精細化工概論涂料ppt課件

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第十章 涂 料,1,涂 料,涂料是指用特定的施工方法涂覆到物體表面后，經固化使物體表面形成美觀而有一定強度的連續(xù)性保護膜、或者形成具有某種特殊功能涂膜的一種精細化工產品。,2,我國享譽世界的大漆（中國漆），有7000多年的歷史。遠在新石器時代，我們的祖先就已經使用天然顏料、植物汁液、油脂等繪制圖案、裝飾物品。,馬王堆,3,4,以天然物質為原料的涂料經歷了較長的歷史。 最早以天然礦物和色素為涂料。稍后以油和松香、大漆為基礎的天然樹脂制成的油性涂料和天然樹脂涂料。 二戰(zhàn)后，涂料用原料轉而以煤炭化工產品為主 上世紀50、60年代轉而以石油化工產品為主要原料來源 進入90年代后，隨著石油危機的加速，涂料的發(fā)展還應是以天然物質為原料的涂料，而且原料來源應多樣化。 現在涂料的發(fā)展面臨巨大的環(huán)保壓力，新型環(huán)保涂料成為涂料的發(fā)展趨勢,涂料的發(fā)展,5,溶劑型涂料由于含有強致癌物質苯、甲苯、乙苯、二甲苯等苯的同系物，常用的稀釋劑如香蕉水中也存在大量的苯系物。固化劑中也存在著TDI(甲苯二異氰酸酯)，涂料中還含有大量的甲醛。這些溶劑不僅有劇毒，還可以燃燒，污染環(huán)境和損害人體健康。 到2008年，中國將禁止生產銷售溶劑型涂料。 代替溶劑型涂料的是低VOC或無VOC新型環(huán)保涂料。,新型環(huán)保涂料,VOC：揮發(fā)性有機化合物 苯、甲苯、二甲苯、甲醛,6,環(huán)保型涂料的路線： 將涂料中50%60%的溶劑含量降低至20%30%高固體份涂料 將涂料中的溶劑用水取代水性涂料 用空氣取代涂料中的溶劑粉末涂料,新型環(huán)保涂料,7,我國涂料工業(yè)的現狀 1980年涂料產量僅48萬噸； 1990年84.6萬噸； 1991年的中國涂料產量在92. 84萬噸左右； 1992年突破了百萬大關，達到105.8萬噸； 1998年躋身世界涂料四強； 2000年涂料產量183.9方噸，已經排列世界第三； 2002年中國涂料產量跨過200萬噸大關，躍居世界第二； 2004年，我國涂料產量增至298. 15萬噸； 2005年中國涂料行業(yè)總產量達382. 57萬噸，已成為世界涂料生產和消費第二大國。 19802005年25年間涂料產量增長了7. 97倍。,8,我國涂料工業(yè)的現狀 據20062007年涂料行業(yè)發(fā)展與市場分析報告指出，我國涂料行業(yè)近年發(fā)展的特點是： 總產量連創(chuàng)新高，成為僅次于美國的涂料第二生產大國； 產品結構調整加快，已從油性涂料時代進入合成樹脂涂料時代； 進出口量迅猛增長，已成為美國、日本、德國之后的世界第四大涂料進出口國； 形成了具有科技優(yōu)勢和市場優(yōu)勢的長三角、珠三角和環(huán)渤海地區(qū)的產業(yè)聚集地帶； 我國成為世界涂料潛在市場最大、發(fā)展最具活力的地區(qū)，眾多國際著名公司注資我國，投資熱情高漲。,9,我國涂料工業(yè)的現狀 我國涂料行業(yè)在快速發(fā)展的同時也面臨很多問題: 如企業(yè)規(guī)模偏小、涂料市場知名的民族品牌寥寥、科研投入不足、科研后勁和前瞻性不夠等。 中國涂料工業(yè)協會提出了“十一五”涂料行業(yè)的發(fā)展目標，主要有： 大力扶持中國涂料名牌產品和企業(yè)；建立健全技術創(chuàng)新體系；支持大企業(yè)集團的成長，力爭培育10家以上年銷售額10億元的企業(yè)，百家年銷售額超1億元的企業(yè)，使排名前30位的企業(yè)集團的產量和銷售額在行業(yè)中的比重超過60%，淘汰大多數小企業(yè)等。,10,11,12,第一節(jié) 概 述,一、涂料的作用與分類 1、涂料的作用 （1）保護作用 （2）裝飾作用 （3）色彩標志 （4）特殊用途,13,1、涂料的作用,14,保護作用,15,1、涂料的作用,16,多彩涂料,裝飾作用,17,1、涂料的作用,18,馬路標志漆,色彩標志,19,20,1、涂料的作用,21,發(fā)光涂料,特殊功能,22,示溫涂料,23,隱形涂料,24,2、 涂料的分類,按用途： 建筑涂料、汽車漆、飛機漆、木器漆等 按施工工序： 底漆、膩子、二道漆、面漆、光漆 涂漆方式： 噴漆、浸漆、烘漆、電泳漆等,25,按成膜物質方式： 油基涂料、硝基涂料、醇酸樹脂涂料、環(huán)氧樹脂 按照形態(tài)： 水性涂料、溶劑型涂料、粉末涂料、高固體分涂料、無溶劑涂料等。 