第2章涂料概述ppt課件

1、涂裝工藝學(xué)涂裝工藝學(xué)2）胡會(huì)利胡會(huì)利電化學(xué)教研室電化學(xué)教研室第第2 2章章 涂料概述涂料概述2.1 涂層系統(tǒng)涂層系統(tǒng)2.2 涂料的基本組成及各組分的作用涂料的基本組成及各組分的作用2.3 涂料的成膜涂料的成膜2.4 涂膜附著理論涂膜附著理論2.5 涂層的失效涂層的失效2.1 2.1 涂層系統(tǒng)涂層系統(tǒng)- -底漆底漆 有些涂層體系，如防腐蝕涂料、汽車漆等有幾道涂層，組有些涂層體系，如防腐蝕涂料、汽車漆等有幾道涂層，組成一個(gè)整體系統(tǒng)發(fā)揮功效，包括底漆、中間漆和面漆。成一個(gè)整體系統(tǒng)發(fā)揮功效，包括底漆、中間漆和面漆。底漆的性能要求底漆的性能要求對(duì)底材有良好的附著力，其基料往往含有羥基、羧基等極性對(duì)底材有

2、良好的附著力，其基料往往含有羥基、羧基等極性基團(tuán)。基團(tuán)。金屬腐蝕時(shí)在陰極呈堿性，故底漆的基料宜具有耐堿性。金屬腐蝕時(shí)在陰極呈堿性，故底漆的基料宜具有耐堿性。底漆的基料具有屏蔽性，阻擋水、氧、離子的透過。底漆的基料具有屏蔽性，阻擋水、氧、離子的透過。某些底漆中含有緩蝕顏料。某些底漆中含有緩蝕顏料。底漆的厚度太厚會(huì)引起收縮應(yīng)力，損及附著力。底漆的厚度太厚會(huì)引起收縮應(yīng)力，損及附著力。底漆應(yīng)粘度較低，對(duì)物面有良好的潤濕性，且其溶劑揮發(fā)慢，底漆應(yīng)粘度較低，對(duì)物面有良好的潤濕性，且其溶劑揮發(fā)慢，有充分時(shí)間，對(duì)焊縫、銹痕等部位能透入較深。對(duì)于混凝有充分時(shí)間，對(duì)焊縫、銹痕等部位能透入較深。對(duì)于混凝土面及木材能

3、透入錨固。土面及木材能透入錨固。2.1 2.1 涂層系統(tǒng)涂層系統(tǒng)- -中間層中間層主要作用：主要作用：與底漆及面漆附著良好。漆膜之間的附著并非主要是靠極性與底漆及面漆附著良好。漆膜之間的附著并非主要是靠極性基團(tuán)之間的吸力，而是靠中間層所含溶劑將底漆溶脹，使基團(tuán)之間的吸力，而是靠中間層所含溶劑將底漆溶脹，使兩層界面的高分子鏈纏結(jié)密著。兩層界面的高分子鏈纏結(jié)密著。在重防腐涂料系統(tǒng)中，中間層的作用之一是能較多地增加涂在重防腐涂料系統(tǒng)中，中間層的作用之一是能較多地增加涂層的厚度以提高整個(gè)涂層的屏蔽性能。在整個(gè)涂層系統(tǒng)中層的厚度以提高整個(gè)涂層的屏蔽性能。在整個(gè)涂層系統(tǒng)中往往底漆不宜太厚，面漆也不宜太厚，

4、故將中間層涂料制往往底漆不宜太厚，面漆也不宜太厚，故將中間層涂料制成觸變性高固體厚膜涂料，無氣噴涂，一次可獲厚膜。成觸變性高固體厚膜涂料，無氣噴涂，一次可獲厚膜。汽車漆的中間層，其作用是提供平整表面，保持美觀，且往汽車漆的中間層，其作用是提供平整表面，保持美觀，且往往具有較好的彈性，能緩沖阻尼小石沖擊車輛而不裂。往具有較好的彈性，能緩沖阻尼小石沖擊車輛而不裂。2.1 2.1 涂層系統(tǒng)涂層系統(tǒng)- -面漆面漆面漆的主要作用：面漆的主要作用：遮蔽太陽光紫外線對(duì)涂層的破壞。在中東海灣沙漠及東南亞遮蔽太陽光紫外線對(duì)涂層的破壞。在中東海灣沙漠及東南亞炎熱地區(qū)，面漆宜含鋁粉、云母氧化鐵等阻隔陽光的顏料，炎熱

