涂料組成的概述

關(guān)于涂料組成的概述3、涂料與涂裝的主要作用是保護金屬材料與非金屬材料不受環(huán)境的侵蝕，延長產(chǎn)品的使用壽命，以減少經(jīng)濟損失。具體來說，可表現(xiàn)出以下幾個作用。3.1保護作用涂料能在被涂物表面形成一層連續(xù)而均勻的薄膜，與周圍介質(zhì)隔絕，從而使物體表面避免受到大氣中的水分、氣體、微生物、紫外線等腐蝕，延長其使用壽命。3.2裝飾作用產(chǎn)品質(zhì)量是內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量的綜合。涂裝可賦予各種產(chǎn)品美麗的造型和外觀，改進產(chǎn)品外觀質(zhì)量，提高產(chǎn)品使用價值和商品價值的巨大作用。3.3功能作用涂料可作色彩廣告，利用不同色彩表示警告、安全、前進和停止等信號；在各種管理、容器、機械設備的外表涂上各種色彩以便于識別操作。另外，涂裝還可形成一些特殊功能的涂層，如耐磨、耐熱、阻燃、導電、防靜電、熒光、防酶等涂層，使涂料發(fā)展成為功能性工程材料的一種，在國民經(jīng)濟中發(fā)揮越來越重要的作用。第2頁,共21頁，2024年2月25日，星期天4、VOC（organicvolatilecompound）涂料中含有的可揮發(fā)性有機化合物的含量。該值越高，涂料施工過程中，對環(huán)境的污染越嚴重，造成的資源浪費越多。盡管溶劑型涂料VOC很高，但因其具有良好的施工特性、流平性、優(yōu)異的裝飾性和良好的配套性，目前用量仍很大，現(xiàn)就介紹其樹脂及相應特性。第3頁,共21頁，2024年2月25日，星期天二、涂料的基本組成涂料1、固體分

1.1主要成膜物：樹脂1.2次要成膜物：顏料1.3輔助成膜物：催干劑、潤滑劑、乳化劑、穩(wěn)定涂料劑、固化劑、和抗桔皮劑等2、揮發(fā)分2.1真溶劑2.2助溶劑2.3稀釋劑第4頁,共21頁，2024年2月25日，星期天每種涂料都由樹脂、顏料、稀料和輔助材料等組成。樹脂可單獨形成均勻的薄膜，也可以和顏料等物質(zhì)共同成膜，它們是涂料的基礎，對涂料的性能起決定作用，所以是涂料的主要成膜物；顏料和其他功能性助劑自身設有形成完整涂膜的能力，但能和主要成膜物一起參與成膜，并賦予涂膜色彩或其他功能，稱之為次要成膜物；涂料助劑，如流平劑、穩(wěn)定劑、催干劑、消泡劑、固化劑等，主要使涂料便于生產(chǎn)加工、儲存、施工或滿足成膜過程中某些特殊性能，它們的共同特點是用量小、作用顯著，對涂料某一方面的性能起重要作用，稱其為輔助成膜物。主要成膜物，次要成膜物，輔助成膜物構(gòu)成了涂膜，它們在涂料中的質(zhì)量分數(shù)稱為固體分含量。稀料對主要成膜物起溶解、分散等作用，并能調(diào)節(jié)涂料的施工性能和儲存安定性，該組分在涂料固化過程中完全發(fā)揮，因此又稱為揮發(fā)分。第5頁,共21頁，2024年2月25日，星期天漆膜的構(gòu)成和作用電泳①防銹②提高與鋼板的附著力