按固化方式： 揮發(fā)干燥型、轉化干燥型（自干型、烘烤型等）,2、 涂料的分類,26,按涂膜光澤度分類： 有光漆、半光漆、無光漆 按涂膜的特殊功能： 絕緣漆、防銹漆、防腐蝕漆等 按照是否有顏料： 清漆和色漆,2、 涂料的分類,27,二. 涂料的組成,1. 成膜物質 2. 顏料和填料 3. 助劑 4. 溶劑,28,1.成膜物質基料、漆料,29,1、成膜物質,天然高分子 油脂、生漆、松香、瀝青等 合成高分子合成樹脂 醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、丙烯酸樹脂,30,1、成膜物質,非轉化型成膜物質熱塑性高分子 成膜過程中組成結構不發(fā)生變化 轉化型成膜物質熱固性高分子 成膜過程中組成結構發(fā)生變化,31,2、顏料、填料,顏（填）料：賦予涂料顏色和遮蓋力，提高涂層的機械性能和耐久性；有的能使涂層具有防銹、防污、磁性和導電等功能的物質。 分類： 按成分分：有機顏料、無機顏料 按性能分：著色顏料、體質顏料（填料）和功能性顏料,32,有機顏料： 偶氮顏料、酞箐顏料等 無機顏料： 鈦白、鋅白、硫化鋅、鋅鋇白（立德粉）、鉻黃、鉻綠等,按成分分：,33,按性能分：,著色顏料： 可賦予涂層美麗的色彩，具有良好的遮蓋，可以提高涂層的耐日曬性、耐久性和耐氣候變化等性能。 體質顏料（填料）： 提高著色顏料的著色效果和降低成本 如：BaSO4、CaSO4、滑石粉、高嶺土 功能性顏料： 防銹、消光、防污等,34,涂料的性能受顏料性能的影響,涂料的性能： 遮蓋力，涂抹附著力，粘度，細度 顏料的性能： 形狀，顆粒大小及分布，體積分數，分散效果,35,3、助劑,助劑對涂料或涂膜的某一特定方面的性能起改進作用。通常用量很少，約10-3(w/w)，但作用很大，不可或缺。 助劑功能： 改進生產工藝、改善施工條件、提高成膜性能 流平劑、流變劑、抗結皮劑、催干劑、消泡劑、消光劑、增光劑、偶聯劑、潤濕分散劑、乳化劑 賦予特殊功能 防污劑、防霉劑、導電（抗靜電）劑,36,1）流平劑,涂料在涂裝后有一個流動及干燥成膜的過程。涂膜能達到平整光滑的特性稱為流平性。 流平劑的作用： 降低涂料與底材直接的表面張力，使二者具有良好的潤滑 調整黏度、延長流平時間 芳烴、酮類、酯類等高沸點溶劑類 高聚物,37,2）流變劑、防沉劑,流變性：物質在外力作用下的變形和流動性質。（黏度） 理想的涂料，施工時具有較低的黏度，施工后具有較高的黏度，顏料不易沉降。 常見流變劑：有機黏土、氫化蓖麻油、纖維素醚、聚丙烯酸等,38,3）消光劑和增光劑,消光劑：使涂膜表面產生一定的粗糙度，降低其表面光澤。 常用消光劑：金屬皂（硬脂酸鋁、硬脂酸鋅）、改性油、蠟、硅藻土、合成二氧化硅 增光劑：降低涂膜的表面粗糙度、提高光澤。 常用增光劑：能提高流平性，或能改善顏料的潤濕分散性的物質，如有機胺或非離子表面活性劑。,39,4）催干劑,加速不飽和油脂類和油基樹脂涂料發(fā)生氧化聚合固化的催化劑。 油脂的常用催干劑：鐵、鈷、錳、鋅等金屬的有機皂 有機酸的常用催干劑：環(huán)烷酸、植物油酸、松香等,40,5）潤濕分散劑,作用：顏料在溶劑中的分散。 表面活性劑 分散機理：可吸附在顏料顆粒表面，產生靜電斥力和空間位阻，防止顏料絮凝，使分散體系處于穩(wěn)定狀態(tài)。,41,6）偶聯劑,偶聯劑分子中有兩種或兩種以上的活性官能團，可以把兩種不同類型化學結構及親和力相差較大的材料在界面間連接起來，起到“橋”一樣穩(wěn)定連接的作用，從而使顏料、填料與成膜物質緊密結合，提高涂膜的附著力等物理機械性能。,42,4、溶劑,在涂料中起到溶解、稀釋或分散成膜物質及顏（填）料的作用，以滿足各種油漆施工工藝的要求，其用量在50%(V/V)左右。溶劑（或分散介質）并非成膜物質，它可以幫助施工和成膜。,水 無機化合物 有機化合物：品種最多，多為揮發(fā)性物質， 且對環(huán)境危害極大,溶劑,43,4、溶劑,現代涂料中有些品種應用了一些既能溶解或分散成膜物質，又能在成膜過程中與成膜物質發(fā)生化學反應，形成新物質而存留在漆膜中的化合物，被稱為反應活性劑或活性稀釋劑。