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1、第三章 涂料与居室装修,生活环境直接关系到人们的身心健康和工作效率的提高。人的心情愉快，血液中便增加有利于健康的化学物质，忧郁则产生对神经组织和心血管组织具有副作用的物质。因此，家庭室内的陈设布局，都要从美化生活环境和健康的角度入手，在色调、尺度、比例、景观（装饰品）和空间的组合及装饰材料的选择等多方面加以考虑。家庭装修应采用绿色材料或者对人体危害最小的材料，装修时宜简朴、实用、美观，创造一个宁静、安逸、清洁的家。涂料（Coating）是指涂于物体表面能形成具有保护、装饰或特殊性能如绝缘、防腐、标志等的固态涂膜的一类液体或固体材料的总称。早期的涂料称为“油漆”，其主要组成是植物油和从漆树上取得
2、的漆液。现合成树脂已大部分或全部分取代了植物油，故称“涂料”。随着工业的发展，涂料产品的品种、结构和技术装备等诸方面都有了深刻的变化，低污染、省资源、省能源涂料的生产将是可持续性发展的必然趋势。了解涂料的基础知识和理论依据，对于家庭装修的选料和身体健康等各方面有着深刻的意义。,3.1 涂料的基础知识,涂料的主要组成成分是成膜物质、颜料、溶剂和助剂。（1）成膜物质（Film Forming Material）是指涂料中能单独形成有一定强度、连续的膜的物质。成膜物质是涂料的基础，能够牢固地粘附在物质表面上成为涂膜的物质。成膜物质可分为四类即油脂、天然树脂、合成树脂和改性树脂。（1.1）油脂（Oil
3、）主要包括各种干性油如桐油、亚麻油和半干性油如豆油、向日葵油，它们的特点是分子中含有共轭双键，经空气氧化而形成固体薄膜。（1.2）天然树脂（Natural Resin）是指来源于植物、动物或矿物的树脂。树脂（Resin）是指一类固态、半固态或假固态、分子量不定的聚合物，有时是液态的聚合物。通常有软化或熔融的温度范围，软化时，在应力作用下有流动的倾向。天然树脂主要有生漆、虫胶、松香脂漆等。生漆的主要成分是漆酚，而虫胶、松香脂漆等是高分子化合物。涂抹后能够发生交联、聚合作用而形成固体薄膜。,3.1.1 涂料的组成,（1.3）合成树脂（Synthetic Resin）是指由简单的化合物（其本身没有树
4、脂的特性）经化学反应如缩聚、加聚等形成的树脂。合成树脂主要有酚醛树脂、醇酸树脂、环氧树脂、聚乙烯醇、过氧乙烯树脂、丙烯酸树脂等。合成树脂是用的最多的成膜物质。其成膜的原理是此类物质涂抹在物体的表面上后能够发生交联、聚合作用而形成固体薄膜。（1.4）改性树脂（Modified Resin）是指通过化学反应使天然树脂或合成树脂的化学结构发生部分改变而得的树脂。一般用油脂和天然树脂合用作为成膜物质的涂料称为油基涂料或油基漆，用合成树脂作为成膜物质的涂料称为树脂涂料或树脂漆。,（2）颜料（Pigment）是指在通常情况下是粉末状、不溶于介质的有色物质，由于它有光学、保护、装饰等性能而用于涂料。颜料是涂
5、料中的重要成分。颜色的主要作用是使涂料成为不透明、具有各种绚丽多彩的、具有保护作用的薄膜。我们知道，单用油脂或单用树脂制成的涂料，将其涂抹在物体的表面上时，形成的薄膜是透明的，它不能遮盖物体表面的缺陷，它也不能阻挡因紫外线直射对物体表面产生的破坏作用，更不能使物体表面具有各种秀人的颜色。为了改变单用油脂或单用树脂的缺点，一般在涂料中都加入了颜料。涂料中加入颜料除了上述的优点外，还能够增加涂膜的厚度，提高了机械强度，加强了膜的耐膜性和耐腐蚀性，同时也增加了涂料的附着力。涂料中加入的颜料，按功能的作用主要有三类即着色颜料、防锈颜料和体质颜料。,（2.1）着色颜料（Coloring Pigment）