①提高底漆與面漆層間的附著力②賦予平滑性③防止面漆的吸收①賦予美觀②賦予機能名稱涂裝的目的中涂面漆第6頁,共21頁，2024年2月25日，星期天何謂“涂”和“烘”“涂”和“烘”經(jīng)常在工作中描述到的涂膜結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝，例如“二涂二烘”是指二次涂裝二次烘烤，即每層涂裝完，均要經(jīng)過烘烤后才能進行下工序涂裝。素色漆（二涂二烘）---中涂-上涂金屬漆（三涂二烘）---中涂-面涂-清漆珠光漆（四涂二烘）---中涂-色漆-珠光漆-清漆南京福特（三涂一烘）---中涂-面涂-清漆第7頁,共21頁，2024年2月25日，星期天溶劑樹脂在完全固化后，漆膜中完全沒有溶劑和稀釋劑。分子的化學反應結(jié)束，形成固態(tài)的高聚物層。在固化過程中，隨著溶劑的蒸發(fā)，樹脂分子由于化學反應而互相逐漸結(jié)合。剛噴涂完后，顏料、樹脂、溶劑混合在一起。ｂ）反應型涂料的固化?干燥第8頁,共21頁，2024年2月25日，星期天樹脂涂料用樹脂經(jīng)歷過一系列的演變過程。最早應用的是植物油等天然樹脂，之后使用干燥迅速、硬度高的硝酸纖維素樹脂，為改善涂膜的光澤和豐滿度，在硝酸纖維素的基礎上加入了醇酸樹脂。隨著人工合成樹脂技術(shù)的發(fā)展，又使用了烘烤交聯(lián)型醇酸樹脂和氨基樹脂、熱塑型丙烯酸樹脂和熱固型丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等。1.1醇酸、聚酯樹脂醇酸樹脂是由多元醇、多元酸和一元酸（脂肪酸）酯化而成的樹脂。而由多元醇和多元酸酯化，不用脂肪酸改性的樹脂稱為聚酯樹脂。1.2氨基樹脂氨基樹脂就是指一種含有氨基官能團的物料和醛類（主要是甲醛）反應，再次醇類改性，制得的能溶于有機溶劑的樹脂。例如：三聚氰胺甲醛樹脂、尿素甲醛樹脂等。氨基樹脂在涂料中廣泛用于醇酸（聚酯）樹脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等的交聯(lián)劑。1.3丙烯酸樹脂烯烴類樹脂在涂料上應用的很多，但使用最多、最重要的是丙烯酸樹脂。它是以丙烯酸酯和苯乙烯為主的丙烯酸酯類單體為原料，在一定條件下合成的高聚物。1.4環(huán)氧樹脂是指含有環(huán)氧基團的高分子物。主要由環(huán)氧氯丙烷和雙酚A合成的。第9頁,共21頁，2024年2月25日，星期天顏料是有色涂料制造過程中必不可少的原料，它能使涂層具有一定的遮蓋能力，增加色彩和保護裝飾性能。不僅如此，顏料在涂層中阻擋了紫外線的穿透射入，很多顏料還具有吸收紫外線的功能，因此顏料也提高了涂層的抗老化作用，減弱了紫外線對成膜聚合物的降解作用，還能增強其涂膜本身的強度，增強了涂膜的耐久性、耐候性、耐磨性等性能。顏料是一種微細粉末狀的有色物質(zhì)，它不溶于水或油的介質(zhì)，而能均勻地分散在介質(zhì)中，涂于物體表面形成帶色層，呈現(xiàn)一定的色彩。顏料應具有適當?shù)恼谏w力、著色力、高分散度、鮮明的顏色和光穩(wěn)定性等。顏料與染料的區(qū)別在于染料可溶于介質(zhì)中，使被染物品全部染色。第10頁,共21頁，2024年2月25日，星期天2.1顏料的性質(zhì)2.1.1顏料的顏色

