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1、涂料配方基本原理,涂料在储存过程中，必须在相当长的时间内保持稳定，也就是说涂料中的组分彼此间不能发生化学反应。,1.涂料的固化机理,涂料一旦施工于物件表面之后，当然必须会硬干，但是某些涂料施工后在一定条件下并不干燥，这就说明涂料的干燥过程并不单靠涂料中液体的挥发，而是按照一定的干燥机理进行的。,1.涂料的固化机理,只靠涂料中液体（溶剂或分散相）的蒸发而得到干硬涂膜的干燥过程称为物理机理干燥。,1、物理机理干燥,在物理机理干燥的涂料中，聚合物在制成涂料时已有足够大的分子量，当它失去溶剂之后就相当硬而不粘了，在干燥过程中，聚合物不发生反应。,1、物理机理干燥,在物理机理干燥的涂料中，作涂料的成膜物
2、质是交联后的聚合物，其不能溶解在溶剂中的，所以利用物理机理干燥的涂料具有一定的缺陷。,2、化学机理干燥,为了得到交联化的涂膜，将线型或轻度支链化的聚合物，甚至用简单的低分子化合物配制成涂料，待涂料施工后再使它发生交联反应，成为交联化的聚合物。,2、化学机理干燥,交联反应大致有下述两类,（1）涂料与空气交联固化氧气：能与干性植物油和其它不饱和化合物反应，而产生游离基并引起聚合反应。,（1）涂料与空气交联固化 水：能与异氰酸酯发生缩聚反应。,R-NCO+H2O R-NHCOOH R-NH2+CO2 R-NCO+RNH2 R-NHCONH-R,通过这两种反应都能得到交联的涂膜，在这两种情况下，空气都
3、被利用来作为一种反应性组分。,因此，涂料在储存期间，涂料罐的盖子必须紧紧盖住，而使涂料与空气隔绝，否则，涂料表面就会形成一层漆皮。,（1）涂料与空气交联固化,漆皮有时会将下面的涂料封住，隔绝涂料与空气进一步反应，但漆皮往往都是透气的，这样交联反应就会扩展到整个罐涂料，使涂料互相交联，形成冻胶。,（1）涂料与空气交联固化,涂料在储存期间必须保持稳定！双组分包装涂料法：聚氨酯双组分涂料靠异氰酸基与羟基的化学反应，交联固化形成聚氨酯漆膜。,（2）涂料组分之间交联固化：,选用在常温下涂料组分之间互不发生反应，只是在高温下或受到辐射时才发生反应的组分。,（2）涂料组分之间交联固化：,2、化学机理干燥,如
4、紫外光固化涂料是一种单组分、无溶剂的涂料，涂覆时接受紫外光的照射，液体涂料将会在零点几秒到几十秒的时间内固化成膜。,（2）涂料组分之间交联固化：,早期涂料工业普遍采用颜基比（颜料与基料的质量比）描述涂料配方中的颜料含量。很多情况下，可根据颜基比制定涂料配方，表征涂料的性能。,2.颜料体积浓度,面漆颜基比:（0.250.9）：1.0底漆颜基比：(2.04.0)：1.0室外乳胶漆颜基比：(2.04.0)：1.0室内乳胶漆颜基比:(4.07.0)：1.0,1、颜基比,要求具有高光泽、高耐久性的涂料，不宜采用高颜基比的配方，特种涂料或功能涂料则需要根据实际情况采用合适的颜基比。,1、颜基比,由于涂料中
5、所使用的各种颜料、填料和基料的密度相差甚远，颜料体积浓度更能科学反映涂料的性能，在科学研究和实际生产中，成为制定和描述涂料配方的参数。,2.颜料体积浓度,2.颜料体积浓度,2、颜料体积浓度（PVC）,在颜料和基料的总体积中，既干膜体积中，颜料所占的体积分数，称为颜料体积浓度。,PVC数学表达式：,2.颜料体积浓度,2、颜料体积浓度（PVC）,当基料逐渐加入到颜料中时，基料被颜料粒子的表面所吸附，同时颜料粒子表面空隙中的空气逐渐被基料所取代。,3、临界颜料体积浓度（CPVC）,随着基料的不断加入，颜料粒子空隙不断减少，当基料完全覆盖颜料粒子表面，且恰好填满全部空隙时的颜料体积浓度，定义为临界颜料