6、是指使涂料具有显色作用的一类颜料。包括无机颜料（Inorganic Pigment）和有机颜料（Organic Pigment）。在这些颜料中，有白、黄、红、蓝、黑五种颜色，并且可以通过这五种颜色调配出各种颜色。白色颜料有钛白（TiO2）、锌白（ZnO）、锌钡白（ZnS BaSO4）、锑白（Sb2O3）等均为无机颜料。黄色颜料有铬黄（PbCrO4）、铅铬黄（PbCrO4 PbSO4）、镉黄（GdS）、锶黄（SrCrO4）、耐光黄等均为屋脊颜料。红色颜料有朱砂（HgO）、银朱（HgS）、铁红、猩红、大红粉、对位红等。蓝色有铁蓝、华蓝、普鲁士蓝、群青、酞青蓝、孔雀蓝等。黑色颜料有石墨、铁黑（无机颜
7、料）、松烟怠、炭黑、苯胺黑、硫化苯胺黑等（有机颜料）。,（2.2）防锈颜料（Antirust Pigment）是指涂料中加入具有防锈且显色作用的一类颜料。防锈颜料根据其防锈作用机理可分为物理防锈和化学防锈。化学防锈颜料（Chemical Antirust Pigment）是指借助于电化学的作用，或者是形成阻饰性配合物以达到防锈目的一类颜料。常用的颜料有铁红、锌铬黄、铬酸钙、铬酸锶、红丹、磷酸锌、锌粉、铅粉、偏硼酸钡等。物理防锈颜料(Physical Antirust Pigment）是指颜料具有稳定的化学性质，它是借助于颜料的细微颗粒的充填，提高涂膜的致密度，从而降低涂膜的可渗透性，阻止阳光和
8、其他物质如水的侵蚀，起到了防锈的作用。,（2.3）体质颜料（填料):填料（Extender）通常是指白色或稍带颜色的、折射率小于1.7 的一类颜料，由于它的物理或化学性能而用于涂料。由于填料的折射率和基料非常接近，因此涂膜不能阻止光线的透过，不能遮盖物体表面的瑕疵，同样不能增加物体表面的颜色。填料能够增加涂膜的厚度和体质，提高涂料的物理化学性能。常用的填料有碱土金属盐、硅酸盐、重晶石粉（天然硫酸钡）、石膏（硫酸钙）、石粉（天然石灰石粉）、瓷土粉（高岭土）、石英粉（二氧化硅）、碳酸钙、碳酸镁等。,（3）溶剂（Solvent）又称为挥发组分。在涂料中加入溶剂的目的就是降低成膜物质的粘稠度、便于使用
9、和施工并且使膜连续均匀，而溶剂挥发后不留在干结的膜中。对溶剂的要求是：溶剂要对所有成膜物质组分要有很好的溶解性，具有较强降低粘度的能力；溶剂还要有合适的挥发速度，利于成膜物质的涂膜的形成。溶剂最后都要挥发到空气中，因此，选择涂料的溶剂时既要考虑到它的安全性问题和价格低廉问题，又要考虑到它对环境的污染问题。常用的涂料有松节油、汽油、苯、甲苯、二甲苯、酮类、醇醚类和酯类等。,（4）助剂是指涂料中除了成膜物质、颜料、溶剂外，还有一类用量较少，但对涂料的性能有着重要作用的辅助材料。助剂主要作用是改善涂料中的性能、延长贮存期限、扩大应用范围、便于施工等。每种助剂都有其独特的功能和作用或者同时具有功能作用
10、。助剂主要包括以下物质。助溶剂（Cosolvent）是指它本身没有溶解成膜物质的能力，但若以适当的比例与某种成膜物质的溶剂混合，则能增强溶剂的溶解能力。在通常干燥情况下，助溶剂可以挥发。催干剂又称为干料（Drier）通常是指可溶于有机溶剂和漆基的有机金属化合物。催干剂能够加速油基漆氧化、聚合而干燥成膜。湿润剂（Humid Agent）是指能够降低物质间的界面张力，使固体表面易于被液体所湿润的一类物质。增塑剂，增韧剂（Plasticizer）是一类能够增加涂膜的柔韧性、弹性和附着力的物质。防沉淀剂是指能够防止涂料贮存过程中颜料沉底结块的物质。此外，涂料中还有防结皮剂、防酶剂、乳化剂、增稠剂、消光
