典型涂料生产技术PPT课件

第八章第八章 典型涂料生产技术典型涂料生产技术第一节第一节 醇酸树脂醇酸树脂教学目标2 2、了解醇酸树脂的分类和主要用途。、了解醇酸树脂的分类和主要用途。l广泛用于广泛用于家具家具、建筑建筑、桥梁桥梁、船舶船舶、车辆车辆、仪仪器器、仪表仪表等的等的涂饰涂饰 多元醇和多元酸可以进行缩聚反应，所生成的缩聚物多元醇和多元酸可以进行缩聚反应，所生成的缩聚物大分子主链上含有许多酯基（大分子主链上含有许多酯基（COO），这种聚合物称），这种聚合物称为为聚酯聚酯。涂料工业中，将脂肪酸或油脂改性的聚酯树脂称。涂料工业中，将脂肪酸或油脂改性的聚酯树脂称为为醇酸树脂醇酸树脂（alkyd resin），而将大分子主链上含有不饱），而将大分子主链上含有不饱和双键的聚酯称为和双键的聚酯称为不饱和聚酯不饱和聚酯，其它不含不饱和双键的聚，其它不含不饱和双键的聚酯则称为酯则称为饱和聚酯饱和聚酯。这三类聚酯型大分子在涂料工业中都。这三类聚酯型大分子在涂料工业中都有重要的应用。有重要的应用。目前，醇酸漆仍然是重要的涂料品种之一，其产量约目前，醇酸漆仍然是重要的涂料品种之一，其产量约占涂料工业总量的占涂料工业总量的2025。l概述醇酸树脂涂料的特点：醇酸树脂涂料的特点：l (1)漆膜干燥后形成高度网状结构，不易老漆膜干燥后形成高度网状结构，不易老化，耐候性好，光泽恃久不退。化，耐候性好，光泽恃久不退。l (2)漆膜柔韧坚牢，耐磨擦。漆膜柔韧坚牢，耐磨擦。l (3)抗矿物油、抗醇类溶剂性良好。烘烤后抗矿物油、抗醇类溶剂性良好。烘烤后的漆膜耐水性、绝缘性、耐油性都大大提高。的漆膜耐水性、绝缘性、耐油性都大大提高。醇酸树脂涂料的缺点：醇酸树脂涂料的缺点：l (1)干结成膜快，但完成干燥的时间长。干结成膜快，但完成干燥的时间长。l (2)耐水性差，不耐碱。耐水性差，不耐碱。l (3)醇酸树脂涂料虽不是油漆，但基本上醇酸树脂涂料虽不是油漆，但基本上还未脱离脂肪酸衍生物的范围，对防湿热、防还未脱离脂肪酸衍生物的范围，对防湿热、防霉菌和盐雾等性能上还不能完全得到保证。因霉菌和盐雾等性能上还不能完全得到保证。因此，在品种选择时都应加以考虑。此，在品种选择时都应加以考虑。一、一、生产醇酸树脂所用的原料生产醇酸树脂所用的原料 多元醇：多元醇：二元醇二元醇乙二醇、新戊二醇乙二醇、新戊二醇 三元醇三元醇甘油（丙三醇）、甘油（丙三醇）、三羟甲基丙烷三羟甲基丙烷 四元醇四元醇季戊四醇、伯醇、季戊四醇、伯醇、仲醇、叔醇仲醇、叔醇 多元酸：多元酸：二元酸二元酸乙二酸、乙二酸、苯二甲酸酐（苯酐）、苯二甲酸酐（苯酐）、间间苯二甲酸、顺丁烯二酸酐。苯二甲酸、顺丁烯二酸酐。三元酸三元酸苯偏三甲酸酐。苯偏三甲酸酐。油类：油类：椰子油、蓖麻油、棉子油、豆油、亚麻油、桐椰子油、蓖麻油、棉子油、豆油、亚麻油、桐油等。油等。l催化剂催化剂l若使用醇解法合成醇酸树脂，醇解时需使用催化剂。常用的催化剂为氧化铅和氢氧化锂（LiOH）。）。由于环保问题，氧化铅被禁用。醇解催化剂可以加快醇解进程，且使合成的树脂清澈透明。其用量一般占油量的0.02。二、醇酸树脂的分类长油度油量长油度油量 6070%100%油（或苯二甲酸酐）用量油度（或苯二甲酸酐含量）树脂的理论产量 树脂的理论产量等于苯二甲酸酐用量、甘油用量、脂肪酸（或油脂）树脂的理论产量等于苯二甲酸酐用量、甘油用量、脂肪酸（或油脂）用量之和，减去完全酯化所生成的水。用量之和，减去完全酯化所生成的水。