5、地區(qū)，面漆宜含鋁粉、云母氧化鐵等阻隔陽光的顏料，以延長涂層壽命。以延長涂層壽命。裝飾美觀，號(hào)志如化工廠的不同管道顏色等。裝飾美觀，號(hào)志如化工廠的不同管道顏色等。某些耐化學(xué)品涂料如過氯乙烯漆），往往是最后一道面漆某些耐化學(xué)品涂料如過氯乙烯漆），往往是最后一道面漆是不含顏料的清漆，以獲得致密的屏蔽膜。是不含顏料的清漆，以獲得致密的屏蔽膜。2.2 2.2 涂料的基本組成及各組分的作用涂料的基本組成及各組分的作用涂料的基本組成及作用涂料的基本組成及作用2.2.12.2.1成膜物質(zhì)基料成膜物質(zhì)基料 ） 具有黏結(jié)涂料中其他成分的作用，對(duì)涂料和涂膜具有黏結(jié)涂料中其他成分的作用，對(duì)涂料和涂膜的性質(zhì)起著決定性作

6、用。的性質(zhì)起著決定性作用。 涂料成膜物質(zhì)最基本的特性是能夠經(jīng)過施工后形涂料成膜物質(zhì)最基本的特性是能夠經(jīng)過施工后形成薄層的涂膜，并為涂膜提供所需要的各種性能。成薄層的涂膜，并為涂膜提供所需要的各種性能。 涂料常以主要的成膜物質(zhì)來進(jìn)行命名，如環(huán)氧鐵涂料常以主要的成膜物質(zhì)來進(jìn)行命名，如環(huán)氧鐵紅防銹底漆、丙烯酸聚氨酯面漆等。紅防銹底漆、丙烯酸聚氨酯面漆等。2.2.1 2.2.1 成膜物質(zhì)基料成膜物質(zhì)基料 ）非轉(zhuǎn)化型成膜物質(zhì)非轉(zhuǎn)化型成膜物質(zhì)在涂料成膜過程中化學(xué)組在涂料成膜過程中化學(xué)組成結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化成結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化熱塑性，多具有可溶解性熱塑性，多具有可溶解性、可熔融性。、可熔融性。包括天然樹脂、天然高聚

7、包括天然樹脂、天然高聚物的加工產(chǎn)品、合成的物的加工產(chǎn)品、合成的高分子線型高聚物高分子線型高聚物轉(zhuǎn)化型成膜物質(zhì)轉(zhuǎn)化型成膜物質(zhì)具有可反應(yīng)的官能團(tuán)具有可反應(yīng)的官能團(tuán)聚合成不溶解、不熔融的聚合成不溶解、不熔融的網(wǎng)狀高聚物，熱固性網(wǎng)狀高聚物，熱固性。包括干性油和半干性油、包括干性油和半干性油、天然漆和漆酚、低分天然漆和漆酚、低分子量化合物的加成物子量化合物的加成物、合成聚合物、合成聚合物2.2.2 2.2.2 顏料顏料 是色漆的重要組成部分，不能單獨(dú)成膜，也稱為次要成膜是色漆的重要組成部分，不能單獨(dú)成膜，也稱為次要成膜物質(zhì)。物質(zhì)。 一般為微細(xì)的粉末狀有色物質(zhì)，通過涂料生產(chǎn)過程中的攪一般為微細(xì)的粉末狀有色