6、体积浓度。,3、临界颜料体积浓度（CPVC）,CPVC与颜料的吸油值有关。吸油值：一定质量的干颜料形成颜料糊时所需的精亚麻仁油的量称为颜料的吸油值，该值反映了颜料的润湿特性，用 表示，单位为g/100g。,颜料的吸油值与颜料对亚麻仁油的吸附、润湿、毛细作用，以及颜料的粒度、形状、表面积、粒子堆砌方式、粒子的结构与质地等性质有关。,3、临界颜料体积浓度（CPVC）,3、涂膜性能与CPVC的关系,颜料体积浓度在CPVC附近变化时，漆膜的性质将发生突变，因此，CPVC是涂料性能的一项重要表征，也是进行涂料配方设计的重要依据。,流变学是研究流体流动和变形的科学。涂料的流变性能对涂料的生产、贮存、施工和
7、成膜有很大的影响，最终会影响涂膜性能。,3.涂料流变学,涂料的流变性能与涂料在不同条件下的粘度有关。,1、粘度,3.涂料流变学,设面积为A、距离为d 的两层液体，在剪切力F 的作用下以一定的速度差d 作平行流动，单位面积所受的力（F/A）称为剪切力。,1、粘度,速度梯度（d/d）称为剪切速率D，剪切力与剪切速率的比值（/D）称为粘度，是液体抵制流动的量度。,粘度不随剪切速率变化的流体称为牛顿流体，粘度随剪切速率变化的流体称为非牛顿流动。涂料大都为非牛顿流体。,1、粘度,影响涂料粘度的主要因素有温度、聚合物浓度，分子量大小及其分布，溶剂粘度等。,2、粘度的影响因素,3.涂料流变学,溶液的粘度随温
8、度升高而降低，其关系可用下式表示：,2、粘度的影响因素,3.涂料流变学,涂料的粘度与聚合物的浓度之间的关系：,式中,为相对粘度，w 为溶质的质量分数，Ka和kb为常数。,2、粘度的影响因素,涂料在制备、贮存、施工和成膜阶段经受不同的剪切速率的作用。分散过程中：搅拌下的剪切速率约为103104s-1，而器壁经受到的剪切速率只有110s-1，,3、涂料流动特征,物料放出后：剪切速率可立即下降到10-3-0.5s-1的范围，颜料有可能沉降下来。在施工中：刷涂、喷涂或辊涂的剪切速率至少在103 s-1以上，甚至达到105 s-1。,施工后：剪切速率立即下降到 1 s-1以下，为此涂料总被设计和配制成非
9、牛顿流体，以满足性能要求。,3、涂料流动特征,3.涂料流变学,三种典型涂料的剪切速率与粘度的关系：,涂料1的配方不合理，它在施工时粘度过低，施工后粘度过高，导致流平性较差。,涂料2较合理，低剪切速率下该涂料的粘度较高，保证涂料有较好的贮存稳定性以及施工后的流平性，不致产生过多的流挂。,高剪切区，该涂料的粘度较低，从而确保涂料有较好的施工性能。,涂料3的配方也不合理，施工时粘度过高，会产生刷涂拖带现象；施工后粘度过低，从而产生过多的流挂。,高剪切速率区：涂料的流动行为主要受基料、溶剂和颜料的影响；在低剪切速率区：涂料的流动行为主要由流变剂，颜料的絮凝性质和基料的胶体性质所决定。,3、涂料流动特征
