涂料与涂装第三四章.ppt

第三章涂层形成的基本原理3.1涂料粘度与浓度及分子量的关系,3.1.1粘度的基本概念 一、定义 二、粘度数值比较 3.1.2聚合物溶液粘度的几种表示法 清漆的粘度： 色漆的粘度： 相对粘度 增比粘度 比浓粘度 对数比浓粘度 特性粘数,第三章涂层形成的基本原理3.1涂料粘度与浓度及分子量的关系,3.1.3聚合物浓溶液的粘度 一、浓溶液与稀溶液的区别 二、冻胶与凝胶的区别 3.1.4分子量和分子量分布对涂料配方设计的影响,第三章涂层形成的基本原理3.2 溶剂挥发和热熔型成膜方式,3.2.1挥发型涂料成膜方式 一、成膜机理： 二、成膜特点 三、成膜条件的影响 四、此类型涂料 3.2.2热熔型成膜方式 一、成膜机理 二、举例,第三章涂层形成的基本原理3.3 化学反应型成膜方式,3.3.1成膜机理 3.3.2这里以油性涂料和氧气作用为例解释成膜机理。 一、油脂的组成 亚麻酸 油酸 亚油酸 桐油酸 蓖麻油酸 脱水蓖麻油酸,第三章涂层形成的基本原理3.3 化学反应型成膜方式,二、成膜经历阶段 涂膜 吸氧 诱导 胶化 硬化 老化 三、干燥机理,第三章涂层形成的基本原理3.4 乳胶的成膜方式,乳胶与乳液的区别 成膜机理,第四章 常用涂料品种介绍 4.1反应性涂料,4.1.1酚醛树脂涂料 一、主要原料及其对主要成膜物质的影响 1.反应原料 酚类：苯酚，甲酚，二甲酚，双酚A，对位取代基酚等 醛类：甲醛，多聚甲醛，糠醛等 2.酚类官能度的影响 3.酚上取代基的影响,第四章 常用涂料品种介绍 4.1反应性涂料,二、酚醛树脂涂料的主要成膜物 （一）醇溶性酚醛树脂 1.在酸性条件下 2.在碱性条件下 3.涂料用酚醛树脂方面 4.用途 （二）改性酚醛树脂 1.松香改性酚醛树脂 2.丁醇醚化酚醛树脂 （三）纯酚醛树脂（油溶性酚醛树脂） 1.对叔丁基酚 2.二甲苯代替甲酚缩合,第四章 常用涂料品种介绍 4.1反应性涂料,三、酚醛树脂涂料的配方解析及制造 （一）松香改性酚醛树脂清漆的配方解析及制造 1、松香改性酚醛树脂清漆的配方解析 原料 配比（重量） （1）松香改性酚醛树脂 75 （2）桐油 225 （3）亚麻厚油 35.5 （4）钙皂 4.5 （5）铅皂 9 （6）松香水 280 （7）松节油 （8）环烷酸钴 0.56 （9）环烷酸锰 3.5 解析讨论： 油度和各成分的作用 2.、清漆制造 （1）漆料制备 （2）过滤包装,第四章 常用涂料品种介绍 4.1反应性涂料,（二）松香改性酚醛树脂磁漆的配方解析及制造 1、松香改性酚醛树脂磁漆的配方解析 2、制造 （1）漆料配制 （2）配料搅浆 （3）研磨分散 （4）兑稀调色 （5）过滤包装,第四章 常用涂料品种介绍 4.1反应性涂料,4.1.2环氧树脂涂料 一、环氧树脂及性质 1.类型 （1）双酚A型 （2）非双酚A型 2.结构特征及性质 3.环氧树脂的特性指标 环氧值 环氧当量 环氧基含量 羟值 酯化当量 氯值 4.通用环氧树脂基本数据,第四章 常用涂料品种介绍 4.1反应性涂料,5.环氧树脂的主要化学反应 （1）与胺类固化剂的交联反应 （2）与羧酸及酸酐固化剂的交联反应 （3）与无机酸反应 （4）与咪唑反应 （5）与其他树脂交联反应 二、胺固化环氧树脂涂料的原料选择和配方计算 （一）环氧树脂涂料品种 （二）性能和用途 （三）原料选择与配方计算 1.