,溶劑含量： 熱塑性涂料：50% 熱固性涂料：30%50%,溶劑有的是在涂料制造時加入，有的是在涂料施工時加入。有的涂料所含溶解是單一溶劑，有的是用多個溶劑品種。,44,涂料的組成,45,三、涂料的固化機理,涂料被涂于物件表面后形成了可流動的液態(tài)薄膜，通稱為“濕膜”，涂料由“濕膜”變?yōu)椤案赡ぁ钡倪^程稱之為涂料的固化或干燥。 涂料通常施工(“濕膜”)粘度約在0.051Pas之間 成為具有一定機械性能的“干膜”時粘度至少要達到107Pa.s以上。 涂料固化的實質：固化成膜過程發(fā)生的變化也就是流動性或粘度的變化。,46,成膜固化機理可分為物理成膜和化學成膜 物理成膜 溶劑性涂料：主要是靠溶劑的揮發(fā)和分子鏈纏結成膜。 乳膠涂料：水份揮發(fā)和乳膠粒凝聚成膜。 化學成膜 是在室溫或高溫下通過化學交聯反應形成三維網狀結構成膜 交聯反應-通過樹脂中不飽和基團的自動氧化或是基團之間進行縮聚完成的。,47,從成膜機理角度看，溶劑型涂料與乳膠涂料的本質區(qū)別在于： 溶劑型涂料的成膜是隨著有機溶劑的揮發(fā)高聚物分子鏈相互纏結而成膜； 乳膠涂料則是隨著分散介質（主要是水和共溶劑）揮發(fā)的同時產生高聚物粒子的接近、接觸、擠壓變形而聚集起來，最后由粒子狀態(tài)的聚集變成為分子狀態(tài)的凝聚而形成連續(xù)的涂膜。,物理成膜 溶劑型、乳膠,48,乳膠是在表面活性劑存在下聚合物粒子在水中的分散體系。是通過乳液聚合制備的。 乳膠漆成膜-是隨著分散介質(主要是水和共溶劑)揮發(fā)的同時產生聚合物粒子的接近、接觸、擠壓變形而聚集起來，最后由粒子狀態(tài)的聚集變成為分子狀態(tài)的凝聚而形成連續(xù)的涂膜。,乳膠涂料的固化,49,乳膠涂料的固化機制,50,1）連鎖聚合反應成膜自由基加成聚合 氧化聚合 引發(fā)劑引發(fā)聚合 能量引發(fā)聚合 2）逐步聚合反應成膜縮聚反應成膜 氫轉移聚合反應 外加交聯劑固化劑,化學成膜,51,反應型涂料的貯存,將相互能發(fā)生反應的組分分罐包裝，使用時現用現配 用溶劑將組分充分稀釋，但這種涂料貯存期不長 選用在常溫下不發(fā)生反應，只在高溫下或受輻射時才發(fā)生反應的組分,反應型涂料的成膜物質一般是黏性的、分子量較小的聚合物或簡單化合物。,52,固態(tài)涂料（粉末）,固態(tài)涂料多為粉末狀，但施工被粘附在被涂物件表面后還不能形成連續(xù)的薄膜，它也要發(fā)生形態(tài)的變化即從分散的粒子凝聚為連續(xù)涂膜才能實現成膜過程。（熱熔、分子鏈纏結） 不論液態(tài)涂料和固態(tài)涂料，成膜過程都是由涂料本身組成結構、成膜的條件(溫度，濕度，涂膜厚度等)和被涂物件的材質特性所決定的。,53,四.涂料的命名,全名=顏料或顏色名稱+成膜物質名稱（用途或特性）+基本名稱 例：鋅黃酚醛防銹漆，醇酸導電磁漆， 白硝基外用瓷漆,54,五.涂料的發(fā)展趨勢,（1）涂料向高固體份、水性和粉末等省能型涂料轉變。 （2）涂裝工程的合理化，紫外光固化、電子束固化和低溫快速固化的推廣。 （3）涂料制造技術的改進，如能量和原材料消耗的降低、溶劑和涂料的回收等。 （4）涂裝作業(yè)環(huán)境的改善、污染的減少等。 （5）從擺脫對石油化工原料的依賴出發(fā)，開發(fā)無機涂料。,55,涂料的基料,1、天然油脂類涂料 干性油 如桐油、梓油、亞麻油、大麻油 主要成分：甘油的三脂肪酸脂， 其結構表示為： CH 2OCOR1 CH 2OCOR2 CH 2OCOR3 R1, R2, R3是脂肪酸,含有不飽和脂肪酸的植物油 含有雙鍵，可在空氣中氧的作用下進行聚合和交聯反應,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 亞油酸 CH3(CH2)4CHCHCH2CH=CH (CH 2)7COOH 亞麻酸 CH 3CH2CH=CHCH2CH CHCH 2CH=CH(CH2)7COOH,57,干性油的特點:是可在空氣中氧化而成膜，主要是由兩個雙鍵之間的亞甲基決定 CH3(CH2)4CHCHCH2CH=CH(CH 2)7COOH 由存在于油中過氧化物開始 游離基結合并引起分子間的結合，交聯,58,空氣干燥過程需要幾天，可以加入鈷鹽或錳鹽作為催干劑(用量在0.5-2%）一天便可干燥。