涂料与涂装 第2章 涂料组分特性(精品).ppt
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1、涂料与涂装涂料与涂装 主讲主讲:袁新强袁新强 讲师讲师Paint and Finishing 第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 2.1 成膜物成膜物 2.2 溶剂溶剂 2.3 颜料颜料 2.4 助剂助剂第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 2.1 成膜物成膜物 即基料或粘结剂,是一些涂于物体表面能干结成膜和提供相当即基料或粘结剂,是一些涂于物体表面能干结成膜和提供相当结实外层表面的材料,是含有特殊功能团的树脂或油类,经过溶解结实外层表面的材料,是含有特殊功能团的树脂或油类,经
2、过溶解或粉碎,当涂覆到物体表面时,经过物理或化学变化,能形成一层或粉碎,当涂覆到物体表面时,经过物理或化学变化,能形成一层致密的连续的固体薄膜。它是涂料中的连续相,是最主要的成分,致密的连续的固体薄膜。它是涂料中的连续相,是最主要的成分,没有成膜物的表面涂覆物不能称为涂料。其性质对涂料的性能(保没有成膜物的表面涂覆物不能称为涂料。其性质对涂料的性能(保护、机械性能等)起主要作用。其一般为有机材料。护、机械性能等)起主要作用。其一般为有机材料。第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 树树 脂脂桐桐 油油亚麻油亚麻油豆豆 油油天然树脂:虫胶、
3、松香天然树脂:虫胶、松香人造树脂:硝化棉、松香衍生物人造树脂:硝化棉、松香衍生物合成树脂:酚醛、醇酸、聚酯、合成树脂:酚醛、醇酸、聚酯、聚氨酯等聚氨酯等植物油植物油有机有机成膜成膜物质物质原硅酸乙酯、碱性硅酸盐等原硅酸乙酯、碱性硅酸盐等无机无机成膜成膜物质物质成成膜膜物物第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 易于涂饰易于涂饰 干燥速度快干燥速度快 尽可能地减少涂饰次数,并能形成所要求的涂膜尽可能地减少涂饰次数,并能形成所要求的涂膜 与基材附着性好,并且涂膜坚韧与基材附着性好,并且涂膜坚韧 对颜料的分散性好对颜料的分散性好 涂膜光泽性好,
4、鲜明,保色性好涂膜光泽性好,鲜明,保色性好 耐久性、耐候性优良,不易受污染耐久性、耐候性优良,不易受污染 耐水性、耐药品性好耐水性、耐药品性好对合成树脂的要求对合成树脂的要求第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 醇酸树脂醇酸树脂 丙烯酸树脂丙烯酸树脂 环氧树脂环氧树脂 聚氨酯聚氨酯用于涂料生产的用于涂料生产的常用合成树脂常用合成树脂 乙烯类树脂乙烯类树脂 氨基树脂氨基树脂 聚酯树脂聚酯树脂 元素有机化合物元素有机化合物下一页下一页第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 自从自从19
5、27年发明醇酸树脂以来,涂料工业发生了一个新的突年发明醇酸树脂以来,涂料工业发生了一个新的突破,涂料工业开始摆脱了以干性油与天然树脂并合熬炼制漆的传统破,涂料工业开始摆脱了以干性油与天然树脂并合熬炼制漆的传统旧法而真正成为化学工业的一个部门。它所用的原料简单,生产工旧法而真正成为化学工业的一个部门。它所用的原料简单,生产工艺简便,性能优良,因此得到了飞快发展。艺简便,性能优良,因此得到了飞快发展。醇醇酸酸树树脂脂主主要要是是利利用用脂脂肪肪酸酸、多多元元醇醇和和多多元元酸酸之之间间的的酯酯化化反反应应制制备备的的。根根据据使使用用原原料料不不同同,醇醇酸酸树树脂脂的的合合成成可可分分为为醇醇解
