精细化工概论涂料ppt课件

第十章 涂 料,1,涂 料,涂料是指用特定的施工方法涂覆到物体表面后，经固化使物体表面形成美观而有一定强度的连续性保护膜、或者形成具有某种特殊功能涂膜的一种精细化工产品。,2,我国享誉世界的大漆（中国漆），有7000多年的历史。远在新石器时代，我们的祖先就已经使用天然颜料、植物汁液、油脂等绘制图案、装饰物品。,马王堆,3,4,以天然物质为原料的涂料经历了较长的历史。 最早以天然矿物和色素为涂料。稍后以油和松香、大漆为基础的天然树脂制成的油性涂料和天然树脂涂料。 二战后，涂料用原料转而以煤炭化工产品为主 上世纪50、60年代转而以石油化工产品为主要原料来源 进入90年代后，随着石油危机的加速，涂料的发展还应是以天然物质为原料的涂料，而且原料来源应多样化。 现在涂料的发展面临巨大的环保压力，新型环保涂料成为涂料的发展趋势,涂料的发展,5,溶剂型涂料由于含有强致癌物质苯、甲苯、乙苯、二甲苯等苯的同系物，常用的稀释剂如香蕉水中也存在大量的苯系物。固化剂中也存在着TDI(甲苯二异氰酸酯)，涂料中还含有大量的甲醛。这些溶剂不仅有剧毒，还可以燃烧，污染环境和损害人体健康。 到2008年，中国将禁止生产销售溶剂型涂料。 代替溶剂型涂料的是低VOC或无VOC新型环保涂料。,新型环保涂料,VOC：挥发性有机化合物 苯、甲苯、二甲苯、甲醛,6,环保型涂料的路线： 将涂料中50%60%的溶剂含量降低至20%30%高固体份涂料 将涂料中的溶剂用水取代水性涂料 用空气取代涂料中的溶剂粉末涂料,新型环保涂料,7,我国涂料工业的现状 1980年涂料产量仅48万吨； 1990年84.6万吨； 1991年的中国涂料产量在92. 84万吨左右； 1992年突破了百万大关，达到105.8万吨； 1998年跻身世界涂料四强； 2000年涂料产量183.9方吨，已经排列世界第三； 2002年中国涂料产量跨过200万吨大关，跃居世界第二； 2004年，我国涂料产量增至298. 15万吨； 2005年中国涂料行业总产量达382. 57万吨，已成为世界涂料生产和消费第二大国。 19802005年25年间涂料产量增长了7. 97倍。,8,我国涂料工业的现状 据20062007年涂料行业发展与市场分析报告指出，我国涂料行业近年发展的特点是： 总产量连创新高，成为仅次于美国的涂料第二生产大国； 产品结构调整加快，已从油性涂料时代进入合成树脂涂料时代； 进出口量迅猛增长，已成为美国、日本、德国之后的世界第四大涂料进出口国； 形成了具有科技优势和市场优势的长三角、珠三角和环渤海地区的产业聚集地带； 我国成为世界涂料潜在市场最大、发展最具活力的地区，众多国际著名公司注资我国，投资热情高涨。,9,我国涂料工业的现状 我国涂料行业在快速发展的同时也面临很多问题: 如企业规模偏小、涂料市场知名的民族品牌寥寥、科研投入不足、科研后劲和前瞻性不够等。 中国涂料工业协会提出了“十一五”涂料行业的发展目标，主要有： 大力扶持中国涂料名牌产品和企业；建立健全技术创新体系；支持大企业集团的成长，力争培育10家以上年销售额10亿元的企业，百家年销售额超1亿元的企业，使排名前30位的企业集团的产量和销售额在行业中的比重超过60%，淘汰大多数小企业等。,10,11,12,第一节 概 述,一、涂料的作用与分类 1、涂料的作用 （1）保护作用 （2）装饰作用 （3）色彩标志 （4）特殊用途,13,1、涂料的作用,14,保护作用,15,1、涂料的作用,16,多彩涂料,装饰作用,17,1、涂料的作用,18,马路标志漆,色彩标志,19,20,1、涂料的作用,21,发光涂料,特殊功能,22,示温涂料,23,隐形涂料,24,2、 涂料的分类,按用途： 建筑涂料、汽车漆、飞机漆、木器漆等 按施工工序： 底漆、腻子、二道漆、面漆、光漆 涂漆方式： 喷漆、浸漆、烘漆、电泳漆等,25,按成膜物质方式： 油基涂料、硝基涂料、醇酸树脂涂料、环氧树脂 按照形态： 水性涂料、溶剂型涂料、粉末涂料、高固体分涂料、无溶剂涂料等。 