环氧树脂选择,第四章 常用涂料品种介绍 4.1反应性涂料,2.胺固化剂的选择 （1）脂肪族多胺 （2）芳香族胺 （3）配方计算 a伯胺、仲胺固化剂计算 b胺加成物用量计算 c叔胺的用量 3.溶剂的选择 4.漆的配制 a配制环氧树脂单组分 b固化剂组分 讨论,第四章 常用涂料品种介绍 4.2挥发和热熔性涂料,这里主要讨论挥发型涂料。 4.2.1种类 热塑性丙烯酸树脂涂料、热塑性聚氨酯树脂涂料、硝基纤维素涂料、纤维素涂料、乙烯类树脂涂料、过氯乙烯树脂涂料、橡胶涂料 4.2.2制造工艺 4.2.3突出的缺点 4.2.4进展,第四章 常用涂料品种介绍 4.3 乳胶漆一、组成,合成树脂乳液,颜料、填料,水,助剂,二、乳胶漆的特点,（1）以水为分散介质，属水性涂料的范畴，是一种既省资源又安全的环境友好型涂料。 （2）施工方便，可刷涂、辊涂和喷涂。可用水稀释，涂刷工具可以很方便地用水立即清洗。 （3）涂膜干燥快，在合适的气候条件下，一般4小时左右可重涂，1天可施涂二、三道。,1、优点,1、优点,（4）透气性好，对基层含水率的要求比溶剂型涂料低，能避免因不透气而造成的涂膜起泡和脱落问题，还能大大缓解结露，或不结露。 （5）耐水性好，乳胶漆是单组分水性涂料，但其干燥成膜后，涂膜不溶于水，具有很好的耐水性。 （6）性能能满足保护和装饰等要求，所以使用范围不断扩大。,2、缺点,（1）最低成膜温度高，一般为5以上，所以在较冷的地方冬季不能施工。 （2）干燥成膜受环境温度和湿度影响较大。 （3）干燥过程长。 （4）贮存运输温度要在0以上。 （5）光泽也比较低。,三、配方设计-乳液的选择,（一）乳液类别 纯丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液、醋叔乳液、硅丙乳液、聚醋酸乙烯酯乳液（白乳胶） （二）乳液性能比较： 1、抗紫外线 纯丙 苯丙 醋叔 醋丙 白乳胶 2、耐碱性 纯丙 苯丙 醋叔 醋丙 白乳胶 3、耐水性 苯丙 纯丙 醋叔 醋丙 白乳胶 4、抗风化性 纯丙 苯丙 醋叔 醋丙 白乳胶 5、成本 纯丙 苯丙 醋叔 醋丙 白乳胶 6、耐粘污性 纯丙 苯丙 醋叔 白乳胶 醋丙 7、颜色稳定性 纯丙 醋叔 醋丙 苯丙 白乳胶,三、配方设计-乳液的选择,（三）乳液选择,内墙乳胶漆,外墙乳胶漆,苯丙,醋丙,醋叔,EVA,硅丙,苯丙,纯丙,醋叔,三、配方设计-颜填料的选择,（一）颜料的选择 白色：金红石钛白粉 红色：氧化铁红 黄色：氧化铁黄、钒酸铋、有机黄 绿色：酞菁绿 蓝色：酞菁蓝、钴蓝 黑色：氧化铁黑、炭黑 （二）填料的选择 主要依据： 价格； 乳胶漆的性能要求、填料的细度、吸油量； 粘接剂对颜料的粘接力。,三、配方设计-水和助剂的选择,1、任何助剂，作用有正也有负。 2、任何助剂，其用量均以能解决问题为度，超量使用是花钱买副作用。 3、要十分注意助剂之间的相互作用。 4、助溶剂：性能与环保的统一，趋势是丙二醇。 5、水：避免多价离子、细菌、铁锈等。,四、乳胶漆的生产和检测,（一）生产 （二）检测,一、合成树脂乳液,1、特性和作用 涂料用的乳液聚合物具有很好的成膜性和粘接性； 分子量大； 固含量高，粘度低；不溶于水。 