顏料的顏色，是顏料對白光組分選擇性吸收的結(jié)果。經(jīng)過選擇吸收，看起來好像著上了一種被它所吸收的余色的顏色。顏料的物理性質(zhì)如分散度，在一定限度內(nèi)也影響顏色，因為分散程度影響顏料的反射條件，一般粒徑越小，色調(diào)會越深，亮度會越大。2.1.2遮蓋力色漆的遮蓋力是指色漆涂飾在物體表面上，把被涂飾物的表面隱藏起來的能力。顏料的遮蓋力則是：色漆涂膜中的顏料能遮蓋起那承受涂膜的表面，使它不能透過涂膜而顯露的能力。顏料和色漆基料兩者折射率之差越大，顏料的遮蓋力顯得越強。顏料的遮蓋力不僅取決于涂層反射光的光量，而且也取決于對射在涂層表面的光的吸收能力。顏料的顆粒大小和分散度影響遮蓋力。顏料分散得好，使顆粒變小，反射的面積多了，因此遮蓋力增大。2.1.3著色力

著色力是某一顏料與另一種顏料混合后形成顏色強弱的能力。2.1.4吸油量顏料吸油量的大小和分散程度有關(guān)，但又不是分散程度單獨決定的。2.1.5顆粒大小

顏料顆粒的大小，不僅決定著顏料的特性，而且也決定著涂膜的質(zhì)量。在其他條件相同的情況下，顏料的色澤決定于其細度。細度的提高，加強顏料的主色調(diào)和亮度。2.1.6耐光性

所有可見光譜對顏料的顏色都有影響，短波的光如紫光和紫外線影響更大。第11頁,共21頁，2024年2月25日，星期天2.2涂料中幾種重要的顏填料2.2.1鈦白。鈦白的化學成份是二氧化鈦（TiO2）。它是白色顏料中最好的一種，白度純，不但具有很大的著色力和遮蓋力，而且在物化性能方面也很優(yōu)越的，能耐光、耐熱、耐稀酸、耐堿，所以它是涂料工業(yè)中制造白漆、淺色漆必不可少的主要原料。2.2.2炭黑。炭黑的最重要因素，就是黑度和結(jié)構(gòu)。黑度與炭黑粒徑有直接關(guān)系，粒徑越小，黑度越高。而結(jié)構(gòu)是指原始粒子或多或少地聚集或融合成如海棉的較大的立體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的增加使得炭黑的分散成為涂料所用顏料中最為困難的。2.2.3彩色的顏料。彩色顏料的種類非常之多，大致可分為有機顏料和無機顏料兩大類?，F(xiàn)行常用有機顏料，分子量較高，性能較好。無機顏料一般都有較好的遮蓋力，耐滲色，成本也相對較低，但有些無機顏料含有鉛、鉻等重金屬，在許多國家已禁止在涂料中使用。目前金屬閃光涂料中越來越多地使用著透明顏料。顏料的透明性，從對顏料的傳統(tǒng)認識來講，不能算是優(yōu)點。然而金屬閃光涂料中，正是利用此類顏料的高著色力，來使涂膜著色，而又不會遮蓋金屬顏料，珠光顏料閃爍的金屬光澤。第12頁,共21頁，2024年2月25日，星期天2.2.4鋁粉顏料。鋁粉顏料是以高純度的鋁為原料，因此有許多金屬的特性。鋁粉顏料既不是球狀，也不是粒狀，而是極薄的鱗片狀鋁微粒，在涂膜中層層平行排列，在樹脂的作用下，各層之間牢固結(jié)合，極大的延長了來自外部的氣體、水分、光線沿鱗片侵入及破壞涂膜的時間，使其保護作用優(yōu)于其他顏料，片狀鋁粉非常光亮，反射率可達80%，有很好的隔熱功能。2.2.5珠光顏料。最主要的品種是由二氧化鈦包覆的鱗片狀云母，光線照射其上時，可發(fā)生干涉反射，部分波長的光線可強烈地反射，而一部分則主要是透射。在不同的部位，包覆膜的厚度不同，反射光和透射光的波長不同，因而顯示出不同的色調(diào)，可賦于涂膜以美麗的珠光色彩。2.2.6超細二氧化鈦。超細二氧化鈦是利用特殊的加工工藝，使原始粒徑控制在50nm以下。超細二氧化鈦具有優(yōu)異的防紫外線輔射的功能，作為透明性的紫外線吸收劑，已經(jīng)被越來越多地用于配制化妝品（如防曬霜）。