干性油醇酸树脂干性油醇酸树脂按性能按性能不干性油醇酸树脂不干性油醇酸树脂按含油多少按含油多少短油度油量短油度油量 3545%中油度油量中油度油量 4660%特长油度油量特长油度油量 大于大于70%解：解：甘油的相对分子质量为甘油的相对分子质量为92，固其投料的物质的量为：，固其投料的物质的量为：4398/92=0.458(mol)含羟基的物质的量为：含羟基的物质的量为：30.4581.374(mol)苯酐的相对分子质量为苯酐的相对分子质量为148，因为损耗，因为损耗2，故其参加反应的物，故其参加反应的物质的量为：质的量为：74.5099.5（12）/148=0.491(mol)其官能度为其官能度为2，故其可反应官能团数为：，故其可反应官能团数为：20.4910.982(mol)因此，体系中羟基过量，苯酐（即其醇解后生成的羧基）全部反因此，体系中羟基过量，苯酐（即其醇解后生成的羧基）全部反应生成水量为：应生成水量为：0.491188.835g生成树脂质量为：生成树脂质量为：100.043.009874.5（12）8.835205.945（g）所以所以 油度油度100/205.945=49%例题：例题：某醇酸树脂的配方如下：某醇酸树脂的配方如下：亚麻仁油：亚麻仁油：100.00g；氧化铅（酯交换催化剂）：；氧化铅（酯交换催化剂）：0.015g；甘油；甘油（98）：）：43.00g；苯酐（；苯酐（99.5）：）：74.50g（其升华损耗约（其升华损耗约2）。）。计算所合成树脂的油度。计算所合成树脂的油度。三 醇酸树脂配方的计算 合成醇酸树脂的反应是很复杂的。根据不同的结构、合成醇酸树脂的反应是很复杂的。根据不同的结构、性能要求制备不同类型的树脂，首先要拟定一个适当的性能要求制备不同类型的树脂，首先要拟定一个适当的配方，合成的树脂既要酸值低、分子量较大、使用效果配方，合成的树脂既要酸值低、分子量较大、使用效果好，又要反应平稳。配方拟定还没有一个十分精确的方好，又要反应平稳。配方拟定还没有一个十分精确的方法，必须将所订配方反复实验、多次修改，才能用于生法，必须将所订配方反复实验、多次修改，才能用于生产。产。目前，有一种半经验的配方设计方案，程序如下。目前，有一种半经验的配方设计方案，程序如下。（1）根据油度要求选择多元醇过量百分数，确定多元醇用量。）根据油度要求选择多元醇过量百分数，确定多元醇用量。油长（）油长（）65 6560 6055 5550 5040 4030甘油过量（）甘油过量（）0 0 010 1015 1525 2535季戊四醇（）季戊四醇（）05 515 1520 2030 3040多元醇用量酯化多元醇用量酯化1摩尔苯酐多元醇的理论用量（摩尔苯酐多元醇的理论用量（1多元醇过量百分多元醇过量百分数）数）（2）由油度概念计算油用量）由油度概念计算油用量 油量油度油量油度（树脂产量生成水量）（树脂产量生成水量）（3）由固含量求溶剂量）由固含量求溶剂量（4）验证配方。）验证配方。三 醇酸树脂配方的计算 四、四、醇酸树脂的应用醇酸树脂的应用 醇酸树脂是涂料用合成树脂中产量最大、用途最广的一种。它可以醇酸树脂是涂料用合成树脂中产量最大、用途最广的一种。它可以配制自干漆和烘漆，民用漆和工业漆，以及清漆和色漆。配制自干漆和烘漆，民用漆和工业漆，以及清漆和色漆。（1）独立作为涂料成膜树脂，利用自动氧化干燥交联成膜。干性油）独立作为涂料成膜树脂，利用自动氧化干燥交联成膜。干性油的短、中、长油度醇酸树脂具有自干性，其中中、长油度的最常用；醇的短、中、长油度醇酸树脂具有自干性，其中中、长油度的最常用；醇酸树脂具有自干性可以配制清漆和色漆。