6、解法法和和脂脂肪酸法两种;若从工艺过程上区分,则又可分为溶剂法和熔融法。肪酸法两种;若从工艺过程上区分,则又可分为溶剂法和熔融法。醇酸树脂涂料醇酸树脂涂料第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 醇解法的工艺简单,操作平醇解法的工艺简单,操作平稳易控制,原料对设备的腐稳易控制,原料对设备的腐蚀少,生产成本也较低。溶蚀少,生产成本也较低。溶剂法在提高酯化速度、降低剂法在提高酯化速度、降低反应温度和改善产品质量等反应温度和改善产品质量等方面均优于熔融法。因此,方面均优于熔融法。因此,目前在醇酸树脂的工业生产目前在醇酸树脂的工业生产中,仍以醇解法
7、和溶剂法中,仍以醇解法和溶剂法(见见图图3-1)为主。为主。图图3-1 溶剂法生产装置溶剂法生产装置1、2-惰性气体入口惰性气体入口;3-分布器分布器;4-消泡器消泡器;5、8-热载体出口热载体出口;6-折流板折流板;7-搅拌器搅拌器;9-取样装置取样装置;10、11-热载体入口热载体入口;12-放空口放空口;13-列管换热器列管换热器;14-视视镜镜;15-滗析器和回收器滗析器和回收器第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 根据所有油(或脂肪酸)的种类不同,醇酸树脂可分为干性油根据所有油(或脂肪酸)的种类不同,醇酸树脂可分为干性油(亚麻
8、油或脱水蓖麻油)和不干性油(蓖麻油、棉子油或椰子油等)(亚麻油或脱水蓖麻油)和不干性油(蓖麻油、棉子油或椰子油等)两类。干性油醇酸树脂直接涂刷成薄层,在室温与氧作用下转化成两类。干性油醇酸树脂直接涂刷成薄层,在室温与氧作用下转化成连续的固体薄膜,可制成自干型与烘干型的清漆及磁漆。不干性油连续的固体薄膜,可制成自干型与烘干型的清漆及磁漆。不干性油醇酸树脂则不能直接用作涂料,而是与其他种类树脂混合作用。醇酸树脂则不能直接用作涂料,而是与其他种类树脂混合作用。根据醇酸树脂中油脂(或脂肪酸)含量的不同根据醇酸树脂中油脂(或脂肪酸)含量的不同,又可分为极长、又可分为极长、长、中、短四种油度醇酸树脂,见表
9、长、中、短四种油度醇酸树脂,见表2-1。第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 油度?油度?油度是指油漆中油与树脂的比例。油度是指油漆中油与树脂的比例。第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 对于油性树脂漆来说,油度以每对于油性树脂漆来说,油度以每1重量份硬树脂中所含油的重重量份硬树脂中所含油的重量份数来表示,但美国以量份数来表示,但美国以100磅硬树脂中所含油的加仑数来表示。磅硬树脂中所含油的加仑数来表示。对于醇酸树脂来说,油度以树脂固体中所含油的重量百分数来对于醇酸树脂来说,油度
10、以树脂固体中所含油的重量百分数来表示,即油度表示,即油度(%)=油用量油用量/树脂理论产量树脂理论产量100%。油度主要应用于醇酸树脂,醇酸树脂按含油多少或者含苯二甲油度主要应用于醇酸树脂,醇酸树脂按含油多少或者含苯二甲酸酐多少分为短、中、长三种油度。酸酐多少分为短、中、长三种油度。油度(苯二甲酸酐)油度(苯二甲酸酐)%=油(苯二甲酸酐)用量油(苯二甲酸酐)用量100/树脂理论树脂理论产量。树脂的理论产量等于苯二甲酸酐用量、甘油用量、脂肪酸用产量。树脂的理论产量等于苯二甲酸酐用量、甘油用量、脂肪酸用量之和减去酯化时产生的水量。量之和减去酯化时产生的水量。第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料