用于涂料工業(yè)的超細二氧化鈦顏料具有高透明度，均勻的粒徑和良好的分散性，與普通二氧化鈦呈現(xiàn)出完全不同的特殊性能。例如：其與鋁粉顏料配合使用于金屬底漆中，可以出現(xiàn)人們熟悉的隨角異色效應。當正面觀察時這類涂層時，所看到的是黃色，而當逐漸轉(zhuǎn)向側(cè)面的角度觀察時，涂膜的顏色則變成藍色的。除了這些特殊的色彩效果，由于能穩(wěn)定顏料分散體系以防止絮凝。超細二氧化鈦可以增加涂膜亮度。其原理是細小的二氧化鈦顆粒吸附在著色顏料的表面，從而使其產(chǎn)生靜電荷，提高了分散穩(wěn)定性，所形成的涂膜不但具有高光澤，而且提高了影像清晰度并具有吸收紫外線的功能。2.2.7超細輕質(zhì)硫酸鋇。超細輕質(zhì)硫酸鋇和作為填料用的硫酸鋇相比，有顯著不同之處。首先它的粒徑很小，可以做到1um以下。在有光澤的涂料中加入后不致影響涂膜的光澤和霧影。它的加入，還會在白色或有色顏料的顆粒之間起到隔離作用，使顏料的顆粒保持一定距離，提高了顏料的效率。并具有極其優(yōu)良的分散性，能阻止涂料凝聚結(jié)塊，增加流動性第13頁,共21頁，2024年2月25日，星期天3、溶劑溶劑是液態(tài)涂料的一個重要組成部分，它雖然是涂料中暫時存在的成分，施工涂布后會從涂膜中揮發(fā)出去，然而溶劑對涂料成膜質(zhì)量的影響是非常大的。溶劑的性質(zhì)極大地影響著涂膜的外觀與應用。溶劑的選擇，首先要考慮的是溶解力和揮發(fā)速率兩個基本因素。在涂料里，溶劑必須溶解樹脂并降低其粘度，這樣才能使用。揮發(fā)是涂料干燥過程的一部分，調(diào)整溶劑的揮發(fā)速率可以控制干燥過程中各個階段上的涂料粘度。涂料的初始粘度取決于樹脂的溶解力和溶劑的溶解力。干燥過程各個階段的粘度取決于溶劑的揮發(fā)速率。為了防止過分流動引發(fā)的流掛，初干階段，溶劑的揮發(fā)要相對地快，但是為了達到一定的流平和附著力，溶劑的揮發(fā)又必須要足夠慢，這里就存在一個平衡問題。第14頁,共21頁，2024年2月25日，星期天3.3溶劑的其他特性參數(shù)1.閃點。閃點是用來表明溶劑在使用中的安全危險性，它是樣品受熱后，在其表面的蒸氣累計達到可燃燒濃度下的最低溫度。2.電阻。電阻是指溶劑的導電能力高低。3.密度。密度是單位體積溶劑的質(zhì)量。通常在說明密度時要說明對應的溫度，因為液體的體積隨溫度的變化而膨脹或收縮，但其質(zhì)量并沒改變。第15頁,共21頁，2024年2月25日，星期天4、助劑現(xiàn)代社會對高質(zhì)量、高標準的涂料的性能要求，如光澤、保光耐候性、鮮映性、耐磨耗等方面，向涂料化學工程師提出了挑戰(zhàn)。涂料助劑的添加，可以改進涂料的生產(chǎn)工藝，提高涂料的質(zhì)量和賦予涂料特殊功能，改善涂料的施工性能。涂料助劑種類已經(jīng)發(fā)展得多樣多種，作用也各不相同，依據(jù)助劑對涂膜和涂料的作用可以分為：①對涂料生產(chǎn)過程發(fā)生作用的助劑。如：消泡劑、潤滑劑、分散劑。②對涂料儲存過程中發(fā)生作用的助劑。如：防沉淀劑。③在涂料施工成膜過程中發(fā)揮作用的助劑。如：催干劑、固化劑、流平劑、表面控制劑、靜電調(diào)整劑。④對涂膜性能產(chǎn)生影響的助劑。如：增塑劑、消光劑、防靜電劑、光穩(wěn)定劑、抗滑傷劑。