8、物質(zhì)，通過涂料生產(chǎn)過程中的攪拌、研磨、高速分散等加工過程，使其均勻分散在成膜物拌、研磨、高速分散等加工過程，使其均勻分散在成膜物質(zhì)及其溶液中，形成色漆。質(zhì)及其溶液中，形成色漆。 顯現(xiàn)顏色，賦予涂膜以遮蓋力。還對(duì)涂料的流變性、保護(hù)顯現(xiàn)顏色，賦予涂膜以遮蓋力。還對(duì)涂料的流變性、保護(hù)性能、耐候性、耐化學(xué)藥品性、耐熱性、涂膜的機(jī)械性能性能、耐候性、耐化學(xué)藥品性、耐熱性、涂膜的機(jī)械性能很有影響，還關(guān)系到涂料的成本。加入功能性顏料，還可很有影響，還關(guān)系到涂料的成本。加入功能性顏料，還可賦予涂層某些特定的功能，如導(dǎo)電、阻燃等性能。賦予涂層某些特定的功能，如導(dǎo)電、阻燃等性能。 可分為著色顏料、體積顏料和功能性

9、顏料。可分為著色顏料、體積顏料和功能性顏料。鈦白、鍶黃、酞鈦白、鍶黃、酞青藍(lán)、甲苯胺紅、青藍(lán)、甲苯胺紅、石墨、炭黑、華石墨、炭黑、華蘭、群青蘭、群青碳酸鈣、磷酸鈣、碳酸鈣、磷酸鈣、云母、硫酸鋇、云母、硫酸鋇、滑石粉、硅藻土，滑石粉、硅藻土，調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)PVC防銹顏料、防污防銹顏料、防污顏料、阻燃顏料、顏料、阻燃顏料、導(dǎo)電顏料，價(jià)格導(dǎo)電顏料，價(jià)格高昂。高昂。2.2.2 2.2.2 顏料顏料- -防銹顏料防銹顏料主要防銹填料種類及作用主要防銹填料種類及作用2.2.2 2.2.2 顏料顏料- -納米填料納米填料 利用納米粒子抗紫外線等性能對(duì)現(xiàn)有涂料進(jìn)行改性，提高利用納米粒子抗紫外線等性能對(duì)現(xiàn)有涂料進(jìn)行改

10、性，提高涂料的某些性能，這種涂料稱為納米改性涂料。涂料的某些性能，這種涂料稱為納米改性涂料。 用某些特殊工藝制備的涂料，其細(xì)度均在納米量級(jí)，這種用某些特殊工藝制備的涂料，其細(xì)度均在納米量級(jí)，這種涂料稱為納米結(jié)構(gòu)涂料。涂料稱為納米結(jié)構(gòu)涂料。 納米納米TiO2、納米、納米SiO2、納米、納米ZnO、納米、納米Fe2O3等是優(yōu)良的等是優(yōu)良的抗老化劑。抗老化劑。2.2.2 2.2.2 顏料顏料- -納米填料納米填料納米納米ZnO質(zhì)量輕、厚度薄、顏色淺、吸波能力強(qiáng)質(zhì)量輕、厚度薄、顏色淺、吸波能力強(qiáng)吸波涂層吸波涂層新型防曬劑和抗菌劑新型防曬劑和抗菌劑防菌涂層防菌涂層紫外光下，能分解有機(jī)物質(zhì)、抗菌和除臭紫外

11、光下，能分解有機(jī)物質(zhì)、抗菌和除臭環(huán)保涂料環(huán)保涂料納米納米SiO2觸變性是納米觸變性是納米SiO2改善涂料各項(xiàng)性能的主要因素改善涂料各項(xiàng)性能的主要因素防流掛、施工性能好防流掛、施工性能好抗沾污性，具有優(yōu)良的自清潔性能和附著力抗沾污性，具有優(yōu)良的自清潔性能和附著力極強(qiáng)的紫外吸收、紅外反射特性，抗紫外線老化，隔熱性極強(qiáng)的紫外吸收、紅外反射特性，抗紫外線老化，隔熱性2.2.2 2.2.2 顏料顏料- -納米填料納米填料納米納米TiO2光學(xué)效應(yīng)隨粒徑而變，尤其是納米金紅石型光學(xué)效應(yīng)隨粒徑而變，尤其是納米金紅石型TiO2具有隨角度具有隨角度變色的效應(yīng)變色的效應(yīng)吸收紫外線，可提高轎車的漆的耐候性吸收紫外線，