2、分类,醋酸乙烯系聚合物乳液,丙烯酸系共聚物乳液,其它乳液,二、颜料和填料,水浆化,表面处理和超细化,色浆,不透明聚合物,三、水和助溶剂,水：分散介质,助溶剂,调节水挥发速率,协同成膜助剂促进乳胶漆成膜,降低乳胶漆的冰点,降低水的表面张力,（一）水,优点：,4、借助于助剂，以水为分散介质的乳胶漆性能可满足需要。,1、水无毒无味，完全满足环境保护要求,2、水不爆炸，不燃烧，安全无毒,3、便宜易得。,（一）水,不利因素：,4、挥发速率与环境和基材有关；,2、具有明显极性，不是溶剂；,3、蒸发热高，干燥时间长；,1、表面张力大，湿润性差,（一）水,不利因素：,8、需要非常重视杀菌防腐保洁。,5、凝固点高,6、介电常数大,7、电导率高,（二）助溶剂,丙二醇、乙二醇、200号溶剂油和埃克森化工公司（EXXON）的D60等一些溶剂。,四、助剂,湿润分散剂,消泡剂,增稠剂,成膜助剂,防腐剂与防霉剂,pH调节剂,（一）湿润分散剂,湿润,分散,稳定,（二）消泡剂,1、泡沫产生的原因,搅拌和高速分散。,乳化剂、湿润分散剂、增稠剂的使用；,（二）消泡剂,2、消泡机理,气泡的再分布,膜厚的减薄,膜的破裂,（二）消泡剂,3、消泡剂的选择 （1）矿物油类消泡剂比较适合于平光和丝光乳胶漆。 （2）有机硅消泡剂效果好，用量小，使用不当易出现缩边 缩孔现象。 （3）对于高粘度的的乳胶漆，可采用非硅消泡剂和有机硅 消泡剂复配消泡。 （4）要根据资料和经验初选消泡剂，通过试验确定，投入 生产，还要根据生产使用的结果，进行改进。,（三）增稠剂,1、增稠剂在乳胶漆中的作用 增加其粘度，使颜料沉淀变慢，且沉淀松散，易搅拌均匀， 防止色不匀，和湿润分散剂一起保证涂料的贮存稳定性。,沉淀和增稠,流挂和触变性,（三）增稠剂,2、增稠剂的种类及增稠特点,纤维素醚类,碱溶胀型增稠剂,聚氨酯类增稠剂,无机增稠剂,络合型有机金属化合物类增稠剂,（1）纤维素醚类增稠剂,增稠机理： 氢键作用使其有很高的水合能力及其分子之间的缠绕。,（1）纤维素醚类增稠剂,特点： 与乳胶漆中各组分相容性好，增稠效果好，触变性高，保水性好，但流平性差，涂料辊涂抗飞溅性差，对漆膜的耐水性和光泽有影响，防腐防霉性差，易受细菌浸蚀而使涂料粘度下降，甚至变质。,（2）碱溶胀型增稠剂,增稠机理： 在碱性体系中，羧基在静电排斥的作用下使原先卷曲的聚合物链伸展开，加上缔合作用，聚合物链与颜料粒子和乳胶粒子搭接成三维网络结构，从而使乳胶漆体系的粘度升高。,（2）碱溶胀型增稠剂,特点： 增稠效率较高，因为本身的粘度较低，在涂料中极易分散，大多数品种有一定的触变性，同时也有适度的流平性，也有高触变性的产品可供选择，涂料辊涂抗飞溅性好，抗菌性好，对漆膜的光泽无不良影响，成本低。但对pH值敏感。,（3）聚氨酯类增稠剂,增稠机理： HEUR在乳胶漆水相中，像表面活性剂，形成胶束，亲水端与水分子以氢键缔合，憎水端与乳胶粒子、表面活性剂等的憎水结构吸附在一起，形成立体网状结构，达到增稠结果。,（3）聚氨酯类增稠剂,特点： 增稠效果较高，流平性较好，远远优于碱溶胀型增稠剂，涂料辊涂施工抗飞溅性好，对涂料的光泽无影响，抗菌性好，但是配方中表面活性剂、溶剂等对其增稠效果都有很大影响，乳液改变时，增稠效果也随之改变。,（4）无机增稠剂,膨润土、凹凸棒土、气相二氧化硅,共同特点是抗生物降解性好，但辊涂抗飞溅性差。,（5）络合型有机金属化合物类增稠剂,抗流挂性、辊涂抗飞溅性、流平性等都优于纤维素醚类增稠剂。