第16頁,共21頁，2024年2月25日，星期天4.1消泡劑泡沫有時是很有用的，例如在泡沫滅火、泡沫塑料等方面。但在涂料生產(chǎn)和涂料的涂裝施工應用過程中，泡沫的形成會給操作帶來很大的困難。泡沫可以來自生產(chǎn)和應用的各個階段，諸如高速分散機、砂磨機、泵的輸送和液態(tài)涂料的施工階段，如空氣噴涂、刷涂等，通過使空氣介入至體系中形成的氣泡，導致生產(chǎn)時間延長和表面缺陷。為了消除氣泡，上述的穩(wěn)定效果必須通過加入消泡劑避免，作為消泡劑應具備一種或更多下列性能：破壞氣泡結(jié)構(gòu)消除已生成的氣泡。抑制氣泡的產(chǎn)生。加速空氣釋出和氣泡上至表面。消泡劑的作用主要在已被穩(wěn)定的泡沫膜層中發(fā)生，因此消泡劑不能在涂料系統(tǒng)中溶解，必須有運動能力進入膜層，并且在界面鋪展開，趕走表面活性劑，使層膜變薄乃至破滅。消泡劑的化學成分是一些具有低表面張力的分子，在涂料體系中的相溶非常重要，過度相溶，消泡能力不強；過于不相溶，消泡能力很好，但會影響體系的清澈，并可能會產(chǎn)生縮孔。第17頁,共21頁，2024年2月25日，星期天4.2潤濕劑、分散劑顏料的分散是有色涂料制造技術(shù)中的重要環(huán)節(jié)，將顏料、填料分散成細小的粒子，均勻地分布到樹脂、溶劑連續(xù)相中，得到一個穩(wěn)定的懸浮體。因此，顏料的分散與顏料、樹脂、溶劑的性質(zhì)和三者之間相互的作用關(guān)系。顏料的分散，一般認為可以分為潤濕、分散、穩(wěn)定三個過程。潤濕是指顏料表面的空氣被樹脂、溶劑或添加劑取代，也就是將固一汽界面轉(zhuǎn)化為固液界面的過程。分散是用機械力把凝聚的顏料團粒分散成接近一次粒子的細小顆粒，形成懸浮的分散體。穩(wěn)定是指形成的懸浮分散體在沒有外力的環(huán)境下，仍然處于分散懸浮的狀態(tài)。潤滑劑、分散劑的作用是要加快潤滑的過程、減少分散所需的機械能；可以改善涂膜的平整度，提高光澤；可以降低色漿的粘度，改善流動性；可以提高顏料的著色力和遮蓋力，是顏色更加鮮艷；能夠防止涂膜浮色、發(fā)花；能保持懸浮分散體的穩(wěn)定狀態(tài)，提高儲存穩(wěn)定性。潤滑劑、分散劑一般是表面活性劑，潤滑劑主要是降低物質(zhì)的表面張力，其分子量較小。分散劑可以吸附在顏料粒子的表面，形成電荷斥力或空間位阻，防止顏料絮凝，使分散體保持穩(wěn)定狀態(tài)，一般分子量較大。潤滑劑和分散劑的作用有時很難區(qū)分，許多助劑既有潤濕，又有分散的功能。對涂料工業(yè)而言，固體例如顏料和填料，也包括底材，都已經(jīng)有了固定的表面張力，只有液態(tài)的能被改變，既加入表面活性劑來降低液體表面張力。第18頁,共21頁，2024年2月25日，星期天4.3流平劑、防縮孔劑通常的涂料在采用噴涂、刷涂、滾涂等任一種方法施工后，都有一個流平和干燥的過程，逐漸形成一個平整、光滑，均勻的涂膜，如果流平不良，噴涂會出現(xiàn)橘皮，刷涂會出現(xiàn)刷痕等。這些弊病既有可能是涂料配方和制造過程的失誤造成，更與涂料的施工環(huán)境和條件有關(guān)。流平劑、防縮孔劑的加入，可以在一定程度上克服這些弊病。在涂裝的初始階段，有一個工件上的氣體被涂料液體所取代的過程，即液體涂料對底材的潤濕。如果底材的表面張力太小或涂料液滴的表面張力過大