按固化方式： 挥发干燥型、转化干燥型（自干型、烘烤型等）,2、 涂料的分类,26,按涂膜光泽度分类： 有光漆、半光漆、无光漆 按涂膜的特殊功能： 绝缘漆、防锈漆、防腐蚀漆等 按照是否有颜料： 清漆和色漆,2、 涂料的分类,27,二. 涂料的组成,1. 成膜物质 2. 颜料和填料 3. 助剂 4. 溶剂,28,1.成膜物质基料、漆料,29,1、成膜物质,天然高分子 油脂、生漆、松香、沥青等 合成高分子合成树脂 醇酸树脂、环氧树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂,30,1、成膜物质,非转化型成膜物质热塑性高分子 成膜过程中组成结构不发生变化 转化型成膜物质热固性高分子 成膜过程中组成结构发生变化,31,2、颜料、填料,颜（填）料：赋予涂料颜色和遮盖力，提高涂层的机械性能和耐久性；有的能使涂层具有防锈、防污、磁性和导电等功能的物质。 分类： 按成分分：有机颜料、无机颜料 按性能分：着色颜料、体质颜料（填料）和功能性颜料,32,有机颜料： 偶氮颜料、酞箐颜料等 无机颜料： 钛白、锌白、硫化锌、锌钡白（立德粉）、铬黄、铬绿等,按成分分：,33,按性能分：,着色颜料： 可赋予涂层美丽的色彩，具有良好的遮盖，可以提高涂层的耐日晒性、耐久性和耐气候变化等性能。 体质颜料（填料）： 提高着色颜料的着色效果和降低成本 如：BaSO4、CaSO4、滑石粉、高岭土 功能性颜料： 防锈、消光、防污等,34,涂料的性能受颜料性能的影响,涂料的性能： 遮盖力，涂抹附着力，粘度，细度 颜料的性能： 形状，颗粒大小及分布，体积分数，分散效果,35,3、助剂,助剂对涂料或涂膜的某一特定方面的性能起改进作用。通常用量很少，约10-3(w/w)，但作用很大，不可或缺。 助剂功能： 改进生产工艺、改善施工条件、提高成膜性能 流平剂、流变剂、抗结皮剂、催干剂、消泡剂、消光剂、增光剂、偶联剂、润湿分散剂、乳化剂 赋予特殊功能 防污剂、防霉剂、导电（抗静电）剂,36,1）流平剂,涂料在涂装后有一个流动及干燥成膜的过程。涂膜能达到平整光滑的特性称为流平性。 流平剂的作用： 降低涂料与底材直接的表面张力，使二者具有良好的润滑 调整黏度、延长流平时间 芳烃、酮类、酯类等高沸点溶剂类 高聚物,37,2）流变剂、防沉剂,流变性：物质在外力作用下的变形和流动性质。（黏度） 理想的涂料，施工时具有较低的黏度，施工后具有较高的黏度，颜料不易沉降。 常见流变剂：有机黏土、氢化蓖麻油、纤维素醚、聚丙烯酸等,38,3）消光剂和增光剂,消光剂：使涂膜表面产生一定的粗糙度，降低其表面光泽。 常用消光剂：金属皂（硬脂酸铝、硬脂酸锌）、改性油、蜡、硅藻土、合成二氧化硅 增光剂：降低涂膜的表面粗糙度、提高光泽。 常用增光剂：能提高流平性，或能改善颜料的润湿分散性的物质，如有机胺或非离子表面活性剂。,39,4）催干剂,加速不饱和油脂类和油基树脂涂料发生氧化聚合固化的催化剂。 油脂的常用催干剂：铁、钴、锰、锌等金属的有机皂 有机酸的常用催干剂：环烷酸、植物油酸、松香等,40,5）润湿分散剂,作用：颜料在溶剂中的分散。 表面活性剂 分散机理：可吸附在颜料颗粒表面，产生静电斥力和空间位阻，防止颜料絮凝，使分散体系处于稳定状态。,41,6）偶联剂,偶联剂分子中有两种或两种以上的活性官能团，可以把两种不同类型化学结构及亲和力相差较大的材料在界面间连接起来，起到“桥”一样稳定连接的作用，从而使颜料、填料与成膜物质紧密结合，提高涂膜的附着力等物理机械性能。,42,4、溶剂,在涂料中起到溶解、稀释或分散成膜物质及颜（填）料的作用，以满足各种油漆施工工艺的要求，其用量在50%(V/V)左右。溶剂（或分散介质）并非成膜物质，它可以帮助施工和成膜。,水 无机化合物 有机化合物：品种最多，多为挥发性物质， 且对环境危害极大,溶剂,43,4、溶剂,现代涂料中有些品种应用了一些既能溶解或分散成膜物质，又能在成膜过程中与成膜物质发生化学反应，形成新物质而存留在漆膜中的化合物，被称为反应活性剂或活性稀释剂。,溶剂含量： 热塑性涂料：50% 热固性涂料：30%50%,溶剂有的是在涂料制造时加入，有的是在涂料施工时加入。有的涂料所含溶解是单一溶剂，有的是用多个溶剂品种。