-solid coating High-solid coating 高固体分涂料实际就是低挥发分涂料，这种涂料与粉末涂料等不同高固体分涂料实际就是低挥发分涂料，这种涂料与粉末涂料等不同的是仍含有少量溶剂（固体分比例一般高于的是仍含有少量溶剂（固体分比例一般高于70%70%）。）。高固体分涂料具有涂膜丰满、一次涂装可得到厚涂层；溶剂少，储高固体分涂料具有涂膜丰满、一次涂装可得到厚涂层；溶剂少，储存运输方便、环境污染小。存运输方便、环境污染小。高固体涂料的涂装技术相对较为简便，与溶剂分散型涂料类似，因高固体涂料的涂装技术相对较为
23、简便，与溶剂分散型涂料类似，因此不必对设备进行专门的改造，在性能上也与溶剂分散型涂料接近此不必对设备进行专门的改造，在性能上也与溶剂分散型涂料接近甚至更好。甚至更好。加热Powder coating Powder coating 粉末涂料作为无溶剂涂料，在涂装过程中没有溶剂的挥发，适合粉末涂料作为无溶剂涂料，在涂装过程中没有溶剂的挥发，适合于环境保护的要求，不使用有机溶剂，在生产和施工时较为安全。于环境保护的要求，不使用有机溶剂，在生产和施工时较为安全。 粉末涂料粘合剂树脂颜料助剂热固性热塑性粉化固化冷却涂覆涂装Powder coating Powder coating Radiation c
24、urable coatingRadiation curable coating辐射固化涂料是通过辐射能量引发液态的不饱和低聚物或单体的聚合辐射固化涂料是通过辐射能量引发液态的不饱和低聚物或单体的聚合与交联，从而得到高分子涂装。与交联，从而得到高分子涂装。辐射固化体系主要包括：紫外光固化、电子束固化、射频固化、红外辐射固化体系主要包括：紫外光固化、电子束固化、射频固化、红外光固化、光固化、- -射线固化和微波固化。其中最主要的是紫外光固化技术，射线固化和微波固化。其中最主要的是紫外光固化技术，这是因为这一技术操作简便易行，易于控制。这是因为这一技术操作简便易行，易于控制。为了促使涂料的辐射固化为
25、了促使涂料的辐射固化通常还需加入光敏剂和光通常还需加入光敏剂和光引发剂，以便在聚合过程引发剂，以便在聚合过程中产生自由基。中产生自由基。Special functional coating传统意义的涂料是保护和装饰物体的材料，能提高被涂物的使用寿命和传统意义的涂料是保护和装饰物体的材料，能提高被涂物的使用寿命和功效。而在科学技术迅速发展的今天，涂料的意义和应用范围已被极大功效。而在科学技术迅速发展的今天，涂料的意义和应用范围已被极大地丰富和演绎。地丰富和演绎。涂料的功能已从装饰、保护逐步向具有各种特殊功能的方向发展，特种涂料的功能已从装饰、保护逐步向具有各种特殊功能的方向发展，特种功能涂料成为
26、用途最广而且不可或缺的表面材料。功能涂料成为用途最广而且不可或缺的表面材料。特种功能涂料按功能组分的不同可分为本体型和复合型两大类，前者是特种功能涂料按功能组分的不同可分为本体型和复合型两大类，前者是由树脂本体发挥功能作用；而后者是通过添加小分子的有机或无机功能由树脂本体发挥功能作用；而后者是通过添加小分子的有机或无机功能材料实现。材料实现。按照特种功能的种类包括：阻尼涂料、防污涂料、防结蜡涂料、示温涂按照特种功能的种类包括：阻尼涂料、防污涂料、防结蜡涂料、示温涂料、导电涂料、吸波涂料、烧蚀涂料、防辐射涂料等等。料、导电涂料、吸波涂料、烧蚀涂料、防辐射涂料等等。Special function
27、al coating: Special functional coating: electronic functional coatingelectronic functional coating电功能涂料包括导电涂料、绝缘涂料、印刷电路涂料、防静电涂电功能涂料包括导电涂料、绝缘涂料、印刷电路涂料、防静电涂料等。料等。Magnetic functional coatingMagnetic functional coatingOptical functional coatingOptical functional coating光功能涂料包括发光涂料、荧光涂料、变色涂料等。光功能涂料包括发光涂料
28、、荧光涂料、变色涂料等。Thermal functional coatingThermal functional coating热功能涂料包括耐热涂料、阻燃涂料、热吸收涂料、耐低温涂热功能涂料包括耐热涂料、阻燃涂料、热吸收涂料、耐低温涂料等。料等。Biologic functional coatingBiologic functional coating生物功能涂料包括防污涂料、防霉生物功能涂料包括防污涂料、防霉涂料、杀菌涂料等涂料、杀菌涂料等Foundation of the adhesive Foundation of the adhesive 胶粘剂在用料、作用等方面与涂料有很高的相似之
29、处。胶粘剂在用料、作用等方面与涂料有很高的相似之处。胶粘剂在使用前也是液态（溶液或熔融），涂覆在物体表面后，胶胶粘剂在使用前也是液态（溶液或熔融），涂覆在物体表面后，胶粘剂中的聚合物或单体发生聚合或交联，随着胶粘剂中的溶剂挥发粘剂中的聚合物或单体发生聚合或交联，随着胶粘剂中的溶剂挥发或熔融聚合物冷却后达到粘合的效果。或熔融聚合物冷却后达到粘合的效果。按胶的成分可分为：有机物胶与无机物胶；按胶的成分可分为：有机物胶与无机物胶；按胶的状态可分为：溶液、膏糊、粉末状；按胶的状态可分为：溶液、膏糊、粉末状；按固化方式可分为：溶剂挥发型、化学反应型和热熔型。按固化方式可分为：溶剂挥发型、化学反应型和热熔
