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1、,新兴精细化工选论,化学化工学院,大庆石油学院化学化工学院 王 俊（博士 教授）,第一章 涂 料,第一节 概 述第二节 涂料的作用原理第三节 常用的几种重要涂料,一、涂料的定义和作用,第一节 概述,1、定义涂料一般为粘稠液体或粉末状物质，可以用不同的施工工艺涂覆于物质表面，干燥后能形成粘附牢固，具有一定强度，连续的固态薄膜，赋予被涂物以保护、美化和其他预期的效果。,油漆先期的涂料、植物油、天然树脂加工而成。涂料也是一种材料，涂于物体的表面。,2、作用,保护作用,色彩标志,抗水、抗油、防火、隔热、隔音、防辐射等,装饰作用,特殊作用,世界十大公司首位英国ICI、美国3家、匹兹堡玻璃工业公司（PPG
2、）、舍温威廉斯（sherwin-williams）和Du Pont。,油性涂料，天然树脂，酚醛树脂，沥青涂料及5大系列（醇酸、丙烯酸、乙烯、环氧、聚氨酯）,二、涂料的分类,1.按成膜物质分类,溶液型、乳胶、粉末涂料,2.按形态分类,刷涂、喷涂、电泳涂料,3.按涂饰方法分类,导电、防蚀、耐热、耐水具体：建筑、车辆、船舶、家具、标志涂料等,4.按用途分类,由挥发成分和稀释剂两部分组成，涂布后，稀释剂挥发，而不挥发成分干结成膜。涂料中没有颜料和体质颜料的透明体清漆,三、涂料的组成（配方技术）,加了颜料和体质颜料的不透明体色漆（底漆、调合漆）,加有大量体质颜料的稠厚浆状物质腻子,体质颜料是基本上没有遮
3、盖力和着色力的白色或无色粉末。折光率与其基料相近，不能添加色彩，能增加涂层的厚度和体质，提高涂料的物理化学性能，价格低廉。,体质颜料（填料）,（1）成膜物质具有很强的吸附和粘结作用，为涂料的主要成分。（2）成膜物质粘度大，不易涂饰，使用时需加稀释剂溶剂型涂料 不加有机溶剂而以水为稀释剂水溶性涂料 没有挥发性的稀释剂粉末涂料（3）添加剂部分用量少，作用明显。,涂料组成的相关说明,1、清漆,催干剂：能够加速漆膜干燥的物质，对干性油膜吸氧聚合起催化作用。,a 催干剂的金属被还原到低价原子，而将抗氧化物质氧化，从而加速油的氧化。b 催干剂能加速漆膜吸氧形成稳定的氧键，油的其他不饱和链就进行直接聚合，减
4、少所需要的氧量。c 催干剂能吸收空气中的氧，然后将氧给予油膜，减少油膜吸氧的困难。,作用机理解释：,增塑剂：增加弹性和附着力的物质。,表面活性剂：能改善涂料的表面张力，增加涂料对颜料的润滑性能，提高研磨效果，改善流动性能。例：卵磷脂类和低粘度硅油等。,防霉剂：防止涂料长期暴露在环境中发霉，变质。例：五氯酚,紫外线吸收剂:能在漆膜中吸收日光的紫外线，将其转化为热能，以减少对漆膜的损害。例：二苯酮类衍生物,防结皮剂：防止油膜表面结皮，减少油漆损失，施工麻烦，避免破坏漆膜外观。例：甲乙酮肟,抗静电剂：可使带电荷的漆膜迅速放电，防止静电的聚集。例：长碳链季铵盐,除此之外，增稠剂、固化剂、消光剂、防沉淀
5、剂、流平剂等。,颜料通常是固体粉末，本身不能成膜，但它始终留在涂膜中，赋予涂抹许多特殊性质。例：呈现色彩，增加涂层厚度，提高机械强度，耐磨性，附着力和耐腐蚀性能等。,2、颜料,颜料主要有无机和有机颜料无机颜料：钛白（白色颜料）红丹、铬黄、铁红、炭黑（彩色颜料）铅粉、铜粉、铜锌合金粉（金属颜料）有机颜料：钛菁蓝、钛菁绿等,对于有些有专用用途的特殊产品，在成膜物质名称后说明例：醇酸 导电 磁漆,四、涂料的命名,涂料全名=颜色或颜料名称+成膜物质+基本名称例：红 醇酸 磁漆,成膜物质代号汉语拼音如：Y油性漆类 F酚醛树脂漆类 H环氧树脂 C醇酸树脂,C是成膜物质（醇酸树脂）；04是基本名称（磁漆）；