,44,涂料的组成,45,三、涂料的固化机理,涂料被涂于物件表面后形成了可流动的液态薄膜，通称为“湿膜”，涂料由“湿膜”变为“干膜”的过程称之为涂料的固化或干燥。 涂料通常施工(“湿膜”)粘度约在0.051Pas之间 成为具有一定机械性能的“干膜”时粘度至少要达到107Pa.s以上。 涂料固化的实质：固化成膜过程发生的变化也就是流动性或粘度的变化。,46,成膜固化机理可分为物理成膜和化学成膜 物理成膜 溶剂性涂料：主要是靠溶剂的挥发和分子链缠结成膜。 乳胶涂料：水份挥发和乳胶粒凝聚成膜。 化学成膜 是在室温或高温下通过化学交联反应形成三维网状结构成膜 交联反应-通过树脂中不饱和基团的自动氧化或是基团之间进行缩聚完成的。,47,从成膜机理角度看，溶剂型涂料与乳胶涂料的本质区别在于： 溶剂型涂料的成膜是随着有机溶剂的挥发高聚物分子链相互缠结而成膜； 乳胶涂料则是随着分散介质（主要是水和共溶剂）挥发的同时产生高聚物粒子的接近、接触、挤压变形而聚集起来，最后由粒子状态的聚集变成为分子状态的凝聚而形成连续的涂膜。,物理成膜 溶剂型、乳胶,48,乳胶是在表面活性剂存在下聚合物粒子在水中的分散体系。是通过乳液聚合制备的。 乳胶漆成膜-是随着分散介质(主要是水和共溶剂)挥发的同时产生聚合物粒子的接近、接触、挤压变形而聚集起来，最后由粒子状态的聚集变成为分子状态的凝聚而形成连续的涂膜。,乳胶涂料的固化,49,乳胶涂料的固化机制,50,1）连锁聚合反应成膜自由基加成聚合 氧化聚合 引发剂引发聚合 能量引发聚合 2）逐步聚合反应成膜缩聚反应成膜 氢转移聚合反应 外加交联剂固化剂,化学成膜,51,反应型涂料的贮存,将相互能发生反应的组分分罐包装，使用时现用现配 用溶剂将组分充分稀释，但这种涂料贮存期不长 选用在常温下不发生反应，只在高温下或受辐射时才发生反应的组分,反应型涂料的成膜物质一般是黏性的、分子量较小的聚合物或简单化合物。,52,固态涂料（粉末）,固态涂料多为粉末状，但施工被粘附在被涂物件表面后还不能形成连续的薄膜，它也要发生形态的变化即从分散的粒子凝聚为连续涂膜才能实现成膜过程。（热熔、分子链缠结） 不论液态涂料和固态涂料，成膜过程都是由涂料本身组成结构、成膜的条件(温度，湿度，涂膜厚度等)和被涂物件的材质特性所决定的。,53,四.涂料的命名,全名=颜料或颜色名称+成膜物质名称（用途或特性）+基本名称 例：锌黄酚醛防锈漆，醇酸导电磁漆， 白硝基外用瓷漆,54,五.涂料的发展趋势,（1）涂料向高固体份、水性和粉末等省能型涂料转变。 （2）涂装工程的合理化，紫外光固化、电子束固化和低温快速固化的推广。 （3）涂料制造技术的改进，如能量和原材料消耗的降低、溶剂和涂料的回收等。 （4）涂装作业环境的改善、污染的减少等。 （5）从摆脱对石油化工原料的依赖出发，开发无机涂料。,55,涂料的基料,1、天然油脂类涂料 干性油 如桐油、梓油、亚麻油、大麻油 主要成分：甘油的三脂肪酸脂， 其结构表示为： CH 2OCOR1 CH 2OCOR2 CH 2OCOR3 R1, R2, R3是脂肪酸,含有不饱和脂肪酸的植物油 含有双键，可在空气中氧的作用下进行聚合和交联反应,天然高分子和合成高分子,56,脂肪酸大多是18碳酸，其通式C17H35-xCOOH 主要的脂肪酸有： 硬脂酸 CH3(CH2)l6COOH 油酸 CH3(CH2)7CHCH(CH 2)7COOH 亚油酸 CH3(CH2)4CHCHCH2CH=CH (CH 2)7COOH 亚麻酸 CH 3CH2CH=CHCH2CH CHCH 2CH=CH(CH2)7COOH,57,干性油的特点:是可在空气中氧化而成膜，主要是由两个双键之间的亚甲基决定 CH3(CH2)4CHCHCH2CH=CH(CH 2)7COOH 由存在于油中过氧化物开始 游离基结合并引起分子间的结合，交联,58,空气干燥过程需要几天，可以加入钴盐或锰盐作为催干剂(用量在0.5-2%）一天便可干燥。,上述反应很慢,59,2、松香,松香是从松树的树根或树干上取得的，颜色由微黄至棕红色的透明。 固体天然树脂主要成分为松香酸及其异构体，它的分子式为 C19H39COOH 在油性涂料中加入松香能提高涂膜的光泽和硬度，但是耐候性和耐水性很差， 因此一般要将松香进行加工，制成松香的衍生，或者与其他合成树脂合用。