,3、增稠剂的选择,（1）高PVC乳胶漆的粘度控制应保证贮存中不分层，可采用HEC和碱溶胀增稠剂（HASE）配合，来调整粘度。 （2）中等PVC和低PVC乳胶漆，可将粘度曲线不同的缔合型增稠剂配合使用。,（四）成膜助剂,成膜助剂（filming-aids， coalescents），它们实际上是添加到乳胶漆中去帮助聚合物成膜的高沸点溶剂。,（五）防腐剂和防霉剂,1、常用防腐剂及其优缺点：,缺点： 遇强氧化还原剂时，防腐性降低。杀菌性较慢。对皮肤有刺激。防霉性较差，抗细菌谱中有空隙。,（1）1，2-苯并异噻唑啉-3-酮（BIT）,优点： 不释放甲醛，不含卤素，不挥发。稳定性好。与胺类相容。,（2）5-氯-2-甲基-4异噻唑啉-3-酮/2-甲基-4-噻唑啉-3-酮（CMIT/MIT）,优点： 不释放甲醛，不挥发。广谱杀菌。高效。,缺点： pH9.5时，不稳定。热稳定性差。遇还原剂时，防腐性降低。与胺不相容，会降解。含氯。对皮肤有很强的刺激性。,（3）释放甲醛型防腐剂,优点： 快速广谱杀菌，高效、尤其是具有容器上部空间保护，这对于贮罐贮存和管道输送的大生产是需要的。价格适中。,缺点： 甲醛被怀疑是第三类致癌物。热稳定性差。PH6时，效率会降低。挥发并有强烈的味道。,（4）CMIT/MIT+释放甲醛型防腐剂,在涂料工业中广泛使用，因为可以以不同的比例很好地组合。既具有容器上部空间保护，又具有高效广谱杀菌作用。而且释放甲醛型防腐剂会提高CMIT/MIT的稳定性。当然，甲醛含量不能超标。,2、常用防霉防藻剂及其优缺点,（1）苯并咪唑氨基甲酸甲酯,缺点：杀菌谱线有缺陷。在高pH值时，即在养护期不够的新抹灰层上，有可能使白涂料变色。,优点：水溶性低，光稳定性好，热稳定性好，是常用的防霉剂。,（2）2-正辛基-4异噻唑啉-3-酮,优点：广谱杀菌，即防霉又抗藻。,缺点：水溶性较大，易被雨水冲刷掉。对皮肤刺激性大。,（3）N-(3,4-二氯苯基)-N,N-二甲基脲,是一种常用的防藻剂。,3、防腐剂和防霉剂的选择与用量,一般选择两个活性组分及其以上的复配防腐剂和防霉剂，其原则是高效、低毒、广谱、相容、稳定、持久和价格性能比适当。,3、防腐剂和防霉剂的选择与用量,在乳胶漆中的一般用量： 防腐剂0.1%0.3%；防霉防藻剂0.3%1.2%。具体根据原料含菌情况以及产品要求等，通过试验确定。,（六）pH调节剂,常采用AMP-95、氨水、NaOH、KOH等来调节pH值。,AMP-95,pH值稳定，由于随后的挥发，对涂膜耐水性也没有影响，它还兼有分散作用。缺点是有一定气味，并且会稍微提高挥发性有机化合物（VOC）的含量。,氨水,由于其挥发性，不影响涂膜耐水性。但有气味，乳胶漆存放时，随着氨的挥发，pH值降低。,NaOH和KOH溶液,无气味，pH值稳定，但因为其不挥发，所以对涂膜耐水性有一定影响。,生产过程和工艺流程,加入钙皂、铅皂,用粘度检测热炼终点,稀释前应先降温,加入其他助剂后测最终粘度,真空泵；2-缓冲罐；3-流量计；4-稀释罐；5-齿轮泵；6-地下溶剂罐；7-排风机；8-炼油釜；9-中转罐；10、11、12-桐油、聚合油及软树脂计量槽；13-CF-过滤机；14-贮罐,工艺流程,外墙涂料的主要技术性能指标,外墙涂料的主要技术性能指标,乳液型内墙涂料性能指标,水溶性内墙涂料性能指标,