酸树脂具有自干性可以配制清漆和色漆。（2）醇酸树脂作为一个组分（羟基组分）同其它组分（亦称为固化）醇酸树脂作为一个组分（羟基组分）同其它组分（亦称为固化剂）涂布后交联反应成膜。该类醇酸树脂主要为短、中不干性油醇酸树剂）涂布后交联反应成膜。该类醇酸树脂主要为短、中不干性油醇酸树脂。其合成用椰子油、篦麻油、月硅酸等原料。其涂料体系主要有同氨脂。其合成用椰子油、篦麻油、月硅酸等原料。其涂料体系主要有同氨基树脂配制的醇酸氨基烘漆，同多异氰酸酯配制的双组分聚氨脂漆等。基树脂配制的醇酸氨基烘漆，同多异氰酸酯配制的双组分聚氨脂漆等。（3）改性树脂。主要作为改性剂（或增塑剂）以提高硝酸纤维素、）改性树脂。主要作为改性剂（或增塑剂）以提高硝酸纤维素、氯化橡胶、过氯乙稀树脂的韧性，制造溶剂挥发性涂料。此类树脂通常氯化橡胶、过氯乙稀树脂的韧性，制造溶剂挥发性涂料。此类树脂通常用短油度不干性油醇酸树脂。用短油度不干性油醇酸树脂。第二节第二节 丙烯酸树脂涂料丙烯酸树脂涂料l教学目标教学目标l1、了解丙烯酸树脂涂料的特点、了解丙烯酸树脂涂料的特点l2、掌握丙烯酸树脂涂料的配方设计要点、掌握丙烯酸树脂涂料的配方设计要点第二节第二节 丙烯酸树脂涂料丙烯酸树脂涂料一、丙烯酸树脂涂料的特点及应用一、丙烯酸树脂涂料的特点及应用l特点：特点：l （1）具有优良的色泽，可制成透明度极好的水白色具有优良的色泽，可制成透明度极好的水白色清漆和纯白的白磁漆。清漆和纯白的白磁漆。l （2）耐光耐候性好，耐紫外线照射不分解或变黄。耐光耐候性好，耐紫外线照射不分解或变黄。l （3）保光、保色，能长期保持原有色泽。保光、保色，能长期保持原有色泽。l （4）耐热性好。耐热性好。l （5）可耐一般酸、碱、醇和油脂等。可耐一般酸、碱、醇和油脂等。l （6）可制成中性涂料，调入铜粉、铝粉，则具有金可制成中性涂料，调入铜粉、铝粉，则具有金银一样光耀夺目的色泽，不会变暗。银一样光耀夺目的色泽，不会变暗。l （7）长期贮存不变质。长期贮存不变质。应用应用 二、二、丙烯酸单体的生产方法丙烯酸单体的生产方法 由联碳公司开发的丙烯氧化合成丙烯酸工艺，是目前各国由联碳公司开发的丙烯氧化合成丙烯酸工艺，是目前各国合成丙烯酸的主要方法。合成丙烯酸的主要方法。C H2 C H C H3+3/2 O2 CH2=CHCOOH+H2O 此外，还可用直接酯化法和酯交换法合成各种丙烯酸此外，还可用直接酯化法和酯交换法合成各种丙烯酸酯单体。酯单体。（1）直接法：）直接法：式中，式中，R1为为H或或CH3；R2烷基烷基 （2）酯交换法：式中，R1为H或CH3；R2为烷基：R3为比R2碳数更多 的烷基 三、丙烯酸树脂的配方设计三、丙烯酸树脂的配方设计l基本原则是首先要针对不同基材和产品确定树脂剂型溶剂型或水剂型；然后根据性能要求确定单体组成、玻璃化温度（Tg）、溶剂组成、引发剂类型及用量和聚合工艺；最终通过实验进行检验、修正，以确定最佳的产品工艺和配方。其中单体的选择是配方设计的核心内容。l1、单体的选择l 为方便应用，通常将聚合单体分为硬单体、软单体和功能单体三大类。甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（ST）、丙烯睛(AN)是最常用的硬单体，丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸异辛酯(2-EHA)为最常用的软单体。