11、与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 醇酸树脂是以聚酯为主链,侧链上有脂肪酸于羟基的树脂。醇酸树脂是以聚酯为主链,侧链上有脂肪酸于羟基的树脂。短油度多显示树脂的性能,长油度多显示出油的特点。通常短短油度多显示树脂的性能,长油度多显示出油的特点。通常短油度比长油度的漆干燥快、硬度高、柔韧性差、耐水性、耐化学性油度比长油度的漆干燥快、硬度高、柔韧性差、耐水性、耐化学性好,涂刷性与漆膜的附着性差,要求较强的溶液来溶解(像二甲苯、好,涂刷性与漆膜的附着性差,要求较强的溶液来溶解(像二甲苯、甲苯类);长油度油漆性能则正相反。醇酸树脂的油度越短,树脂甲苯类);长油度油漆性能则正相反。醇酸
12、树脂的油度越短,树脂的玻璃化温度越高,对溶剂的释放越快,干燥性能越好;油度越长,的玻璃化温度越高,对溶剂的释放越快,干燥性能越好;油度越长,越不利于溶剂释放,油漆干燥较慢。如以中油度越不利于溶剂释放,油漆干燥较慢。如以中油度4660%来说,想来说,想快干选快干选46,否则,否则60。第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 引入油度(引入油度(OL)对醇酸树脂配方有如下的意义:对醇酸树脂配方有如下的意义:(1)表示醇酸树脂中弱极性结构的含量表示醇酸树脂中弱极性结构的含量。因为长链脂肪酸相对因为长链脂肪酸相对于聚酯结构极性较弱,弱极性结构的含
13、量,直接影响醇酸树脂的可于聚酯结构极性较弱,弱极性结构的含量,直接影响醇酸树脂的可溶性溶性,如长油醇酸树脂溶解性好,易溶于溶剂汽油如长油醇酸树脂溶解性好,易溶于溶剂汽油,中油度醇酸树中油度醇酸树脂溶于溶剂汽油脂溶于溶剂汽油-二甲苯混合溶剂二甲苯混合溶剂,短油醇酸树脂溶解性最差,需用短油醇酸树脂溶解性最差,需用二甲苯或二甲苯二甲苯或二甲苯/酯类混合溶剂溶解酯类混合溶剂溶解;同时,油度对光泽、刷涂性、;同时,油度对光泽、刷涂性、流平性等施工性能亦有影响,弱极性结构含量高,光泽高、刷涂性、流平性等施工性能亦有影响,弱极性结构含量高,光泽高、刷涂性、流平性好;流平性好;第第2章章 涂料组分特性涂料组分
14、特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing(2)表示醇酸树脂中柔性成分的含量表示醇酸树脂中柔性成分的含量,因为长链脂肪酸残基是因为长链脂肪酸残基是柔性链段柔性链段,而苯酐聚酯是刚性链段而苯酐聚酯是刚性链段,所以所以,OL 也就反映了树脂的玻也就反映了树脂的玻璃化温度璃化温度,或常说的或常说的“软硬程度软硬程度”,油度长时硬度较低,保光、,油度长时硬度较低,保光、保色性较差。保色性较差。第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 用醇酸树脂制成的涂料,有以下优点用醇酸树脂制成的涂料,有以下优点:(1)漆膜干燥后形成高度网状结
15、构,不易老化,耐候性好,光漆膜干燥后形成高度网状结构,不易老化,耐候性好,光泽持久不退泽持久不退;(2)漆膜柔韧坚牢,耐磨擦漆膜柔韧坚牢,耐磨擦;(3)抗矿物油、抗醇类溶剂性良好。抗矿物油、抗醇类溶剂性良好。烘烤后烘烤后的漆膜耐水性、绝缘的漆膜耐水性、绝缘性、耐油性都大大提高。性、耐油性都大大提高。第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 醇酸树脂涂料也有一些缺点:醇酸树脂涂料也有一些缺点:(1)干结成膜快,但完全干燥的时间长干结成膜快,但完全干燥的时间长;(2)耐水性差,不耐碱耐水性差,不耐碱;(3)醇酸树脂涂料虽不是传统油漆,但基本上还