,上述反應很慢,59,2、松香,松香是從松樹的樹根或樹干上取得的，顏色由微黃至棕紅色的透明。 固體天然樹脂主要成分為松香酸及其異構體，它的分子式為 C19H39COOH 在油性涂料中加入松香能提高涂膜的光澤和硬度，但是耐候性和耐水性很差， 因此一般要將松香進行加工，制成松香的衍生，或者與其他合成樹脂合用。,60,3、大漆（生漆、中國漆）,大漆是從漆樹的韌皮層內割流出來的灰白色乳狀液，經機械方法除漆渣和雜質，得生漆。 經過加熱氧化煉制得到熟漆。,生漆是一種油包水型乳膠 W/O 主要成分：漆酚和漆酶，糖類和糖蛋白類化合物及油和水,61,漆酚是幾種具有不飽和度脂肪烴取代基的鄰苯二酚,脂肪烴,生漆的固化包括漆酚中的酚被漆酶催化氧化和側鏈中雙鍵部分自動氧化兩部分。 生漆固化有一個變色的過程，即由乳白色紅棕色淺褐色深褐色。,62,大漆成膜：自然干燥或烘烤成膜 優(yōu)點：大漆高光澤、耐水性好、有絕緣性等。 不足：干燥條件高、粘度不高、性脆。,改性：利用酚漆上的羥基進行成鹽、酯和醚，利用R基上的雙鍵加成，氧化等反應改性。 可以與醇、甲醛、苯乙烯等單體共聚得改性大漆樹脂。,63,油脂類樹脂涂料多為溶劑型。 不需要調配就能使用的色漆稱為調和漆。 以油脂為單一成膜物質的調和漆稱為油性調和漆。 以油脂、松香和樹脂作為成膜物質的調和漆稱為磁性調和漆。,64,第二節(jié) 涂料用合成樹脂,醇酸/聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂等 四大涂料合成樹脂： 環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂、氨基樹脂、丙烯酸樹脂,65,常見涂料品種的應用范圍,66,醇酸漆主要是由醇酸樹脂組成。是目前國內生產量最大的一類涂料。 具有價格便宜、施工簡單、對施工環(huán)境要求不高、涂膜附著力好、豐滿堅硬、耐久性和耐候性較好、裝飾性和保護性都比較好等優(yōu)點。 缺點是干燥較慢、涂膜較軟，耐水、耐堿性欠佳， 一般是與其它樹脂復配使用。 醇酸漆主要用于一般木器、家具及家庭裝修的涂裝，一般金屬裝飾涂裝、要求不高的金屬防腐涂裝、一般農機、汽車、儀器儀表、工業(yè)設備的涂裝等方面。,一、醇酸/聚酯樹脂,67,一、醇酸/聚酯樹脂,多元醇和多元酸（多元羧酸、脂肪酸）可以進行縮聚反應，所生成的縮聚物大分子主鏈上含有許多酯基（COO），這種聚合物稱為聚酯。涂料工業(yè)中，將脂肪酸或油脂改性的聚酯樹脂稱為醇酸樹脂,68,醇酸樹脂的合成原料 多元醇、多元羧酸、脂肪酸（油脂） 一、多元醇 丙三醇（甘油）、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷、季戊四醇、乙二醇、1,2丙二醇、1,3丙二醇等。 二、 多元羧酸 鄰苯二甲酸酐（PA）、間苯二甲酸(IPA)、對苯二甲酸(TPA)、順丁烯二酸酐(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類，主要有桐油、亞麻仁油、豆油、棉籽油、妥爾油、紅花油、脫水蓖麻油、蓖麻油、椰子油等。植物油是一種脂肪酸甘油酯。,70,重要的不飽和脂肪酸有： 油酸（十八碳烯-9-酸）： 亞油酸（十八碳二烯-9，12-酸）： 亞麻酸（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-羥基十八碳烯-9-酸）：,71,醇酸樹脂的性質，取決于油脂種類、油度、醇酸樹脂分子中殘留的羥基和羧基等。 1）油脂種類：油類一般根據其碘值將其分為：干性油、不干性油和半干性油。,干 性 油： 碘值140，雙鍵數6個； 不干性油：碘值100，雙鍵數4個； 半干性油：碘值100140，雙鍵數46個。,72,干性：醇酸樹脂的固化性能，源自于脂肪酸基中雙鍵在空氣中的氧化聚合反應。 干性油醇酸樹脂，可在室溫和空氣氧作用下干燥成膜。 不干性油醇酸樹脂，在空氣中不能干燥成膜，不能單獨用作成膜物質。,73,2）油度（%）,油度（%）= (油的用量/樹脂的理論產量)100%,長油度，較多表現出油的特性，富有彈性，柔韌耐久，適合室外涂裝。 短油度，表現較多樹脂特性，涂膜硬脆、抗摩擦性較好，易打磨，耐久性差，適用于室內用品的涂裝。