12、可提高轎車的漆的耐候性光催化氧化，能分解光催化氧化，能分解NOx、鹵代烴、硫化物、醛類、多環(huán)芳、鹵代烴、硫化物、醛類、多環(huán)芳烴烴納米碳酸鈣納米碳酸鈣補(bǔ)強(qiáng)性、透明性、觸變性和流平性補(bǔ)強(qiáng)性、透明性、觸變性和流平性增強(qiáng)涂層的柔韌性、硬度及光澤性增強(qiáng)涂層的柔韌性、硬度及光澤性藍(lán)移現(xiàn)象，增加了隔熱性，抗紫外線老化，防熱老化藍(lán)移現(xiàn)象，增加了隔熱性，抗紫外線老化，防熱老化吸收帶的最大吸收帶的最大吸收波長向短吸收波長向短波方向移動(dòng)波方向移動(dòng)2.2.2 2.2.2 顏料顏料- -填料的選擇填料的選擇 顏填料的粒徑及表面積顏填料的粒徑及表面積 粒徑小、表面積大，可吸附成膜聚合物而使顏料顆粒成粒徑小、表面積大，可吸

13、附成膜聚合物而使顏料顆粒成為準(zhǔn)交聯(lián)點(diǎn)，使漆膜的機(jī)械性能提高。為準(zhǔn)交聯(lián)點(diǎn)，使漆膜的機(jī)械性能提高。 主要影響涂料的流動(dòng)性、貯存性和耐久性。主要影響涂料的流動(dòng)性、貯存性和耐久性。 瘤狀粒子近球形）、針狀粒子、扁平狀粒子瘤狀粒子近球形）、針狀粒子、扁平狀粒子 耐光性、穩(wěn)定性耐光性、穩(wěn)定性 環(huán)保性環(huán)保性 超細(xì)化與分散超細(xì)化與分散 表面改性表面改性 涂料是熱力學(xué)上不穩(wěn)定的分散體。涂料是熱力學(xué)上不穩(wěn)定的分散體。 顏料的表面處理和顏料分散劑的分子設(shè)計(jì)至關(guān)重要。顏料的表面處理和顏料分散劑的分子設(shè)計(jì)至關(guān)重要。2.2.2 2.2.2 顏料顏料- -填料的含量填料的含量 干燥的涂層可以認(rèn)為是由填料與成膜物質(zhì)形成的固干

14、燥的涂層可以認(rèn)為是由填料與成膜物質(zhì)形成的固-固相固相分散體系。分散體系。 顏料體積濃度顏料體積濃度PVC），顏料體積占干膜總體積的百分比），顏料體積占干膜總體積的百分比 臨界顏料體積臨界顏料體積CPVC），當(dāng)剛好有足夠的成膜物提供顏），當(dāng)剛好有足夠的成膜物提供顏料表面一個(gè)完整的吸附層，并填滿緊密堆積的固體顆粒間料表面一個(gè)完整的吸附層，并填滿緊密堆積的固體顆粒間隙的隙的PVC 比體積濃度，比體積濃度，PVC與與CPVC之比之比PVCCPVC 工業(yè)涂料工業(yè)涂料 =0.80.9防銹漆防銹漆 =0.750.9需打磨的底漆需打磨的底漆 =1.051.152.2.2 2.2.2 顏料顏料- -填料的含量填

15、料的含量 在涂料的配方設(shè)計(jì)中，最重要的因素之一就是選擇基料與在涂料的配方設(shè)計(jì)中，最重要的因素之一就是選擇基料與顏料之間的比例關(guān)系。顏料之間的比例關(guān)系。 顏料體積濃度顏料體積濃度PVC的主要特征是：在低于的主要特征是：在低于CPVC時(shí)，時(shí)，顏料粒子很少接觸，而高于顏料粒子很少接觸，而高于CPVC時(shí)，基料被空氣所取代。時(shí)，基料被空氣所取代。在在CPVC兩側(cè)，涂膜的性質(zhì)會(huì)有驚人的變化。兩側(cè)，涂膜的性質(zhì)會(huì)有驚人的變化。 光澤與光澤與PVC有著很大的關(guān)系，通常不加顏料的涂膜具有很有著很大的關(guān)系，通常不加顏料的涂膜具有很高的光澤，起初百分之幾的顏料對(duì)光澤沒有影響，但是當(dāng)高的光澤，起初百分之幾的顏料對(duì)光澤沒