11、剂、消泡剂、抗静电剂、紫外线吸收剂等。,（1）涂料产品的类型：经过多年的发展，涂料的用途越来越广泛，品种越来越多，因此涂料的分类也有多种方法，如可根据用途、按施工方法、成膜物质、涂层作用、介质等方法分类。如按用途分可分为建筑涂料、防锈涂料、绝缘涂料、耐磨涂料等。（2）涂料的命名：我国涂料的命名是以成膜物质为基础的方法进行命名。其命名原则是：统称时用“涂料”而不用“漆”这一名称。对具体涂料品种仍可以使用“漆”来命名。涂料的全名为：颜料或颜色名称+成膜物质名称+基本名称。如红醇酸磁漆。对某些专业用途及特性的涂料，必要时在成膜物质后面加以阐明。如醇酸导电磁漆。,3.1.2 涂料产品的类型和命名,涂料
12、能够改变物体表面的性能，尽管只是在物体的表面涂了薄薄的一层其厚度约为0.5mm 涂料，但能够使物体表面具有良好的保护、装饰等作用。对于不同的需要，人们生产了组成不同、功能不同的各种涂料，可用于建筑、房屋修饰等发挥重要作用。其主要功能有：（1）保护功能：将物体的表面涂抹上涂料干结成膜后，这层膜牢牢地粘附在物体的表面上，使组成物体的原料如木材、墙体、钢铁等与空气、水蒸气、日光以及外界有腐蚀的物质隔离开来，使物体的原料不会直接受到外界物质的侵蚀，进尔延长物体的使用寿命。（2）装饰功能：由于涂料中有各种各样的颜色，因此使用涂料的主要目的除了保护作用以外，还能够使物体具有呈现各种颜色，以增加物体美感和使
13、用效果。,3.1.3 涂料的功能,在家庭装修的过程中，人们可根据自己的喜好，选择不同颜色和不同种类的涂料，粉刷墙体、地板、家具，以增加居室的舒适度和美感及欣赏度。家庭墙体色彩的选择，也常常与个人的性格、爱好和情趣相联系。一般来说，柠檬黄、嫩绿的色彩显得温柔、恬静；杏黄、橘黄能给人以庄严、高贵的感觉。家庭墙面的色彩还应考虑房间光线的明暗、面积的大小、家具的色彩深浅搭配等。向阳的房间可以选择湖绿色、浅蓝色、绿灰色等中性偏冷的色彩；光线较暗的房间，可以选择奶黄、米黄、浅紫罗兰等偏暖的有助于增加房间内的光线亮度；面积较小的房间可以利用色彩的远近效果来调节室内的空间感（鲜艳、明亮的色彩具有较近的感觉，灰
14、浅色又较远的感觉）。,（3）特殊功能：特殊涂料具有特定的功能，可满足特殊要求的一类涂料。耐热涂料（如有机硅树脂和无机填料组成的涂料能够在700使用）、海洋防腐涂料（涂料可以防止海洋生物附着和海水的侵蚀如有机锡聚合物能够具有“自抛光”的特性，防污效果稳定且寿命长达五年）、耐辐射涂料、调温涂料、防火涂料（能在火焰接触到涂层时形成隔热层或者能释放灭火气体的非发泡剂防火涂料）、绝缘涂料（是在导电的铜线上涂布薄绝缘层而成漆包线，使其既能导电又能在电线之间绝缘，从而使电机能正常运转）、导电涂料（能使绝缘体表面导电，排除聚集电荷，如用于电视显象管、电波屏蔽器、录音机调谐装置和阴极射线管）、伪装涂料（迷彩伪装
15、可以使目标和背景色调、亮度一致，从而改变目标外型，起到以假乱真的效果）、航空涂料（航空材料表面要求苛刻是因为宇宙飞船重返大气层时的表面温度可达2800、中程导弹驻点温度达3000以上、洲际导弹驻点温度达7000以上，所以航空材料表面涂以由合成树脂和无机材料配制的隔热烧蚀涂料涂装于金属表面，保护飞船、导弹的正常运行）等。,（3）特殊功能：特殊涂料具有特定的功能，可满足特殊要求的一类涂料。耐热涂料（如有机硅树脂和无机填料组成的涂料能够在700使用）、海洋防腐涂料（涂料可以防止海洋生物附着和海水的侵蚀如有机锡聚合物能够具有“自抛光”的特性，防污效果稳定且寿命长达五年）、耐辐射涂料、调温涂料、防火涂料