,74,不同性能醇酸樹脂的主要性能和用途,75,3）酯基、羧基和羥基,羥基、羧基使樹脂涂膜具有良好的附著力 羧基能提高樹脂對顏料的潤濕能力 羥基、羧基使涂膜耐水性變差 可與具有反應性官能團的成膜物質作用，改善醇酸樹脂性能，如氨基-醇酸樹脂,76,環(huán)氧樹脂,環(huán)氧樹脂（Epoxy Resin）是指分子結構中含有2個或2個以上環(huán)氧基并在適當的化學試劑存在下能形成三維網狀固化物的化合物的總稱，是一類重要的熱固性樹脂。環(huán)氧樹脂既包括環(huán)氧基的低聚物，也包括含環(huán)氧基的低分子化合物。環(huán)氧樹脂作為膠粘劑、涂料和復合材料等的樹脂基體，廣泛應用于水利、交通、機械、電子、家電、汽車及航空航天等領域。 環(huán)氧樹脂可分為縮水甘油類環(huán)氧樹脂和非縮水甘油類環(huán)氧樹脂2大類。 縮水甘油類環(huán)氧樹脂可看成縮水甘油 的衍生化合物。主要有縮水甘油醚類、縮水甘油酯類和縮水甘油胺類3種。,77,雙酚A環(huán)氧樹脂,78,環(huán)氧樹脂及其固化物的性能特點 (1) 力學性能高。環(huán)氧樹脂具有很強的內聚力，分子結構致密，所以它的力學性能高于酚醛樹脂和不飽和聚酯等通用型熱固性樹脂。 (2) 附著力強。環(huán)氧樹脂固化體系中含有活性極大的環(huán)氧基、羥基以及醚鍵、胺鍵、酯鍵等極性基團，賦予環(huán)氧固化物對金屬、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等極性基材以優(yōu)良的附著力。 (3) 固化收縮率小。一般為12。是熱固性樹脂中固化收縮率最小的品種之一(酚醛樹脂為810；不飽和聚酯樹脂為46；有機硅樹脂為48)。線脹系數也很小，一般為610-5/。所以固化后體積變化不大。 (4) 電絕緣性優(yōu)良。環(huán)氧樹脂是熱固性樹脂中介電性能最好的品種之一。,79,(5) 工藝性好。環(huán)氧樹脂固化時基本上不產生低分子揮發(fā)物，所以可低壓成型或接觸壓成型。能與各種固化劑配合制造無溶劑、高固體、粉末涂料及水性涂料等環(huán)保型涂料。 (6) 穩(wěn)定性好，抗化學藥品性優(yōu)良。不合堿、鹽等雜質的環(huán)氧樹脂不易變質。只要貯存得當(密封、不受潮、不遇高溫)，其貯存期為1年。超期后若檢驗合格仍可使用。環(huán)氧固化物具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性。其耐堿、酸、鹽等多種介質腐蝕的性能優(yōu)于不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂。因此環(huán)氧樹脂大量用作防腐蝕底漆，又因環(huán)氧樹脂固化物呈三維網狀結構，又能耐油類等的浸漬，大量應用于油槽、油輪、飛機的整體油箱內壁襯里等。 (7) 環(huán)氧固化物的耐熱性一般為80100。環(huán)氧樹脂的耐熱品種可達200或更高。,80,丙烯酸乳膠漆,丙烯酸乳膠漆一般由丙烯酸類乳液、顏填料、水、助劑組成。具有成本適中，耐候性優(yōu)良、性能可調整性好，無有機溶劑釋放等優(yōu)點，是近來發(fā)展十分迅速的一類涂料產品。主要用于建筑物的內外墻涂裝，皮革涂裝等。近來又出現了木器用乳膠漆、自交聯型乳膠漆等新品種。 丙烯酸乳膠漆根據乳液的不同可分為純丙、苯丙、硅丙、醋丙等品種。,81,聚氨酯漆,是目前較常見的一類涂料，可以分為雙組分聚氨酯涂料和單組分聚氨酯涂料。雙組分聚氨酯涂料一般是由異氰酸酯預聚物（也叫低分子氨基甲酸酯聚合物）和含羥基樹脂兩部分組成，通常稱為固化劑組分和主劑組分。這一類涂料的品種很多，應用范圍也很廣，根據含羥基組分的不同可分為丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、環(huán)氧聚氨酯等品種。一般都具有良好的機械性能、較高的固體含量、各方面的性能都比較好。是目前很有發(fā)展前途的一類涂料品種。,82,主要應用方向有木器涂料、汽車修補涂料、防腐涂料、地坪涂料、電子涂料、特種涂料等。缺點是施工工序復雜，對施工環(huán)境要求很高，漆膜容易產生弊病。單組分聚氨酯涂料主要有氨酯油涂料、潮氣固化聚氨酯涂料、封閉型聚氨酯涂料等品種。