,60,3、大漆（生漆、中国漆）,大漆是从漆树的韧皮层内割流出来的灰白色乳状液，经机械方法除漆渣和杂质，得生漆。 经过加热氧化炼制得到熟漆。,生漆是一种油包水型乳胶 W/O 主要成分：漆酚和漆酶，糖类和糖蛋白类化合物及油和水,61,漆酚是几种具有不饱和度脂肪烃取代基的邻苯二酚,脂肪烃,生漆的固化包括漆酚中的酚被漆酶催化氧化和侧链中双键部分自动氧化两部分。 生漆固化有一个变色的过程，即由乳白色红棕色浅褐色深褐色。,62,大漆成膜：自然干燥或烘烤成膜 优点：大漆高光泽、耐水性好、有绝缘性等。 不足：干燥条件高、粘度不高、性脆。,改性：利用酚漆上的羟基进行成盐、酯和醚，利用R基上的双键加成，氧化等反应改性。 可以与醇、甲醛、苯乙烯等单体共聚得改性大漆树脂。,63,油脂类树脂涂料多为溶剂型。 不需要调配就能使用的色漆称为调和漆。 以油脂为单一成膜物质的调和漆称为油性调和漆。 以油脂、松香和树脂作为成膜物质的调和漆称为磁性调和漆。,64,第二节 涂料用合成树脂,醇酸/聚酯树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂等 四大涂料合成树脂： 环氧树脂、醇酸树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂,65,常见涂料品种的应用范围,66,醇酸漆主要是由醇酸树脂组成。是目前国内生产量最大的一类涂料。 具有价格便宜、施工简单、对施工环境要求不高、涂膜附着力好、丰满坚硬、耐久性和耐候性较好、装饰性和保护性都比较好等优点。 缺点是干燥较慢、涂膜较软，耐水、耐碱性欠佳， 一般是与其它树脂复配使用。 醇酸漆主要用于一般木器、家具及家庭装修的涂装，一般金属装饰涂装、要求不高的金属防腐涂装、一般农机、汽车、仪器仪表、工业设备的涂装等方面。,一、醇酸/聚酯树脂,67,一、醇酸/聚酯树脂,多元醇和多元酸（多元羧酸、脂肪酸）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（COO），这种聚合物称为聚酯。涂料工业中，将脂肪酸或油脂改性的聚酯树脂称为醇酸树脂,68,醇酸树脂的合成原料 多元醇、多元羧酸、脂肪酸（油脂） 一、多元醇 丙三醇（甘油）、三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇、乙二醇、1,2丙二醇、1,3丙二醇等。 二、 多元羧酸 邻苯二甲酸酐（PA）、间苯二甲酸(IPA)、对苯二甲酸(TPA)、顺丁烯二酸酐(MA)、己二酸(AA)、癸二酸(SE)、偏苯三酸酐（TMA）等。,69,三、油脂 油脂一般是指植物油类，主要有桐油、亚麻仁油、豆油、棉籽油、妥尔油、红花油、脱水蓖麻油、蓖麻油、椰子油等。植物油是一种脂肪酸甘油酯。,70,重要的不饱和脂肪酸有： 油酸（十八碳烯-9-酸）： 亚油酸（十八碳二烯-9，12-酸）： 亚麻酸（十八碳三烯-9,12,15-酸）： 桐油酸（十八碳三烯-9,11,13-酸）： 蓖麻油酸（12-羟基十八碳烯-9-酸）：,71,醇酸树脂的性质，取决于油脂种类、油度、醇酸树脂分子中残留的羟基和羧基等。 1）油脂种类：油类一般根据其碘值将其分为：干性油、不干性油和半干性油。,干 性 油： 碘值140，双键数6个； 不干性油：碘值100，双键数4个； 半干性油：碘值100140，双键数46个。,72,干性：醇酸树脂的固化性能，源自于脂肪酸基中双键在空气中的氧化聚合反应。 干性油醇酸树脂，可在室温和空气氧作用下干燥成膜。 不干性油醇酸树脂，在空气中不能干燥成膜，不能单独用作成膜物质。,73,2）油度（%）,油度（%）= (油的用量/树脂的理论产量)100%,长油度，较多表现出油的特性，富有弹性，柔韧耐久，适合室外涂装。 短油度，表现较多树脂特性，涂膜硬脆、抗摩擦性较好，易打磨，耐久性差，适用于室内用品的涂装。