10、,当涂料施工后：不可避免地产生条痕，如果流平很快，条痕就能够消失。当涂料在垂直与底材表面上施工时，由于重力的作用，涂料会向下流动，过度的向下流动会造成涂料的流挂。,3、涂料流动特征,降低涂料的粘度：有助于流平，却也加速流挂；增加涂层的粘度：有助于避免流挂，却又导致流平。,3、涂料流动特征,涂料具有最好的流平性和最低的流挂性是我们所希望的，目前的研究表明，只有具有合理屈服值的假塑性涂料体系，才能同时满足上述要求。,3、涂料流动特征,1、流挂涂料涂装于垂直物体表面，在涂膜形成过程中湿膜受到重力的影响朝下流动，形成不均匀的涂膜，称为流挂。,4.涂膜病态防治,1、流挂要防止流挂病态的发生，最重要的是要
11、控制在刷涂剪切速率下的涂料粘度，另外，所用溶剂的品种也是重要的因素，因为它影响着粘度的变化。,1、流挂在采用喷涂方法施工时，涂膜厚度要掌握好，喷涂过厚或溶剂挥发速率过慢，也会造成流挂。,4.涂膜病态防治,1、流挂另外，底材及底层表面状态，以及施工涂装方法和大气的环境条件等也会导致流挂的产生。,4.涂膜病态防治,2、刷痕、滚筒痕涂料采用刷涂或滚涂方法施工时，涂膜表面干燥后，产生未能流平的痕迹称为“刷痕”或“滚筒痕”，它明显地影响了涂膜的外观。,2、刷痕、滚筒痕预防措施：控制涂料质量，调整施工粘度及环境条件，必要时可添加少量高沸点溶剂或者流平剂。,4.涂膜病态防治,3、桔皮湿膜未能充分流动形成的似
12、桔皮状的痕迹。施工粘度较高，烘干前的闪蒸时间不当，稀释剂的质量，底材的温度等均会导致涂膜桔皮病态的产生。,3、桔皮预防措施：主要是添加适量挥发速度较慢的溶剂，以延长湿膜的流动时间使之有足够时间流平，加入适量流平剂也能减轻涂膜桔皮病态。,4、起 粒起粒：涂装后漆膜表面出现不规则块状物质总称。,4.涂膜病态防治,4、起 粒主要原因：颜料分散不良、基料中有不溶聚合物软颗粒或析出不溶金属盐、溶剂挥发过程中聚合物沉淀、小块漆皮被分散混合在漆中等。,4、起 粒预防措施：必须注意颜料充分分散、溶剂合理设计、涂料的净化及施工场所环境的的洁净度。,4.涂膜病态防治,5、缩 孔缩孔也是涂膜因流平性不良出现的病态之
13、一，产生缩孔的主要原因是湿膜上下部分表面张力不同。,4.涂膜病态防治,5、缩 孔实际应用时，可以采取加入适宜的流平助剂或低表面张力溶剂来加以解决，此外，还应注意提高底材的可润湿性。,6、泛 白泛白（变白）现象：常发生在挥发型涂料涂装中，是涂装后溶剂迅速挥发过程中出现的一种不透明的白色膜的情况，,6、泛 白泛白：由于溶剂迅速挥发吸收大量热量，导致正在干燥的涂膜邻近的水分凝结在涂膜上面的缘故，有时溶剂含水也会引起泛白，一般来说，溶剂的挥发性越高，漆膜变白的倾向越大。,6、泛 白预防措施：调整好涂料所用溶剂，并适量增加高沸点溶剂，减少挥发快的溶剂用量，控制空气中相对湿度。,（1）结皮现象：涂料在储存
14、或生产过程中，由于受空气的作用，油漆表面粘度增高，形成一层油皮。,5.涂料的缺陷和改善措施,结皮因素：-涂料中干性油含量太高-涂料表面与空气接触时间过长-涂料本身粘度过高,5.涂料的缺陷和改善措施,改善措施：-依据涂料性能适当调整涂料中干性油比例-减少涂料表面与空气接触-生产过程中适当调低粘度，并及时密封剩油和调配好的油料。,（2）沉淀现象：涂料出现分层，下层形成结块。,5.涂料的缺陷和改善措施,沉淀原因：金属色涂料：其铝粉/珍珠粉比光油重储存时间过长或稀释后放置时间过长涂料中防沉剂用量不当或没加防沉剂,5.涂料的缺陷和改善措施,（2）沉淀现象：改善措施：-如未过期，生产时应充分搅均分散-稀释