30、型。Foundation of the adhesiveFoundation of the adhesive胶粘剂一般由基料、固化剂、稀释剂、增塑剂、填料、偶联剂、引胶粘剂一般由基料、固化剂、稀释剂、增塑剂、填料、偶联剂、引发剂、阻聚剂、增稠剂、稳定剂等其中的几种或多种构成。发剂、阻聚剂、增稠剂、稳定剂等其中的几种或多种构成。基料即主体高分子，是赋予胶粘剂粘性的主要成分，可分为树脂基料即主体高分子，是赋予胶粘剂粘性的主要成分，可分为树脂型和橡胶型。型和橡胶型。固化剂是促使基料从小分子化合物聚合为高分子或从线形高分子固化剂是促使基料从小分子化合物聚合为高分子或从线形高分子交联为网络状高分子的反应
31、试剂。交联为网络状高分子的反应试剂。溶剂是胶粘剂中常用的试剂，通常为低粘度、易挥发有机溶剂。溶剂是胶粘剂中常用的试剂，通常为低粘度、易挥发有机溶剂。Development of the adhesive Development of the adhesive 60006000年前的古埃及人就开始采用树年前的古埃及人就开始采用树脂粘合陶器。脂粘合陶器。常用的天然胶粘剂还包括来源于牛奶常用的天然胶粘剂还包括来源于牛奶蛋白的干酪、来源于淀粉的浆糊以蛋白的干酪、来源于淀粉的浆糊以及糖浆等。及糖浆等。Natural adhesiveNatural adhesive皮胶皮胶骨胶骨胶虫胶虫胶Developm
32、ent of the adhesiveDevelopment of the adhesiveDevelopment of the adhesiveDevelopment of the adhesive法法国国化化学学家家 Edouard Edouard Benedictus Benedictus 偶偶然然发发现现装装过过硝硝酸酸纤纤维维素素溶溶液液的的瓶瓶子子摔摔到到地地上上后后并并没没有有散散开开。由由此此利利用用硝硝酸酸纤纤维维素素为粘合剂制备了第一块安全玻璃。为粘合剂制备了第一块安全玻璃。Several important adhesiveSeveral important adhesi
33、ve环氧树脂胶粘剂环氧树脂胶粘剂是应用最广泛的一种胶粘剂，俗称是应用最广泛的一种胶粘剂，俗称“万能胶万能胶”，对，对金属和非金属都有很好的粘合效果。环氧树脂主要通过固化剂与环金属和非金属都有很好的粘合效果。环氧树脂主要通过固化剂与环氧基团发生化学反应形成三维网络结构。氧基团发生化学反应形成三维网络结构。聚氨酯胶粘剂聚氨酯胶粘剂是合成粘胶剂的重要品种，具有反应活性高、常温能是合成粘胶剂的重要品种，具有反应活性高、常温能固化、耐冲击等优异性能。固化、耐冲击等优异性能。丙烯酸酯胶粘剂丙烯酸酯胶粘剂聚合方式多样，在多种条件下均能作用具有耐水性、聚合方式多样，在多种条件下均能作用具有耐水性、耐候性、耐腐
34、蚀性、臭味小、与颜料粘合性好等优点。耐候性、耐腐蚀性、臭味小、与颜料粘合性好等优点。醋酸乙烯酯粘合剂醋酸乙烯酯粘合剂又称热熔胶，具有粘附力强、胶层有韧性、耐候又称热熔胶，具有粘附力强、胶层有韧性、耐候性好等优点，其作用方式是聚合物的熔融后冷却。性好等优点，其作用方式是聚合物的熔融后冷却。Several important adhesiveSeveral important adhesive酚醛树脂胶粘剂酚醛树脂胶粘剂有良好的耐热、耐化学腐蚀等性能，但固化后胶层有良好的耐热、耐化学腐蚀等性能，但固化后胶层是脆性的。需加温加压固化，常用其他高分子化合物来改善性能，是脆性的。需加温加压固化，常用其他
35、高分子化合物来改善性能，方可扩大应用。方可扩大应用。氯丁橡胶胶粘剂氯丁橡胶胶粘剂具有极性大、分子内聚力大、粘接性好等优点。具有极性大、分子内聚力大、粘接性好等优点。有机硅胶粘剂有机硅胶粘剂指以硅树脂或硅橡胶为基料的胶粘剂。具有独特的耐指以硅树脂或硅橡胶为基料的胶粘剂。具有独特的耐热和耐低温性，化学稳定性高、透气有弹性可以在较宽的温度范围热和耐低温性，化学稳定性高、透气有弹性可以在较宽的温度范围内作用。内作用。淀粉胶粘剂淀粉胶粘剂是将淀粉加热和水糊化后形成的半透明粘稠的胶体状物是将淀粉加热和水糊化后形成的半透明粘稠的胶体状物质，具有绿色环保的优点。质，具有绿色环保的优点。Common adhes
36、iveCommon adhesiveApplication of adhesiveApplication of adhesiveSpecial functional adhesiveSpecial functional adhesive导热胶导热胶 防水胶防水胶 导电胶导电胶 耐高温胶耐高温胶Summary涂料的定义、分类与简介涂料的定义、分类与简介 合成树脂涂料合成树脂涂料 水性涂料水性涂料 高固分涂料与粉末涂料高固分涂料与粉末涂料 功能性涂料功能性涂料 粘合剂的定义、分类与简介粘合剂的定义、分类与简介常用粘合剂常用粘合剂粘合剂的发展粘合剂的发展 粘合剂的应用粘合剂的应用结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！43