,74,不同性能醇酸树脂的主要性能和用途,75,3）酯基、羧基和羟基,羟基、羧基使树脂涂膜具有良好的附着力 羧基能提高树脂对颜料的润湿能力 羟基、羧基使涂膜耐水性变差 可与具有反应性官能团的成膜物质作用，改善醇酸树脂性能，如氨基-醇酸树脂,76,环氧树脂,环氧树脂（Epoxy Resin）是指分子结构中含有2个或2个以上环氧基并在适当的化学试剂存在下能形成三维网状固化物的化合物的总称，是一类重要的热固性树脂。环氧树脂既包括环氧基的低聚物，也包括含环氧基的低分子化合物。环氧树脂作为胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体，广泛应用于水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航空航天等领域。 环氧树脂可分为缩水甘油类环氧树脂和非缩水甘油类环氧树脂2大类。 缩水甘油类环氧树脂可看成缩水甘油 的衍生化合物。主要有缩水甘油醚类、缩水甘油酯类和缩水甘油胺类3种。,77,双酚A环氧树脂,78,环氧树脂及其固化物的性能特点 (1) 力学性能高。环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。 (2) 附着力强。环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团，赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等极性基材以优良的附着力。 (3) 固化收缩率小。一般为12。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为810；不饱和聚酯树脂为46；有机硅树脂为48)。线胀系数也很小，一般为610-5/。所以固化后体积变化不大。 (4) 电绝缘性优良。环氧树脂是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。,79,(5) 工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固体、粉末涂料及水性涂料等环保型涂料。 (6) 稳定性好，抗化学药品性优良。不合碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当(密封、不受潮、不遇高温)，其贮存期为1年。超期后若检验合格仍可使用。环氧固化物具有优良的化学稳定性。其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。因此环氧树脂大量用作防腐蚀底漆，又因环氧树脂固化物呈三维网状结构，又能耐油类等的浸渍，大量应用于油槽、油轮、飞机的整体油箱内壁衬里等。 (7) 环氧固化物的耐热性一般为80100。环氧树脂的耐热品种可达200或更高。,80,丙烯酸乳胶漆,丙烯酸乳胶漆一般由丙烯酸类乳液、颜填料、水、助剂组成。具有成本适中，耐候性优良、性能可调整性好，无有机溶剂释放等优点，是近来发展十分迅速的一类涂料产品。主要用于建筑物的内外墙涂装，皮革涂装等。近来又出现了木器用乳胶漆、自交联型乳胶漆等新品种。 丙烯酸乳胶漆根据乳液的不同可分为纯丙、苯丙、硅丙、醋丙等品种。,81,聚氨酯漆,是目前较常见的一类涂料，可以分为双组分聚氨酯涂料和单组分聚氨酯涂料。双组分聚氨酯涂料一般是由异氰酸酯预聚物（也叫低分子氨基甲酸酯聚合物）和含羟基树脂两部分组成，通常称为固化剂组分和主剂组分。这一类涂料的品种很多，应用范围也很广，根据含羟基组分的不同可分为丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、环氧聚氨酯等品种。一般都具有良好的机械性能、较高的固体含量、各方面的性能都比较好。是目前很有发展前途的一类涂料品种。,82,主要应用方向有木器涂料、汽车修补涂料、防腐涂料、地坪涂料、电子涂料、特种涂料等。缺点是施工工序复杂，对施工环境要求很高，漆膜容易产生弊病。单组分聚氨酯涂料主要有氨酯油涂料、潮气固化聚氨酯涂料、封闭型聚氨酯涂料等品种。应用面不如双组分涂料广，主要用于地板涂料、防腐涂料、预卷材涂料等，其总体性能不如双组分涂料全面。