6、2 是序号（表示同类产品的组成、配比或用途的不同）,例：C04-2,00代表清油 01代表清漆 02代表厚漆 03代表调和漆 04代表磁漆 07代表腻子 23罐头漆 80代表地板漆 84黑板漆 99其他（共99个）,涂料基本名称编号原则：0099两位数表示。0009基本品种 1019美工漆 2029轻工漆 3039绝缘漆 4049船舶漆等,磁漆：是指干燥后漆膜表面如釉面般的光洁平整，按基料树脂不同有一些不同种类，如醇酸磁漆，聚氨酯磁漆，通常磁漆用于各类木器、金属等表面。,乳胶漆：以乳液为基料的一类涂料的总称。(内墙和外墙涂料),第二节 涂料的作用原理,由于粘合材料和被粘合物表面分子之间的距离小
7、到一定程度就会产生一种附着力，即分子间的引力。,一、涂料的物理性能,1.附着力,条件是涂料必须“润湿”物质表面，使空气或是其他杂物被取代出来。,砂纸打磨,涂料的润湿性能与被润湿表面的性质有关,粗糙表面,杂质脏物,2.硬度、韧性、柔软性和耐光性3.耐候性4.易修补性、表面整新性和抗溶剂性,1.物理干燥机理依靠涂料中溶剂的蒸发而得到干燥涂膜的过程物理机理干燥,二、涂膜的固化机理,属于该机理的涂料有挥发漆和乳胶漆,将线型或轻度交联的聚合物制成涂料，或用简单的低分子化合物配制成的涂料交联成聚合物，形成坚硬干燥的漆膜化学机理干燥,2.化学机理干燥,交联反应,空气中的氧和水蒸汽是可以与涂料反应,因为空气中
8、的氧能与植物油和其他不饱和化合物反应而产生游离基而引起聚合物反应或交联反应。,（1）涂料与空气发生反应而交联固化,盖子必须盖紧,施工时，涂料将以很大的表面积与空气接触，随着溶剂的不断挥发，交联反应开始进行。涂料中软而粘的低分子量聚合物就会转变成硬而韧的交联化涂膜，这种涂膜不再溶于原有的溶剂。,（新物质！）,在室温下，这种交联进行得很快，只有空气中的氧以足够量穿透到涂膜内部以后，涂膜才能固化。,交联反应结果是形成越来越大的分子，最后这个涂膜交联成一个特大分子。,在涂膜的整个使用时期，其化学结构还会慢慢发生变化，因而涂膜的性能也在逐渐发生变化，如涂膜变暗。,属于这种机理的涂料有油质涂料（动植物油脂
9、），醇酸树脂涂料。,这种固化反应发生在涂料施工以后，在涂料储存期间必须保持化学稳定性。,第一，采用将相互发生反应组分分罐包装，在使用时现用现配。第二，选用在常温下互不发生反应，只在高温才发生反应的组分。,（2）涂料组分之间发生化学反应而交联固化,方法有两种：,属于这种机理的树脂（涂料）有丙烯酸涂料，环氧树脂，氨基树脂等。,第三节 常用的几种重要涂料,以干性植物油或半干性植物油为成膜物质(低档涂料)干性植物油：（含6个以上C=C）例如：桐油、亚麻油半干性植物油：（含46个C=C）例如：豆油、棉籽油,油性涂料主要用于调制厚漆厚漆：（体质颜料较多的一种漆料基本名称代号02）,一、油性涂料,桐油为脂肪