應用面不如雙組分涂料廣，主要用于地板涂料、防腐涂料、預卷材涂料等，其總體性能不如雙組分涂料全面。,83,硝基漆,目前比較常見的木器及裝修用涂料。優(yōu)點是裝飾作用較好，施工簡便，干燥迅速，對涂裝環(huán)境的要求不高，具有較好的硬度和亮度，不易出現漆膜弊病,修補容易。缺點是固含量較低，需要較多的施工道數才能達到較好的效果；耐久性不太好，尤其是內用硝基漆，其保光保色性不好，使用時間稍長就容易出現諸如失光、開裂、變色等弊??；漆膜保護作用不好，不耐有機溶劑、不耐熱、不耐腐蝕。,84,硝基漆的主要成膜物是以硝化棉為主，配合醇酸樹脂、改性松香樹脂、丙烯酸樹脂、氨基樹脂等軟硬樹脂共同組成。一般還需要添加鄰苯二甲酸二丁酯、二辛酯、氧化蓖麻油等增塑劑。溶劑主要有酯類、酮類、醇醚類等真溶劑，醇類等助溶劑、以及苯類等稀釋劑。硝基漆主要用于木器及家具的涂裝、家庭裝修、一般裝飾涂裝、金屬涂裝、一般水泥涂裝等方面。,85,環(huán)氧漆,近年來發(fā)展極為迅速的一類工業(yè)涂料，一般而言，對組成中含有較多環(huán)氧基團的涂料統稱為環(huán)氧漆。環(huán)氧漆的主要品種是雙組分涂料，由環(huán)氧樹脂和固化劑組成。其他還有一些單組分自干型的品種，不過其性能與雙組分涂料比較有一定的差距。環(huán)氧漆的主要優(yōu)點是對水泥、金屬等無機材料的附著力很強；涂料本身非常耐腐蝕；機械性能優(yōu)良，耐磨，耐沖擊；可制成無溶劑或高固體份涂料；耐有機溶劑，耐熱，耐水；涂膜無毒。,86,缺點是耐候性不好，日光照射久了有可能出現粉化現象，因而只能用于底漆或內用漆；裝飾性較差，光澤不易保持；對施工環(huán)境要求較高，低溫下涂膜固化緩慢，效果不好；許多品種需要高溫固化，涂裝設備的投入較大。環(huán)氧樹脂涂料主要用于地坪涂裝、汽車底漆、金屬防腐、化學防腐等方面。,87,氨基漆,氨基漆的主要由兩部分組成，其一是氨基樹脂組分，主要有丁醚化三聚氰氨甲醛樹脂、甲醚化三聚氰氨甲醛樹脂、丁醚化脲醛樹脂等樹脂。其二是羥基樹脂部分，主要有中短油度醇酸樹脂、含羥丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等樹脂。氨基漆除了用于木器涂料的脲醛樹脂漆（俗稱酸固化漆）外，主要品種都需要加熱固化，一般固化溫度都在100以上，固化時間都在20分鐘以上。,88,固化后的漆膜性能極佳，漆膜堅硬豐滿，光亮艷麗，牢固耐久，具有很好的裝飾作用及保護作用。缺點是對涂裝設備的要求較高，能耗高，不適合于小型生產。氨基漆主要用于汽車面漆、家具涂裝、家用電器涂裝、各種金屬表面涂裝、儀器儀表及工業(yè)設備的涂裝。,89,不飽和聚酯漆,不飽和聚酯漆也是近來發(fā)展較快的一類涂料，分為氣干性不飽和聚酯和輻射固化（光固化）不飽和聚酯兩大類。主要優(yōu)點是可以制成無溶劑涂料，一次涂刷可以得到較厚的漆膜，對涂裝溫度的要求不高，而且漆膜裝飾作用良好，漆膜堅韌耐磨，易于保養(yǎng)。缺點是固化時漆膜收縮率較大，對基材的附著力容易出現問題，氣干性不飽和聚酯一般需要拋光處理，手續(xù)較為煩瑣，輻射固化不飽和聚酯對涂裝設備的要求較高，不適合于小型生產。不飽和聚酯漆主要用于家具、木制地板、金屬防腐等方面。,90,乙烯基漆包括氯醋共聚樹脂漆、聚乙烯醇縮丁醛漆、偏氯乙烯、過氯乙烯、氯磺化聚乙烯漆等品種。乙烯基漆的主要優(yōu)點是耐候、耐化學腐蝕、耐水、絕緣、防霉、柔韌性佳。其缺點主要表現在耐熱性一般、不易制成高固體涂料、機械性能一般，裝飾性能差等方面。乙烯基漆主要用于工業(yè)防腐涂料、電絕緣涂料、磷化底漆、金屬涂料、外用涂料等方面。,乙烯基漆,91,酚醛漆,酚醛樹脂是酚與醛在催化劑存在下縮合生成的產品。涂料工業(yè)中主要使用油溶酚醛樹脂制漆。酚醛漆的優(yōu)點是干燥快，漆膜光亮堅硬、耐水性及耐化學腐蝕性好。缺點是容易變黃，不宜制成淺色漆、耐候性不好。酚醛漆主要用于防腐涂料、絕緣涂料、一般金屬涂料、一般裝飾性涂料等方面。,92,氨基高檔烤漆,組 成：該漆由醇酸樹脂，氨基樹脂、顏料及有機溶劑組成。 性 能：該系列產品具有干燥速度快，漆膜平整光亮、色彩鮮艷、硬度高具有優(yōu)良的裝飾和保護性能。 用 途：廣泛應用于各種輕工產品、交通車輛、機械電器、五金工具、等金屬表面的涂飾。