l功能性单体有含羟基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，含羧基的单体有丙烯酸和甲基丙烯酸。羟基的引入可以为溶剂型树脂提供与聚氨酯固化剂、氨基树脂交联用的官能团。l2、玻璃化温度的设计、玻璃化温度的设计l 玻璃化温度反映无定型聚合物由脆性的玻璃态转玻璃化温度反映无定型聚合物由脆性的玻璃态转变为高弹态的转变温度。不同用途的涂料，其树脂的变为高弹态的转变温度。不同用途的涂料，其树脂的玻璃化温度相差很大。外墙漆用的弹性乳液其一般低玻璃化温度相差很大。外墙漆用的弹性乳液其一般低于于10，北方应更低一些；而热塑性塑料漆用树脂，北方应更低一些；而热塑性塑料漆用树脂的一般高于的一般高于60。交联型丙烯酸树脂的一般在。交联型丙烯酸树脂的一般在20400。l3、引发剂的选择、引发剂的选择l4、溶剂的选择、溶剂的选择塑料漆用热塑性丙烯酸树脂的合成配方序号序号原料名称原料名称用量（质量份）用量（质量份）01甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯27.0002甲基丙烯酸正丁酯甲基丙烯酸正丁酯6.00003丙烯酸丙烯酸0.400004苯乙烯苯乙烯9.00005丙烯酸正丁酯丙烯酸正丁酯7.10006二甲苯二甲苯45.0007二叔丁基过氧化物二叔丁基过氧化物0.5000第三节第三节 环氧树脂涂料环氧树脂涂料2 2、了解环氧树脂的生产工艺。、了解环氧树脂的生产工艺。第三节 环氧树脂涂料一、环氧树脂的类型一、环氧树脂的类型二、环氧涂料的性能及应用二、环氧涂料的性能及应用三、生产工艺三、生产工艺四、生产操作四、生产操作几个概念：几个概念：1、环氧值、环氧值A：每：每100g环氧树脂中含环氧树脂中含有环氧基的物质的量。有环氧基的物质的量。2、环氧指数、环氧指数B：每：每1kg环氧树脂中所环氧树脂中所含环氧基的物质的量。含环氧基的物质的量。B10A。3、环氧当量、环氧当量C（EEW）：含有）：含有1mol环氧基的树脂的质量，环氧基的树脂的质量，g/mol。C1000/B。4、羟基值、羟基值F：每：每100g环氧树脂中含有环氧树脂中含有羟基的物质的量。羟基的物质的量。一、环氧树脂的类型一、环氧树脂的类型水溶性环氧酯树脂水溶性环氧酯树脂无溶剂型环氧酯树脂无溶剂型环氧酯树脂溶剂型环氧酯树脂溶剂型环氧酯树脂1、环氧树脂的型号、环氧树脂的型号 双酚双酚A型环氧树脂结构通式如下型环氧树脂结构通式如下 COOH2CH2CHCH2COHCH2COHCOOH2CHC CH2OCH3CH3CH3CH3n2、脂肪酸的结构、脂肪酸的结构制造环氧酯所用脂肪酸种类较多，制造环氧酯所用脂肪酸种类较多，不同结构的脂肪酸制得性能各异的环不同结构的脂肪酸制得性能各异的环氧酯。制造常温干型环氧酯选用干性氧酯。制造常温干型环氧酯选用干性油脂肪酸，如亚麻油酸、桐油酸等；油脂肪酸，如亚麻油酸、桐油酸等；制造烘干型环氧酯选用不干性油脂肪制造烘干型环氧酯选用不干性油脂肪酸，如椰子油酸、月桂酸等。酸，如椰子油酸、月桂酸等。3、脂肪酸与环氧树脂的配比、脂肪酸与环氧树脂的配比环氧酯油度环氧酯油度 环氧树脂当环氧树脂当量数量数脂肪酸当量脂肪酸当量数数短油度短油度1.00.30.5中油度中油度1.00.50.7长油度长油度1.00.70.9二、环氧涂料的性能及应用二、环氧涂料的性能及应用（一）性能（一）性能1、环氧涂料为单组分包装，贮存稳定性好，涂、环氧涂料为单组分包装，贮存稳定性好，涂料施工方便；环氧涂料基料可由不同品种的脂料施工方便；环氧涂料基料可由不同品种的脂肪酸以不同的配比与环氧树脂制得，因而产生肪酸以不同的配比与环氧树脂制得，因而产生的环氧涂膜性能多样。