16、未脱离脂肪酸醇酸树脂涂料虽不是传统油漆,但基本上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。保证。第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 醇醇酸酸树树脂脂涂涂料料常常用用品品种种有有主主要要用用于于家家俱俱漆漆及及色色漆漆的的罩罩光光或或一一般般性性电电绝绝缘缘漆漆的的醇醇酸酸树树脂脂清清漆漆和和主主要要用用于于机机械械部部件件、农农机机、钢钢铁铁设备等醇酸树脂色漆两大类。设备等醇酸树脂色漆两大类。醇酸树脂是涂料用合成树脂中产量最大、品种最多、用途
17、最醇酸树脂是涂料用合成树脂中产量最大、品种最多、用途最广,约占世界涂料用合成树脂总产量的广,约占世界涂料用合成树脂总产量的15左右。我国醇酸树脂涂左右。我国醇酸树脂涂料产量约占涂料总量的料产量约占涂料总量的25左右,已从国外引进了若干套年产左右,已从国外引进了若干套年产4500吨的装置。吨的装置。返回返回第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 丙烯酸树脂涂料是由丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚合物制成的丙烯酸树脂涂料是由丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯的聚合物制成的涂料,这类产品的原料是石油化工生产的,其价格低廉,资源丰富。涂料,这类产品的原料是石油化工
18、生产的,其价格低廉,资源丰富。为了改进性能和降低成本,往往还采用一定比例的烯烃单体与之共为了改进性能和降低成本,往往还采用一定比例的烯烃单体与之共聚,如丙烯腈、丙烯酰胺、醋酸乙烯、苯乙烯等。不同共聚物具有聚,如丙烯腈、丙烯酰胺、醋酸乙烯、苯乙烯等。不同共聚物具有各自的特点,所以,可以根据产品的要求,制造出各种型号的涂料各自的特点,所以,可以根据产品的要求,制造出各种型号的涂料品种。品种。丙烯酸树脂涂料丙烯酸树脂涂料第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 它们有很多共同的特点:它们有很多共同的特点:(1)具有优良的色泽,可制成透明度极好的水
19、白色清漆和纯具有优良的色泽,可制成透明度极好的水白色清漆和纯白的白磁漆白的白磁漆;(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;(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;(4)耐热性好耐热性好;(5)可耐一般酸、碱、醇和油脂等可耐一般酸、碱、醇和油脂等;(6)可制成中性涂料,调入铜粉、铝粉,则具有金银一样光耀可制成中性涂料,调入铜粉、铝粉,则具有金银一样光耀夺目的色泽,不会变暗夺目的色泽,不会变暗;(7)长期贮存不变质。长期贮存不变质。第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing
20、丙烯酸酯涂料由于性能优良,已广泛用于汽车装饰和维修、家丙烯酸酯涂料由于性能优良,已广泛用于汽车装饰和维修、家用电器、钢制家具、铝制品、卷材、机械、仪表电器、建筑、木材、用电器、钢制家具、铝制品、卷材、机械、仪表电器、建筑、木材、造纸、粘合剂和皮革等生产领域。其应用面广,是一种比较新的优造纸、粘合剂和皮革等生产领域。其应用面广,是一种比较新的优质涂料。质涂料。第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 丙烯酸酯涂料包括热塑性丙烯酸酯树脂漆和热固性丙烯酸树丙烯酸酯涂料包括热塑性丙烯酸酯树脂漆和热固性丙烯酸树脂漆两大类。其中脂漆两大类。其中,热塑性