,實例展示,93,第三節(jié) 涂料的生產,一、成膜物質的生產（半成品漆料的制備）： 油的精制和煉制、專用樹脂的制備、漆料的制備 成膜物質的生產主要是經過化學反應完成 二、涂料的配置（成品的完成）： 物理分散過程 清漆的制備：配制、過濾 色漆的生產：混合、研磨、過濾,94,1,2,3,涂料的生產,95,一、成膜物質的生產,1、油的精制去除雜質 制造涂料用的植物油主要是將油籽用壓榨法取得的。 雜質：游離脂肪酸、磷脂、糖、蛋白質 蠟質、色素等 妨礙油的干燥速度、使涂膜顏色變暗、增加涂膜透水性，不易過濾，影響涂料的性能。,96,一、成膜物質的生產,1、油的精制 （1）熱處理 將油加熱，破壞油中的色素 （2）堿精制 用燒堿去除油中游離脂肪酸和其它雜質 蒸汽加熱變速攪拌釜、壓濾機 加堿皂化分離皂腳水洗過濾 （3）吸附精制 吸附劑：活性白土,97,一、成膜物質的生產,2、油的煉制提高油的干性 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，且涂膜很軟，光澤不強，抗水性不好，不符合涂料要求，因此經過精制的油還需要進一步煉制。 經過煉制的油做油性涂料時，就是它的漆料，做油基涂料時，就是它的漆料的一種半成品。,98,一、成膜物質的生產,2、油的煉制提高油的干性 （1）空氣氧化法氧化油 將油加熱（150），吹入空氣，使空氣中的氧與油結合，改變油分子的結構，促進了油的干性，提高了油的稠度。 （2）加熱聚合法聚合油 將油加熱到較高溫度（290300），使油在長時間高溫條件下，發(fā)生聚合作用，促進油的干性。,99,一、成膜物質的生產,3、漆料的制備 （1）油基漆料的制備熱煉法 （2）樹脂漆料的制備,100,一、成膜物質的生產,3、漆料的制備 （1）油基漆料的制備熱煉法 將精制油或聚合油和樹脂在高溫下進行反應，然后冷卻加入溶劑制得的。 關鍵：油和樹脂的聚合程度。 設備：熱煉鍋 （2）樹脂漆料的制備,101,一、成膜物質的生產,3、漆料的制備 （1）油基漆料的制備熱煉法 （2）樹脂漆料的制備樹脂的溶解 將樹脂按規(guī)定的組成比例加入溶劑進行溶解，經過濾即成。 設備：溶解罐（密閉、攪拌、蒸汽夾套、冷凝裝置）,102,二、涂料的生產,（一）清漆的生產 （二）色漆的生產 （三）乳膠漆的生產 （四）粉末涂料的生產,103,(一)清漆的生產,清漆不含顏料，主要用于家具的涂裝和色漆罩光，清漆涂膜干燥快，涂膜透明、光亮堅硬、耐候性、耐油性較好，耐水性差。 油基清漆的制備 油基漆料+溶劑+催干劑，過濾、包裝 樹脂清漆的制備 樹脂溶液+增塑劑+催干劑，過濾、包裝,清漆的生產過程基本上是各組成按比例調配的過程。,104,(二)色漆的生產,色漆是由成膜物質和一定數量的顏料及其他助劑，經過研磨調配而成的有色涂料，分為底漆（頭道底漆、膩子、二道底漆和防銹漆）和面漆。 色漆的生產把顏料均勻分散在漆料中。 顏色均勻一致，顏料分散均勻 防止顏料沉底結塊 防止顏料團結成較大的顏料團,105,在生產中用色漆的“細度”來表示分散均勻程度。細度是指色漆中的顏料允許的最大顆粒的大小程度，通常以微米m表示。不同色漆對細度的要求與色漆的性能有關，應根據相應的要求選擇適合的設備和加工方法。,106,(二)色漆的生產,生產稠厚漿狀色漆如厚漆、膩子 混合、研磨 生產粘稠液狀色漆如調和漆、磁漆 混合、研磨、調漆、過濾,混合：將配好的顏料和漆料進行混合 設備：邊碾機、拌和機 研磨：滾磨機、球磨機 調漆：將其余漆料加入漆漿中調勻 過濾：清除顏料粗粒子、雜質,107,（三）乳膠漆的生產,乳膠制備乳液聚合 乳膠漆制備,108,（三）乳膠漆的生產,乳膠制備乳液聚合 裝置：帶有攪拌裝置、蒸汽加熱和冷卻裝置和蒸汽冷凝器的搪瓷襯里或不銹鋼反應釜中進行。 生產方式：單體滴加法,109,（三）乳膠漆的生產,乳膠制備乳液聚合 工藝操作： 乳化劑溶解升溫滴加部分單體升溫放熱反應開始滴加剩余單體反應結束冷卻降溫調節(jié)pH值,110,（三）乳膠漆的生產,乳膠制備乳液聚合 乳膠漆制備 聚合物乳液+顏料+助劑 助劑：分散劑、潤濕劑、增稠劑、成膜助劑、防凍劑、消泡劑、防銹劑等 生產設備：高速分散機、球磨機、砂磨機,111,（三）乳膠漆的生產,乳膠制備 乳膠漆制備 乳膠漆類型： 1、丁苯乳膠漆:丁二烯和苯乙烯乳液聚合 涂膜易變黃、附著力不好 2、聚醋酸乙烯酯乳膠漆 3、聚丙烯酸酯類乳膠漆：丙烯酸+甲基丙烯酸衍生物,112,（三）乳膠漆的生產,乳膠制備 乳膠漆制備 先將水、顏料、填料、分散劑、潤濕劑及增稠劑的一部分或全部混合、研磨，達到細度要求后，加入乳液聚合得到的共聚乳液及其他成分，攪拌均勻即得成品。