的环氧涂膜性能多样。2、环氧涂料可采用价廉的烃类作溶剂；环氧对、环氧涂料可采用价廉的烃类作溶剂；环氧对颜、填料的适应性好，便于生产及贮存。颜、填料的适应性好，便于生产及贮存。二、环氧酯涂料的性能及应用二、环氧酯涂料的性能及应用（一）性能（一）性能3、环氧与其它合成树脂混溶性好，如与氨基树、环氧与其它合成树脂混溶性好，如与氨基树脂或酚醛树脂并用，可制造成性能不同的烘干型脂或酚醛树脂并用，可制造成性能不同的烘干型涂料。涂料。4、由环氧制成清漆、瓷漆、底漆和腻子等，在、由环氧制成清漆、瓷漆、底漆和腻子等，在使用时呈现出不同的特性。使用时呈现出不同的特性。二、环氧酯涂料的性能及应用二、环氧酯涂料的性能及应用（一）性能（一）性能5、环氧涂料对铁、铝金属基材有很好的附着、环氧涂料对铁、铝金属基材有很好的附着力，涂料坚韧、耐冲击性好、耐腐蚀性较强，力，涂料坚韧、耐冲击性好、耐腐蚀性较强，与面层涂料配套性很好。与面层涂料配套性很好。此外，由于环氧树脂中含有酯基，故耐碱性不此外，由于环氧树脂中含有酯基，故耐碱性不好，但比醇酸树脂的耐碱性好。环氧涂料的耐好，但比醇酸树脂的耐碱性好。环氧涂料的耐酸类介质性能等尚需改进提高。酸类介质性能等尚需改进提高。二、环氧酯涂料的性能及应用二、环氧酯涂料的性能及应用（二）应用（二）应用环氧涂料广泛用于各种金属底漆、电器环氧涂料广泛用于各种金属底漆、电器绝缘涂料、化工厂设备防腐蚀涂料、汽车、绝缘涂料、化工厂设备防腐蚀涂料、汽车、拖拉机及其他及其设备打底防护等领域。拖拉机及其他及其设备打底防护等领域。具体应用品种有高级底漆和腻子、软管具体应用品种有高级底漆和腻子、软管涂料、食品罐头涂料、地板涂料、石棉水泥涂料、食品罐头涂料、地板涂料、石棉水泥面漆、金粉及银粉漆、船舶涂料等。面漆、金粉及银粉漆、船舶涂料等。三、生产工艺三、生产工艺四、生产操作四、生产操作（一）生产配方示例（一）生产配方示例原料名称原料名称投料量投料量/kg原料名称原料名称 投料量投料量/kg梓油酸（酸值梓油酸（酸值190,色泽色泽10）46.5松脂酸锌松脂酸锌（50%）0.8E-12（604）52.7200号媒号媒焦溶剂焦溶剂100二甲苯二甲苯5.0四、生产操作四、生产操作（二）注意事项（二）注意事项（1）每批原料如）每批原料如E-12（604）环氧树）环氧树脂及梓油酸，需测定酯化当量和酸值后，脂及梓油酸，需测定酯化当量和酸值后，再调整其配方，经小试合格后才能投料再调整其配方，经小试合格后才能投料生产。生产。（2）环氧树脂应粉碎均匀，否则融化）环氧树脂应粉碎均匀，否则融化时间延长，影响以后酯化。时间延长，影响以后酯化。四、生产操作四、生产操作（二）注意事项（二）注意事项（3）酯化温度达）酯化温度达200220时，有大量水分时，有大量水分逸出，此时应注意控制温度，观察泡沫状况，逸出，此时应注意控制温度，观察泡沫状况，以防止逸料，并准备硅油消泡。以防止逸料，并准备硅油消泡。（4）酸值不易下降时，可加大）酸值不易下降时，可加大CO2通入量促通入量促使水分脱出，若酯化物粘度（用二甲苯兑稀测使水分脱出，若酯化物粘度（用二甲苯兑稀测定）已达定）已达4s，而酸值大于，而酸值大于10mgKOH/g，应急，应急速出料防止凝胶化。速出料防止凝胶化。作业n教材P60 1、2