16、有影響，但是當(dāng)PVC高于高于6%9%時(shí)，在時(shí)，在PVC和和CPVC的范圍內(nèi)，光澤一直的范圍內(nèi)，光澤一直下降。低光澤表面比平滑光亮的表面能賦予更好的層間附下降。低光澤表面比平滑光亮的表面能賦予更好的層間附著力。著力。2.2.3 2.2.3 溶劑和分散介質(zhì)溶劑和分散介質(zhì) 在成膜過程中要完全揮發(fā)掉，要求他們不僅對(duì)成膜物質(zhì)有在成膜過程中要完全揮發(fā)掉，要求他們不僅對(duì)成膜物質(zhì)有較好的溶解性分散性和化學(xué)穩(wěn)定性，還要揮發(fā)性大、較好的溶解性分散性和化學(xué)穩(wěn)定性，還要揮發(fā)性大、毒性小、成本低。毒性小、成本低。 溶劑的揮發(fā)速度影響涂膜的干燥時(shí)間及質(zhì)量，并要與轉(zhuǎn)化溶劑的揮發(fā)速度影響涂膜的干燥時(shí)間及質(zhì)量，并要與轉(zhuǎn)化型成膜

17、物質(zhì)的固化交聯(lián)過程相匹配。型成膜物質(zhì)的固化交聯(lián)過程相匹配。各種低污染涂料固體分含量比較表各種低污染涂料固體分含量比較表2.2.3 2.2.3 溶劑和分散介質(zhì)溶劑和分散介質(zhì)- -水水 水溶性涂料：由水溶性樹脂為基料制成的涂料，水溶性涂料：由水溶性樹脂為基料制成的涂料，如水溶性自干或烘干涂料，電沉積涂料包括陽極如水溶性自干或烘干涂料，電沉積涂料包括陽極電泳和陰極電泳漆。電泳和陰極電泳漆。 水分散涂料：以水為分散介質(zhì)合成聚合物乳狀液水分散涂料：以水為分散介質(zhì)合成聚合物乳狀液組成的水分散系統(tǒng)，如乳膠漆、水溶膠涂料等。組成的水分散系統(tǒng)，如乳膠漆、水溶膠涂料等。 以電沉積涂料和乳膠漆占主導(dǎo)地位以電沉積涂料

18、和乳膠漆占主導(dǎo)地位 節(jié)約資源、減少污染；是涂料開發(fā)的重點(diǎn)節(jié)約資源、減少污染；是涂料開發(fā)的重點(diǎn)2.2.3 2.2.3 溶劑和分散介質(zhì)溶劑和分散介質(zhì)- -常用溶劑品種常用溶劑品種 萜烯溶劑：來自松樹的分泌物。松節(jié)油、松油萜烯溶劑：來自松樹的分泌物。松節(jié)油、松油 石油溶劑：烴類，從石油分餾得到。汽油、松香水、火油石油溶劑：烴類，從石油分餾得到。汽油、松香水、火油 煤焦溶劑：烴類，將煤干餾得到。苯、甲苯、二甲苯煤焦溶劑：烴類，將煤干餾得到。苯、甲苯、二甲苯 酯類溶劑：是低碳的有機(jī)酸和醇的結(jié)合物。乙酸丁酯、乙酯類溶劑：是低碳的有機(jī)酸和醇的結(jié)合物。乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酸戊酯酸乙酯、乙酸戊酯 酮類溶劑：主