,113,涂料生產過程中應注意的問題 涂料生產工藝條件復雜，配方物質較多，生產過程中經常出現絮凝、變色、結皮、配料后漆漿增稠、細度不易分散、調色在貯存中變膠、醇酸色漆細度不合格、沉淀、復色漆出現浮色和發(fā)花、凝膠化和發(fā)脹等問題。,114,（1）絮凝 當用純溶劑或高濃度的漆料調稀色漿時，容易發(fā)生絮凝。 其原因在于調稀過程中，純溶劑可從原色漿中提出樹脂，使顏料保護層上的樹脂部分為溶劑取代，穩(wěn)定性下降；當用高濃度漆料調稀時，因為有溶劑提取過程，使原色中顏料濃度局部大增加，從而增加絮凝的可能。,115,（2）變色 清漆在貯存過程中由于某些原因顏色發(fā)生變化的現象叫變色。其原因有：羧基組分PH值偏低，與包裝鐵桶和金屬顏料發(fā)生化學反應；顏色料之間發(fā)生化學反應，改變了原來顏料的固有顯色；顏料之間的相對密度相差大，顏料分層造成組分顏色不一致。 可以通過選用高pH值羧基樹脂，最好是中性樹脂避免變色；在顏料的選用上須考慮它們之間與其他組分不發(fā)生反應。,116,（3）結皮 涂料在貯存中表層結出一層硬結的漆膜的現象成為結皮。 產生的原因有：涂料包裝桶的桶蓋不嚴；催干劑的用量過多。 可加入防結皮劑丁酮肟以及生產時嚴格控制催干劑的用量解決。,117,（4）配料后漆漿增稠 色漆生產中，會在配料后或砂磨分散過程遇到漆漿稠的現象。其原因，一是顏料由于加工或貯存的原因，含水量過高，在溶劑型涂料中出現了假稠現象，二是顏料中含有堿性雜質，它與漆料混合后，脂肪酸與堿反應生成皂而導致增稠。 解決方法：增稠現象較輕時，加少量溶劑；增稠情況嚴重時，可加入少量亞麻油酸或其他有機酸進行中和。,118,（5）沉淀 由于雜質或不溶性物質的存在，色漆中的顏料出現沉底的現象叫沉淀。 原因主要有：色漆組分粘度小，稀釋劑用量過大，樹脂含量少；顏料相對密度大，顆粒過粗；稀釋劑使用不當；貯存時間長。 可以加入適量的硬脂酸鋁或有機膨潤土等涂料常用的防沉劑，提高色漆的研磨細度避免沉淀。,119,（6）發(fā)脹 色漿在研磨過程中，漿料一旦靜置下來就呈現膠凍狀，而一經攪拌又稀下來的現象稱為發(fā)脹。 原因主要有：羧基樹脂pH值偏低，采用的是堿性顏料，兩者發(fā)生皂化反應使色漿發(fā)脹。 可以在發(fā)脹的漿料中加入適量的二甲基乙胺或甲基二乙醇胺，緩解發(fā)脹；用三輥機對發(fā)脹的色漿再研磨，使絮凝的顏料重新分散。,120,實驗聚乙烯醇-水玻璃內墻涂料的制備,特性與用途 聚乙烯醇和水玻璃為基料，這類涂料制法簡單，原料易得，價格低廉，無毒無味，而且有阻燃作用。 使用這類涂料時操作方便，施工中干燥快，大量用于住宅和公共場所的內墻涂裝。,121,實驗聚乙烯醇-水玻璃內墻涂料的制備,實驗原理 1、利用表面活性劑的乳化作用，在激烈攪拌下將聚乙烯醇和水玻璃充分混合并高度分散在水中，形成乳膠液。 2、然后加入其他成分攪勻，成為產品。將涂料涂敷在墻面上，待水分揮發(fā)之后，可形成一層光潔的、包含有填充料和其他成分并起裝飾和保護作用的涂膜。,122,實驗聚乙烯醇-水玻璃內墻涂料的制備,主要儀器 三口燒瓶、滴液漏斗、電動攪拌裝置、溫度計、恒溫水浴鍋等。 主要藥品 聚乙烯醇(1799)、水玻璃（模數=3即Na2O3SiO2）、乳化劑BL、鈦白粉（約300目）、立德粉（約30目）、滑石粉（約300目）、輕質碳酸鈣（約300目）、鉻黃或鉻綠。,123,實驗聚乙烯醇-水玻璃內墻涂料的制備,實驗內容與操作步驟 (1)溶解和乳化 在裝有攪拌器、滴液漏斗和溫度計的三口燒瓶中加入7g聚乙烯醇和128mL水，開動攪拌，逐漸加熱升溫到90。直到聚乙烯醇完全溶解；冷卻至50，加入0.51.0g乳化劑BL，攪拌0.5h；降溫至30，慢慢滴加10g水玻璃；滴加完畢后，升溫至40，繼續(xù)攪拌0.51.0h，形成乳白色的膠體溶液，停止加熱。,124,實驗聚乙烯醇-水玻璃內墻涂料的制備,實驗內容與操作步驟 (2)填料和顏料 攪拌下慢慢加入5g鈦白粉、8g立德粉、8g滑石粉、32g輕質碳酸鈣和適量鉻黃或鉻綠顏料；充分攪拌均勻，即得成品。,125,