16、（能在火焰接触到涂层时形成隔热层或者能释放灭火气体的非发泡剂防火涂料）、绝缘涂料（是在导电的铜线上涂布薄绝缘层而成漆包线，使其既能导电又能在电线之间绝缘，从而使电机能正常运转）、导电涂料（能使绝缘体表面导电，排除聚集电荷，如用于电视显象管、电波屏蔽器、录音机调谐装置和阴极射线管）、伪装涂料（迷彩伪装可以使目标和背景色调、亮度一致，从而改变目标外型，起到以假乱真的效果）、航空涂料（航空材料表面要求苛刻是因为宇宙飞船重返大气层时的表面温度可达2800、中程导弹驻点温度达3000以上、洲际导弹驻点温度达7000以上，所以航空材料表面涂以由合成树脂和无机材料配制的隔热烧蚀涂料涂装于金属表面，保护飞船、
17、导弹的正常运行）等。,3.2 涂料的发展方向与常用涂料的特性,人类活动导致的挥发性有机化合物(VOC，包括碳氢化合物、有机卤化物、有机硫化物、羰基化合物、有机酸和有机过氧化合物等)主要来自于交通，而涂料的加工和生产占第二位，占其中的20%25%，因此涂料中释放出来的VOC被视为空气污染的主要原因之一。同时，在施工时VOC对操作人员的身体健康和安全造成危害。因此，控制VOC 排放越来越受到世界各国的重视。有机溶剂的存在有助于涂料的生产和使用，但要考虑到有机溶剂对生态环境带来的危害。由于绿色环境保护的要求，低VOC 的涂料品种受到日益重视，并且进行了大量的研究、开发和完善。新型涂料有六类：水性涂料
18、、高固体份涂料、粉末涂料、非水分散体涂料、低温烘烤固化涂料、辐射固化涂料。,3.2.1 涂料的发展方向,（1.1）水性涂料（Water Based Coating）采用的溶剂是水，其特点是无毒、无臭和不燃。将水引入涂料中，不仅降低了涂料的生产成本和施工时由于有机溶剂存在而导致的危险性，也大大地降低了VOC（挥发性有机化合物）。因此水性涂料得到了长足的进步，现在使用的涂料有一半以上是水性涂料。水也有一定的缺点如水的高气化焓带来了成膜过程中的高能量消耗；水的挥发受相对湿度的影响较大；水的表面张力比任何有机溶剂都高，须加入乳化剂予以降低，而乳化剂的加入又使涂料的耐水性能降低。尽管水性涂料有一定的不足
19、，但水的引入将显著地降低涂料中的VOC。水性涂料主要有水溶性、水分散型和乳胶型三种类型。,3.2.1.1 涂料的发展方向,利用碱和带羧基的树脂反应而水溶的方法制备了水溶性涂料如环氧酯、聚酯、醇酸树脂等品种的阳离子阳极电泳涂料；利用磺酸盐法制备聚氨酯系阳极电泳涂料。利用氨基与酸中和的方法制备了环氧树脂、丙烯酰胺共聚树脂、聚胺树脂等系列的阳离子型阴极电泳涂料。水分散型涂料通过高分子树脂分散在有机溶剂/水混合溶剂中而形成。最主要的水分散型涂料是聚丙烯酸酯类涂料，其中的高分子或含有低分子量胺中和的羧酸基团，或是含有被低分子量酸中和的胺基团。如含有铵盐的丙烯酸酯类树脂的有机溶剂溶液可形成高分子聚集体的稳定分散系，高分子聚集体被水和溶剂均匀溶胀，因而表观透明。高分子乳胶涂料具有VOC非常低，无毒，没有溶剂的刺激性气味，没有火灾的危险等优点。由于乳胶的粘度与高分子的分子量无直接关系，因此基质高分子的分子量可以达到很高，从而保证涂料的成膜后的优秀机械性能。,