21、丙烯酸酯树脂漆依靠溶剂挥发干燥成膜热塑性丙烯酸酯树脂漆依靠溶剂挥发干燥成膜,早期用它作为轿车的面漆和修补漆,近来也用作外墙涂料的耐光装早期用它作为轿车的面漆和修补漆,近来也用作外墙涂料的耐光装饰漆、水泥混凝土屋顶和地面的密封材料以及塑料、塑料膜及金属饰漆、水泥混凝土屋顶和地面的密封材料以及塑料、塑料膜及金属箔的涂装箔的涂装,包括清漆、磁漆和底漆三类。而热固性丙烯酸树脂漆是包括清漆、磁漆和底漆三类。而热固性丙烯酸树脂漆是在树脂溶液的溶剂挥发后,通过加热或与其它官能团(如异氰酸酯)在树脂溶液的溶剂挥发后,通过加热或与其它官能团(如异氰酸酯)反应固化成膜。反应固化成膜。返回返回第第2章章 涂料组分特
22、性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 20世纪世纪30年代发明了环氧树脂的合成方法,年代发明了环氧树脂的合成方法,40年代环氧树脂的年代环氧树脂的应用得到推广,随后瑞士的汽巴公司、美国的壳牌公司相继投入正应用得到推广,随后瑞士的汽巴公司、美国的壳牌公司相继投入正式生产,发展速度很快。环氧树脂赋于涂料以优良的性能和应用方式生产,发展速度很快。环氧树脂赋于涂料以优良的性能和应用方式上的广泛性,使得在涂料方面的增长速度仅次于醇酸树脂涂料和式上的广泛性,使得在涂料方面的增长速度仅次于醇酸树脂涂料和氨基树脂涂料,被广泛用于汽车、造船、化工、电子、航空航天、氨基树脂涂料
23、,被广泛用于汽车、造船、化工、电子、航空航天、材料等工业部门。材料等工业部门。环氧树脂涂料环氧树脂涂料第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 环氧树脂是含有环氧基团的高分子聚合物。主要是由环氧氯丙环氧树脂是含有环氧基团的高分子聚合物。主要是由环氧氯丙烷和双酚烷和双酚A合成的,其相对分子量一般在合成的,其相对分子量一般在300700之间。环氧树脂之间。环氧树脂本身是热塑性的,要常温固化型酸进行反应、交联而成为网状的大本身是热塑性的,要常温固化型酸进行反应、交联而成为网状的大分子,才能显示出各种优良的性能。分子,才能显示出各种优良的性能。因此
24、因此,世面上环氧树脂涂料包括胺固化环氧树脂涂料世面上环氧树脂涂料包括胺固化环氧树脂涂料(多元胺固多元胺固化、胺加成物固化和聚酰胺固化化、胺加成物固化和聚酰胺固化)常温固化型、合成树脂固化常温固化型、合成树脂固化的环氧树脂涂料的环氧树脂涂料(酚醛树脂固化、氨基树脂固化、多异氰酸酯固化酚醛树脂固化、氨基树脂固化、多异氰酸酯固化和环氧氨基醇酸漆和环氧氨基醇酸漆)烘干型和酯化型环氧树脂涂料烘干型和酯化型环氧树脂涂料自自然干燥型三大类。然干燥型三大类。第第2章章 涂料组分特性涂料组分特性涂料与涂装涂料与涂装Paint and Finishing 其优点:其优点:(1)环氧树脂分子中苯环上的羟基能形成醚键
25、,漆膜保色性、环氧树脂分子中苯环上的羟基能形成醚键,漆膜保色性、耐化学品及溶剂性能都好;另外,分子结构中还有脂肪族的羟基,耐化学品及溶剂性能都好;另外,分子结构中还有脂肪族的羟基,与碱不起作用,因而耐碱性也好。与碱不起作用,因而耐碱性也好。(2)环氧树脂分子中脂肪族羟基和醚基的极性使环氧树脂分子环氧树脂分子中脂肪族羟基和醚基的极性使环氧树脂分子与相邻表面间产生引力,而且很活泼的环氧基很容易与含活泼氢的与相邻表面间产生引力,而且很活泼的环氧基很容易与含活泼氢的金属表面形成化学键,漆膜具有优良的附着力,特别是对金属表面金属表面形成化学键,漆膜具有优良的附着力,特别是对金属表面的附着力更强的附着力更
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