,83,硝基漆,目前比较常见的木器及装修用涂料。优点是装饰作用较好，施工简便，干燥迅速，对涂装环境的要求不高，具有较好的硬度和亮度，不易出现漆膜弊病,修补容易。缺点是固含量较低，需要较多的施工道数才能达到较好的效果；耐久性不太好，尤其是内用硝基漆，其保光保色性不好，使用时间稍长就容易出现诸如失光、开裂、变色等弊病；漆膜保护作用不好，不耐有机溶剂、不耐热、不耐腐蚀。,84,硝基漆的主要成膜物是以硝化棉为主，配合醇酸树脂、改性松香树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂等软硬树脂共同组成。一般还需要添加邻苯二甲酸二丁酯、二辛酯、氧化蓖麻油等增塑剂。溶剂主要有酯类、酮类、醇醚类等真溶剂，醇类等助溶剂、以及苯类等稀释剂。硝基漆主要用于木器及家具的涂装、家庭装修、一般装饰涂装、金属涂装、一般水泥涂装等方面。,85,环氧漆,近年来发展极为迅速的一类工业涂料，一般而言，对组成中含有较多环氧基团的涂料统称为环氧漆。环氧漆的主要品种是双组分涂料，由环氧树脂和固化剂组成。其他还有一些单组分自干型的品种，不过其性能与双组分涂料比较有一定的差距。环氧漆的主要优点是对水泥、金属等无机材料的附着力很强；涂料本身非常耐腐蚀；机械性能优良，耐磨，耐冲击；可制成无溶剂或高固体份涂料；耐有机溶剂，耐热，耐水；涂膜无毒。,86,缺点是耐候性不好，日光照射久了有可能出现粉化现象，因而只能用于底漆或内用漆；装饰性较差，光泽不易保持；对施工环境要求较高，低温下涂膜固化缓慢，效果不好；许多品种需要高温固化，涂装设备的投入较大。环氧树脂涂料主要用于地坪涂装、汽车底漆、金属防腐、化学防腐等方面。,87,氨基漆,氨基漆的主要由两部分组成，其一是氨基树脂组分，主要有丁醚化三聚氰氨甲醛树脂、甲醚化三聚氰氨甲醛树脂、丁醚化脲醛树脂等树脂。其二是羟基树脂部分，主要有中短油度醇酸树脂、含羟丙烯酸树脂、环氧树脂等树脂。氨基漆除了用于木器涂料的脲醛树脂漆（俗称酸固化漆）外，主要品种都需要加热固化，一般固化温度都在100以上，固化时间都在20分钟以上。,88,固化后的漆膜性能极佳，漆膜坚硬丰满，光亮艳丽，牢固耐久，具有很好的装饰作用及保护作用。缺点是对涂装设备的要求较高，能耗高，不适合于小型生产。氨基漆主要用于汽车面漆、家具涂装、家用电器涂装、各种金属表面涂装、仪器仪表及工业设备的涂装。,89,不饱和聚酯漆,不饱和聚酯漆也是近来发展较快的一类涂料，分为气干性不饱和聚酯和辐射固化（光固化）不饱和聚酯两大类。主要优点是可以制成无溶剂涂料，一次涂刷可以得到较厚的漆膜，对涂装温度的要求不高，而且漆膜装饰作用良好，漆膜坚韧耐磨，易于保养。缺点是固化时漆膜收缩率较大，对基材的附着力容易出现问题，气干性不饱和聚酯一般需要抛光处理，手续较为烦琐，辐射固化不饱和聚酯对涂装设备的要求较高，不适合于小型生产。不饱和聚酯漆主要用于家具、木制地板、金属防腐等方面。,90,乙烯基漆包括氯醋共聚树脂漆、聚乙烯醇缩丁醛漆、偏氯乙烯、过氯乙烯、氯磺化聚乙烯漆等品种。乙烯基漆的主要优点是耐候、耐化学腐蚀、耐水、绝缘、防霉、柔韧性佳。其缺点主要表现在耐热性一般、不易制成高固体涂料、机械性能一般，装饰性能差等方面。乙烯基漆主要用于工业防腐涂料、电绝缘涂料、磷化底漆、金属涂料、外用涂料等方面。,乙烯基漆,91,酚醛漆,酚醛树脂是酚与醛在催化剂存在下缩合生成的产品。涂料工业中主要使用油溶酚醛树脂制漆。酚醛漆的优点是干燥快，漆膜光亮坚硬、耐水性及耐化学腐蚀性好。缺点是容易变黄，不宜制成浅色漆、耐候性不好。酚醛漆主要用于防腐涂料、绝缘涂料、一般金属涂料、一般装饰性涂料等方面。,92,氨基高档烤漆,组 成：该漆由醇酸树脂，氨基树脂、颜料及有机溶剂组成。 性 能：该系列产品具有干燥速度快，漆膜平整光亮、色彩鲜艳、硬度高具有优良的装饰和保护性能。 用 途：广泛应用于各种轻工产品、交通车辆、机械电器、五金工具、等金属表面的涂饰。