10、酸甘油三酯混合物，是我国特产油料树种桐油种子所榨取的油脂。,桐油,半干性植物油：不饱和脂肪酸（含46个C=C）,理论解释：干性油氧化过程复杂，吸收空气中的氧后，诱导产生过氧化物，过氧化物进行游离基引发，产生氧化聚合，分子量不断增大，最后干结成膜。,醇酸树脂的出现，在涂料工业发展过程中，摆脱了以干性油和天然树脂制漆方法，通过特定的化学反应，合成结构较明确的制漆原料，推动涂料工业向现代工业发展。,二、醇酸树脂涂料,该类树脂依靠脂肪酸中的不饱和键在空气中的氧化聚合而自干成膜，也可以与其他树脂和用成膜。醇酸树脂性能优越，在干率、附着力、光泽、硬度、保光性及耐候性等方面都超过以前所用的漆料。,目前品种多
11、，发展迅猛，占合成树脂漆料的25%左右。山东、天津和浙江（前3位），年产1万吨以上有8家，天津灯塔涂料股份有限公司，占10%左右，3万多吨。,多元醇：乙二醇、丙三醇、季戊四醇等多元酸：邻苯二甲酸、顺丁烯二酸酐、偏苯三甲酸酐等例：中油度红色醇酸树脂漆,1.醇酸树脂合成的原料,（醇酸树脂）,干性树脂含有不饱和脂肪酸成分，能与氧发生作用转化成干燥的涂膜。例：亚麻油醇酸树脂 不干性醇酸树脂所含的脂肪酸不能在空气中氧化聚合，不能干燥成膜，不能单独作为漆料，混合使用。例：蓖麻油醇酸树脂，椰子油醇酸树脂,2.醇酸树脂的分类,干性醇酸树脂 不干性醇酸树脂,根据油的长度区分油度不同，树脂的性质不同 短油度汽车、
12、玩具 中油度车辆、家具 长油度钢铁、建筑 特长油度桥梁（80%以上）此外，还有改性醇酸树脂，加入其它合成树脂。例：酚醛改性醇酸树脂,（1）醇酸树脂清漆 清漆：不含颜料，漆膜透明的一类品种 例：C01-1（2）醇酸树脂色漆 含有颜料，分底漆和面漆 铁红醇酸树脂底漆，C06-1最常见,3.常见的醇酸树脂涂料,例：C04-6灰醇酸磁漆，是由改性的季戊四醇醇酸树脂、颜料、铝粉、催干剂、松节油调制而成，适用于大型钢铁结构的涂装、储罐等。,主要原料：丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯,为了改进性能，降低成本，加入一定比例的其它单体共聚，如：丙烯腈、丙烯酰胺等。,三、丙烯酸树脂涂料,CH2=CH-CN,优良的色泽，不泛
13、黄，耐热、酸、碱等。用于汽车、飞机、桥梁、电器、家具、建筑等领域。分为清漆、磁漆和底漆。,例：B04-9各色丙烯酸磁漆 由甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酰胺共聚后，加入各种颜料，增塑剂后，研磨，加有机溶剂制成。众多厂家，大连油漆厂，西北油漆厂,大多数环氧树脂是由环氧氯丙烷和双酚A合成,四、环氧树脂涂料,黏合力强，稳定性良好，用途广泛，可用于金属、玻璃、塑料、木材、水泥、织物等多种底材的涂装。,主要品种聚醋酸乙烯酯,五、聚乙烯树脂涂料,（乳液型）,0.15份六偏磷酸钠（分散剂）0.3份亚硝酸钠（防锈剂）0.1份醋酸苯汞（防霉杀菌剂）0.1份羧甲基纤维素（增稠剂）26份金红石型钛白粉，8份滑石粉（球磨机）42份聚醋酸乙烯酯0.08份聚甲基丙烯酸钠（增稠剂）搅拌均匀,配漆（配方技术）,聚酯多元醇和多元酸缩聚而成(材料)分饱和、不饱和聚酯化。用于钢琴、高档木器家具的装饰和保护。,六、聚氨酯涂料,聚氨酯漆膜中含有氨酯键，-NH-COO-，还有酯键，酯酯键，脲键等，总称聚氨酯漆。,聚氨酯与聚脂涂料不同,聚氨酯漆异氰酸酯和含羟基化合物合成。由多异氰酸酯与多羟基化合物发生逐步加聚反应而生成的含有重复氨基甲酸酯链段的高分子化合物称为聚氨酯。,例如：,