15、后，用拉丝膜绝对密封-退供应商重新调整,（3）胶化：油漆成棉花状，无应用价值，一般出现在油漆过了储存保质期或储存环境温度过高。改善储存条件，最佳储存温度为10-300C。,5.涂料的缺陷和改善措施,（4）浮色：在储存期间内油漆表面浮出一层颜色。原因：由于色漆中颜料比重小于光油 涂料中浮色发花防止剂用量不当 过涂料保质期,（4）浮色：预防措施：-生产过程中充分搅均分散。-如生产过程中充分搅拌仍出现浮色，则需要退货供应商改善。,大多数涂料、溶剂及其辅料，不但易燃，还有毒性。途径：呼吸、皮肤渗入。后果：对眼、鼻、喉、肺的刺激作用，并能引发呼吸、神经、造血系统疾病。,5.涂料的使用安全,措施：通常溶剂
16、蒸气的密度大于空气，挥发后便往低处流，停滞在地面低洼的地方，所以通风口要靠近地面。,5.涂料的使用安全,措施：尽量避免皮肤接触涂料，不可用溶剂洗手，戴防溶剂手套和防毒面具。,5.涂料的使用安全,液体涂料性能,固体干漆膜性能,涂料性能,5.涂料与漆膜性能,1、液体涂料性能指标,（1）透明度清漆：应具有足够的透明度，清澈透明，无任何机械杂质和沉淀物。,5.涂料与漆膜性能,清漆：颜色越浅越好，真正水白透明无色的清漆很难达到，多数清漆都带有微黄色。,（2）颜色与外观,1、液体涂料性能指标,（2）颜色与外观,色漆：呈现的颜色应与其颜色名称一致，纯正均匀，在日光照射下，经久不褪色。,1、液体涂料性能指标,
17、（3）固体分含量定义：固体分在涂料组成中的含量比例：G：固体分重量，M：涂料重量，S：固体分含量,不同漆种固体分含量如下：聚氨酯漆：4050；挥发型硝基漆：1520；无溶剂型不饱和聚酯漆和光敏漆：100,（3）固体分含量,粘度：流体内部阻碍其相对流动的一种特性，也称粘（滞）性或内摩擦，也就是液体涂料的粘稠或稀薄的程度。,（4）粘度,1、液体涂料性能指标,不同涂装方法要求不同的涂料粘度：1、手工刷涂、高压无气喷涂、淋涂、辊涂：可使用粘度高些的涂料；2、空气喷涂法：要求涂料粘度较低。,（4）粘度,（4）粘度涂料的粘度分为：原始粘度（出厂粘度）和施工粘度（工作粘度）。,原始粘度：是指用漆单位购进的漆
18、的粘度。,（4）粘度,工作粘度：是用稀释剂调配涂料，适合某种涂饰方法使用，并能保证形成正常涂层的粘度。,1、液体涂料性能指标,涂料粘度与周围环境气温以及涂料本身温度有关，当涂料被加热时，粘度降低，在施工过程中，随着溶剂的挥发，涂料的粘度会变高，要注意随时测量涂料的粘度。,（4）粘度,（5）干燥时间,定义：涂料涂饰于制品表面，由能流动的湿涂层转化成固体漆膜的时间，它表明涂料干燥速度的快慢。,1、液体涂料性能指标,（5）干燥时间,影响因素：如南方北方、不同季节的环境温湿度影响，涂层厚度，通风条件，不同涂料品种等。,1、液体涂料性能指标,整个涂层干燥三阶段：表面干燥：也称表干、指干、指触干燥，表面形
19、成微薄漆膜。实际干燥：涂层已完全转变成固体漆膜，具有一定硬度。,（5）干燥时间,完全干燥：也称彻底干燥，是指漆膜已干透，已达到最终硬度，具备了漆膜的全部性能。,（5）干燥时间,重涂时间：允许重涂的最短时间间隔，当采用“湿碰湿”工艺连续喷涂时，需要确定重涂时间，过早重涂可能咬起下层涂膜。,（5）干燥时间,可打磨时间：即涂层干燥至可打磨的时间，此时打磨爽滑方便，否则容易糊砂纸。干硬：漆膜已具备相当的硬度，对于面漆干至此时已经可以包装出货，产品表面不怕挤压。,（5）干燥时间,也称配漆使用期限，是指多组分漆按规定比例调配混合后，能允许使用的最长时间。,（6）施工时限,1、液体涂料性能指标,施工时限长短