19、要用來溶解硝酸纖維。丙酮、甲乙酮、環(huán)己酮類溶劑：主要用來溶解硝酸纖維。丙酮、甲乙酮、環(huán)己酮、甲已酮酮、甲已酮 醇類溶劑：僅能溶解蟲膠、縮丁醛樹脂醇類溶劑：僅能溶解蟲膠、縮丁醛樹脂 其他溶劑：含氯溶劑、硝基化烷烴溶劑、醚醇類溶劑其他溶劑：含氯溶劑、硝基化烷烴溶劑、醚醇類溶劑2.2.4 2.2.4 助劑助劑 對(duì)涂料的生產(chǎn)過程發(fā)生作用：消泡劑、潤滑劑、分散劑、對(duì)涂料的生產(chǎn)過程發(fā)生作用：消泡劑、潤滑劑、分散劑、乳化劑等乳化劑等 對(duì)涂料施工成膜過程發(fā)生作用：催干劑、固化劑、流平劑對(duì)涂料施工成膜過程發(fā)生作用：催干劑、固化劑、流平劑 對(duì)涂料貯存過程發(fā)生作用：防結(jié)皮劑、防沉淀劑對(duì)涂料貯存過程發(fā)生作用：防結(jié)皮劑

20、、防沉淀劑 對(duì)涂膜性能發(fā)生作用：增塑劑、防霉劑、阻燃劑、防靜電對(duì)涂膜性能發(fā)生作用：增塑劑、防霉劑、阻燃劑、防靜電劑、紫外光吸收劑等。劑、紫外光吸收劑等。2.3 2.3 涂料的成膜涂料的成膜 涂料涂覆于物體表面后，由液體或疏松粉末狀態(tài)轉(zhuǎn)變成致涂料涂覆于物體表面后，由液體或疏松粉末狀態(tài)轉(zhuǎn)變成致密完整的固態(tài)成膜的過程，即為涂料的成膜，亦稱之為涂密完整的固態(tài)成膜的過程，即為涂料的成膜，亦稱之為涂料的干燥和固化。料的干燥和固化。 涂料成膜主要靠物理作用和化學(xué)作用來實(shí)現(xiàn)。涂料成膜主要靠物理作用和化學(xué)作用來實(shí)現(xiàn)。 揮發(fā)性涂料和熱塑性粉末涂料等，通過溶劑揮發(fā)或融合作揮發(fā)性涂料和熱塑性粉末涂料等，通過溶劑揮發(fā)或

21、融合作用形成致密涂膜。用形成致密涂膜。 熱固性涂料必須通過化學(xué)作用才能形成固態(tài)涂膜。熱固性涂料必須通過化學(xué)作用才能形成固態(tài)涂膜。2.3.1 2.3.1 非轉(zhuǎn)化型涂料非轉(zhuǎn)化型涂料- -揮發(fā)性涂料揮發(fā)性涂料 僅靠物理作用成膜的涂料僅靠物理作用成膜的涂料 包括揮發(fā)性涂料、熱塑性粉末涂料、乳膠涂料及非水分包括揮發(fā)性涂料、熱塑性粉末涂料、乳膠涂料及非水分散涂料。散涂料。揮發(fā)性涂料揮發(fā)性涂料硝基纖維素涂料、過氯硝基纖維素涂料、過氯乙烯涂料、熱塑性丙烯乙烯涂料、熱塑性丙烯酸涂料及其他烯基樹脂酸涂料及其他烯基樹脂涂料等。涂料等。多采用自然干燥。多采用自然干燥。濕階段濕階段過渡階段過渡階段干階段干階段2.3.1

22、 2.3.1 非轉(zhuǎn)化型涂料非轉(zhuǎn)化型涂料- -揮發(fā)性涂料揮發(fā)性涂料( (濕階段濕階段) ) 在濕階段，溶劑在自由表面大量地?fù)]發(fā)，混合蒸氣壓大致在濕階段，溶劑在自由表面大量地?fù)]發(fā)，混合蒸氣壓大致保持不變且等于各溶劑蒸氣分壓之和。保持不變且等于各溶劑蒸氣分壓之和。123PPPP 烴類、酯類溶劑的質(zhì)量相對(duì)揮發(fā)速率：烴類、酯類溶劑的質(zhì)量相對(duì)揮發(fā)速率： 酮類、醇類溶劑的質(zhì)量相對(duì)揮發(fā)速率：酮類、醇類溶劑的質(zhì)量相對(duì)揮發(fā)速率：0.9W10EP 溶劑的相對(duì)揮發(fā)速率是以醋酸丁酯做參考溶劑的相對(duì)揮發(fā)速率是以醋酸丁酯做參考0.9W8EP9090tEt醋酸丁酯試驗(yàn)溶劑 指一定量的醋酸丁酯或者試驗(yàn)溶指一定量的醋酸丁酯或者試