,实例展示,93,第三节 涂料的生产,一、成膜物质的生产（半成品漆料的制备）： 油的精制和炼制、专用树脂的制备、漆料的制备 成膜物质的生产主要是经过化学反应完成 二、涂料的配置（成品的完成）： 物理分散过程 清漆的制备：配制、过滤 色漆的生产：混合、研磨、过滤,94,1,2,3,涂料的生产,95,一、成膜物质的生产,1、油的精制去除杂质 制造涂料用的植物油主要是将油籽用压榨法取得的。 杂质：游离脂肪酸、磷脂、糖、蛋白质 蜡质、色素等 妨碍油的干燥速度、使涂膜颜色变暗、增加涂膜透水性，不易过滤，影响涂料的性能。,96,一、成膜物质的生产,1、油的精制 （1）热处理 将油加热，破坏油中的色素 （2）碱精制 用烧碱去除油中游离脂肪酸和其它杂质 蒸汽加热变速搅拌釜、压滤机 加碱皂化分离皂脚水洗过滤 （3）吸附精制 吸附剂：活性白土,97,一、成膜物质的生产,2、油的炼制提高油的干性 精制干性油直接涂在物件表面上，也能干燥成膜，但干燥很慢，且涂膜很软，光泽不强，抗水性不好，不符合涂料要求，因此经过精制的油还需要进一步炼制。 经过炼制的油做油性涂料时，就是它的漆料，做油基涂料时，就是它的漆料的一种半成品。,98,一、成膜物质的生产,2、油的炼制提高油的干性 （1）空气氧化法氧化油 将油加热（150），吹入空气，使空气中的氧与油结合，改变油分子的结构，促进了油的干性，提高了油的稠度。 （2）加热聚合法聚合油 将油加热到较高温度（290300），使油在长时间高温条件下，发生聚合作用，促进油的干性。,99,一、成膜物质的生产,3、漆料的制备 （1）油基漆料的制备热炼法 （2）树脂漆料的制备,100,一、成膜物质的生产,3、漆料的制备 （1）油基漆料的制备热炼法 将精制油或聚合油和树脂在高温下进行反应，然后冷却加入溶剂制得的。 关键：油和树脂的聚合程度。 设备：热炼锅 （2）树脂漆料的制备,101,一、成膜物质的生产,3、漆料的制备 （1）油基漆料的制备热炼法 （2）树脂漆料的制备树脂的溶解 将树脂按规定的组成比例加入溶剂进行溶解，经过滤即成。 设备：溶解罐（密闭、搅拌、蒸汽夹套、冷凝装置）,102,二、涂料的生产,（一）清漆的生产 （二）色漆的生产 （三）乳胶漆的生产 （四）粉末涂料的生产,103,(一)清漆的生产,清漆不含颜料，主要用于家具的涂装和色漆罩光，清漆涂膜干燥快，涂膜透明、光亮坚硬、耐候性、耐油性较好，耐水性差。 油基清漆的制备 油基漆料+溶剂+催干剂，过滤、包装 树脂清漆的制备 树脂溶液+增塑剂+催干剂，过滤、包装,清漆的生产过程基本上是各组成按比例调配的过程。,104,(二)色漆的生产,色漆是由成膜物质和一定数量的颜料及其他助剂，经过研磨调配而成的有色涂料，分为底漆（头道底漆、腻子、二道底漆和防锈漆）和面漆。 色漆的生产把颜料均匀分散在漆料中。 颜色均匀一致，颜料分散均匀 防止颜料沉底结块 防止颜料团结成较大的颜料团,105,在生产中用色漆的“细度”来表示分散均匀程度。细度是指色漆中的颜料允许的最大颗粒的大小程度，通常以微米m表示。不同色漆对细度的要求与色漆的性能有关，应根据相应的要求选择适合的设备和加工方法。,106,(二)色漆的生产,生产稠厚浆状色漆如厚漆、腻子 混合、研磨 生产粘稠液状色漆如调和漆、磁漆 混合、研磨、调漆、过滤,混合：将配好的颜料和漆料进行混合 设备：边碾机、拌和机 研磨：滚磨机、球磨机 调漆：将其余漆料加入漆浆中调匀 过滤：清除颜料粗粒子、杂质,107,（三）乳胶漆的生产,乳胶制备乳液聚合 乳胶漆制备,108,（三）乳胶漆的生产,乳胶制备乳液聚合 装置：带有搅拌装置、蒸汽加热和冷却装置和蒸汽冷凝器的搪瓷衬里或不锈钢反应釜中进行。 生产方式：单体滴加法,109,（三）乳胶漆的生产,乳胶制备乳液聚合 工艺操作： 乳化剂溶解升温滴加部分单体升温放热反应开始滴加剩余单体反应结束冷却降温调节pH值,110,（三）乳胶漆的生产,乳胶制备乳液聚合 乳胶漆制备 聚合物乳液+颜料+助剂 助剂：分散剂、润湿剂、增稠剂、成膜助剂、防冻剂、消泡剂、防锈剂等 生产设备：高速分散机、球磨机、砂磨机,111,（三）乳胶漆的生产,乳胶制备 乳胶漆制备 乳胶漆类型： 1、丁苯乳胶漆:丁二烯和苯乙烯乳液聚合 涂膜易变黄、附着力不好 2、聚醋酸乙烯酯乳胶漆 3、聚丙烯酸酯类乳胶漆：丙烯酸+甲基丙烯酸衍生物,112,（三）乳胶漆的生产,乳胶制备 乳胶漆制备 先将水、颜料、填料、分散剂、润湿剂及增稠剂的一部分或全部混合、研磨，达到细度要求后，加入乳液聚合得到的共聚乳液及其他成分，搅拌均匀即得成品。