20、对于方便施工影响很大，时限过短，便来不及操作粘度已增加，会影响施工和涂料的流平，成膜易出现各种缺陷等。,（6）施工时限,涂料不是可以长期贮存的材料，一般来讲，从生产日期算起，至少有半年至一年以上的使用贮存期，在此期限内贮存应是稳定的。,（7）贮存稳定性,涂料的贮存稳定性与存放的外界环境、温度、日光直接照射等因素有关。,（7）贮存稳定性,1、液体涂料性能指标,（1）附着性也称附着力，是指涂层与基材表面之间或涂层之间，通过物理与化学作用相互牢固粘结的能力。,2、固体漆膜性能,（1）附着性提高附着力应使成膜物质分子充分流动，铺展，使基材表面能被成膜物质溶液充分润湿。,2、固体漆膜性能,以格阵图形切割
21、并穿透漆膜，按六级分类评价漆膜从底材分离的抗性。,漆膜划格仪,以圆轨线划痕范围内的漆膜完整程度，按七个等级评价漆膜对底材粘结的牢固,电动漆膜附着力,（2）硬度,漆膜硬度并非越高越好，过硬的漆膜柔韧性差，容易脆裂，抗冲击强度低，也影响附着力。,2、固体漆膜性能,以划针划破涂膜时承载砝码的最小荷重（抗划痕值）来衡量硬度。,漆膜划痕试验仪,QHQ铅笔法硬度计,通过犁破漆膜的铅笔硬度等级测定漆膜硬度,国标规定，采用一套同一批号的中华牌高级绘图铅笔，从6H、5H.H、HB、B、2B.6B，其中6H最硬，6B最软，由6H到6B硬度递减。,（3）耐液性指漆膜接触各种液体（水、溶剂、饮料、酸、碱、盐以及其他化
22、学药品等）时的稳定性。,2、固体漆膜性能,（3）耐液性耐液性测定方法：用浸透各种试液的滤纸放在试样表面，经规定时间移去，根据漆膜损伤程度评级。,2、固体漆膜性能,（4）耐热性指漆膜经受了高温作用而不发生任何变化的性能。在检测漆膜耐热性时常分为耐干热与耐湿热两种方法。,（4）耐热性耐干热性测定：用一铜试杯（内盛矿物油），加热至规定温度置于试样板漆膜上，经规定时间移走，检查漆膜状态与光泽变化情况评级。,（5）耐磨性漆膜在一定的摩擦力作用下，成颗粒状脱落的难易程度。耐磨性测定：采用漆膜磨耗仪，在一定负载下研磨漆膜，以在规定转数下的失重克数来评定漆膜耐磨性等级。,（6）耐温变性也称耐冷热温差变化性能，
23、是指漆膜能经受温度突变的性能，即能抵抗高温与低温异常变化，耐温变性差的漆膜就有可能开裂损坏。,（6）耐温变性耐温变性测定方法：将涂漆干透的样板连续放入高温（40）恒温恒湿箱与低温（-20）冰箱，观察漆膜的变化，以不发生损坏变化的周期次数表示。,（7）耐冲击性指涂于基材上的涂膜，在经受高速率的重力作用下，可能发生变形但漆膜不出现开裂以及从基材上脱落的能力。,2、固体漆膜性能,漆膜冲击器,利用重物从高处落下，冲击漆膜，以测定漆膜的耐冲击强度。,（8）光泽光泽是物体表面对光的反射特性，决定一个表面光泽高低的主要因素是该表面粗糙不平的程度。,2、固体漆膜性能,（9）柔韧性测定仪,通过在规定的标准条件下，漆膜随底材一起变形而不发生损坏的能力。,漆膜圆柱弯曲试验仪,在标准规定下，以试板在1-3秒内绕轴棒弯曲180度后不引起漆膜开裂的最小轴棒直径表示。,由于日光中的紫外线是引起高聚物氧化降解的主要因素，而水份又是加速老化的重要破坏因素，测试不同试件的相对耐候性具有实用价值。,（10）耐紫外光老化,适用于涂料等非金属材料的有水曝露老化实验，具有快捷、简便地模拟户外曝晒老化地特点。,紫外光老化实验箱,