,113,涂料生产过程中应注意的问题 涂料生产工艺条件复杂，配方物质较多，生产过程中经常出现絮凝、变色、结皮、配料后漆浆增稠、细度不易分散、调色在贮存中变胶、醇酸色漆细度不合格、沉淀、复色漆出现浮色和发花、凝胶化和发胀等问题。,114,（1）絮凝 当用纯溶剂或高浓度的漆料调稀色浆时，容易发生絮凝。 其原因在于调稀过程中，纯溶剂可从原色浆中提出树脂，使颜料保护层上的树脂部分为溶剂取代，稳定性下降；当用高浓度漆料调稀时，因为有溶剂提取过程，使原色中颜料浓度局部大增加，从而增加絮凝的可能。,115,（2）变色 清漆在贮存过程中由于某些原因颜色发生变化的现象叫变色。其原因有：羧基组分PH值偏低，与包装铁桶和金属颜料发生化学反应；颜色料之间发生化学反应，改变了原来颜料的固有显色；颜料之间的相对密度相差大，颜料分层造成组分颜色不一致。 可以通过选用高pH值羧基树脂，最好是中性树脂避免变色；在颜料的选用上须考虑它们之间与其他组分不发生反应。,116,（3）结皮 涂料在贮存中表层结出一层硬结的漆膜的现象成为结皮。 产生的原因有：涂料包装桶的桶盖不严；催干剂的用量过多。 可加入防结皮剂丁酮肟以及生产时严格控制催干剂的用量解决。,117,（4）配料后漆浆增稠 色漆生产中，会在配料后或砂磨分散过程遇到漆浆稠的现象。其原因，一是颜料由于加工或贮存的原因，含水量过高，在溶剂型涂料中出现了假稠现象，二是颜料中含有碱性杂质，它与漆料混合后，脂肪酸与碱反应生成皂而导致增稠。 解决方法：增稠现象较轻时，加少量溶剂；增稠情况严重时，可加入少量亚麻油酸或其他有机酸进行中和。,118,（5）沉淀 由于杂质或不溶性物质的存在，色漆中的颜料出现沉底的现象叫沉淀。 原因主要有：色漆组分粘度小，稀释剂用量过大，树脂含量少；颜料相对密度大，颗粒过粗；稀释剂使用不当；贮存时间长。 可以加入适量的硬脂酸铝或有机膨润土等涂料常用的防沉剂，提高色漆的研磨细度避免沉淀。,119,（6）发胀 色浆在研磨过程中，浆料一旦静置下来就呈现胶冻状，而一经搅拌又稀下来的现象称为发胀。 原因主要有：羧基树脂pH值偏低，采用的是碱性颜料，两者发生皂化反应使色浆发胀。 可以在发胀的浆料中加入适量的二甲基乙胺或甲基二乙醇胺，缓解发胀；用三辊机对发胀的色浆再研磨，使絮凝的颜料重新分散。,120,实验聚乙烯醇-水玻璃内墙涂料的制备,特性与用途 聚乙烯醇和水玻璃为基料，这类涂料制法简单，原料易得，价格低廉，无毒无味，而且有阻燃作用。 使用这类涂料时操作方便，施工中干燥快，大量用于住宅和公共场所的内墙涂装。,121,实验聚乙烯醇-水玻璃内墙涂料的制备,实验原理 1、利用表面活性剂的乳化作用，在激烈搅拌下将聚乙烯醇和水玻璃充分混合并高度分散在水中，形成乳胶液。 2、然后加入其他成分搅匀，成为产品。将涂料涂敷在墙面上，待水分挥发之后，可形成一层光洁的、包含有填充料和其他成分并起装饰和保护作用的涂膜。,122,实验聚乙烯醇-水玻璃内墙涂料的制备,主要仪器 三口烧瓶、滴液漏斗、电动搅拌装置、温度计、恒温水浴锅等。 主要药品 聚乙烯醇(1799)、水玻璃（模数=3即Na2O3SiO2）、乳化剂BL、钛白粉（约300目）、立德粉（约30目）、滑石粉（约300目）、轻质碳酸钙（约300目）、铬黄或铬绿。,123,实验聚乙烯醇-水玻璃内墙涂料的制备,实验内容与操作步骤 (1)溶解和乳化 在装有搅拌器、滴液漏斗和温度计的三口烧瓶中加入7g聚乙烯醇和128mL水，开动搅拌，逐渐加热升温到90。直到聚乙烯醇完全溶解；冷却至50，加入0.51.0g乳化剂BL，搅拌0.5h；降温至30，慢慢滴加10g水玻璃；滴加完毕后，升温至40，继续搅拌0.51.0h，形成乳白色的胶体溶液，停止加热。,124,实验聚乙烯醇-水玻璃内墙涂料的制备,实验内容与操作步骤 (2)填料和颜料 搅拌下慢慢加入5g钛白粉、8g立德粉、8g滑石粉、32g轻质碳酸钙和适量铬黄或铬绿颜料；充分搅拌均匀，即得成品。,125,