23、驗(yàn)溶劑揮發(fā)劑揮發(fā)90%所需的時(shí)間。所需的時(shí)間。90t 溶劑的體積相對(duì)揮發(fā)速率用溶劑的體積相對(duì)揮發(fā)速率用EV表示，以醋酸丁酯的表示，以醋酸丁酯的EV等于等于100作為基準(zhǔn)。作為基準(zhǔn)。WVV=0.878=1.14EEE2.3.1 2.3.1 非轉(zhuǎn)化型涂料非轉(zhuǎn)化型涂料- -揮發(fā)性涂料濕階揮發(fā)性涂料濕階段）段） 依克勞修斯依克勞修斯-克拉貝龍方程可推得克拉貝龍方程可推得W1W221lg0.19711EETT 醋酸丁酯的醋酸丁酯的 ，當(dāng)溫度由，當(dāng)溫度由25增至增至35時(shí)，時(shí)， 由由100增至增至170，溫度對(duì)揮發(fā)性產(chǎn)生了顯著的，溫度對(duì)揮發(fā)性產(chǎn)生了顯著的影響。影響。25 C44.38kJ/molWE 涂料

24、用溶劑揮發(fā)得太快時(shí)，會(huì)帶走大量熱量，產(chǎn)生顯著涂料用溶劑揮發(fā)得太快時(shí)，會(huì)帶走大量熱量，產(chǎn)生顯著的冷卻效應(yīng)，造成水汽冷凝。因此，為了降低溶劑的成的冷卻效應(yīng)，造成水汽冷凝。因此，為了降低溶劑的成本和平衡溶劑的揮發(fā)性都采用混合溶劑，混合溶劑的揮本和平衡溶劑的揮發(fā)性都采用混合溶劑，混合溶劑的揮發(fā)速率有以下關(guān)系式發(fā)速率有以下關(guān)系式Tiii=EC E純純i溶劑的揮溶劑的揮發(fā)速率發(fā)速率2.3.1 2.3.1 非轉(zhuǎn)化型涂料非轉(zhuǎn)化型涂料- -揮發(fā)性涂料過渡揮發(fā)性涂料過渡階段）階段） 在過渡階段，沿涂膜表面向下出現(xiàn)不斷增長的黏性凝在過渡階段，沿涂膜表面向下出現(xiàn)不斷增長的黏性凝膠層，溶劑揮發(fā)受表面凝膠層的控制，溶劑蒸

25、氣壓顯膠層，溶劑揮發(fā)受表面凝膠層的控制，溶劑蒸氣壓顯著下降。著下降。2.3.1 2.3.1 非轉(zhuǎn)化型涂料非轉(zhuǎn)化型涂料- -揮發(fā)性涂料干階揮發(fā)性涂料干階段）段） 在干階段，溶劑揮發(fā)受厚度方向整個(gè)涂膜的擴(kuò)散控制，溶在干階段，溶劑揮發(fā)受厚度方向整個(gè)涂膜的擴(kuò)散控制，溶劑釋放很慢。劑釋放很慢。 相對(duì)干涂膜中殘留溶劑的釋放可按下式計(jì)算：相對(duì)干涂膜中殘留溶劑的釋放可按下式計(jì)算：2lglgCAx tBC單位干涂膜質(zhì)量保留的溶劑質(zhì)量，單位干涂膜質(zhì)量保留的溶劑質(zhì)量，g；x干膜厚度，干膜厚度，m；t時(shí)間，時(shí)間，h；A、B與涂料配方有關(guān)的常數(shù)。與涂料配方有關(guān)的常數(shù)。2.3.1 2.3.1 非轉(zhuǎn)化型涂料非轉(zhuǎn)化型涂料-

26、-揮發(fā)性涂料干階揮發(fā)性涂料干階段）段） 對(duì)于指定配方的涂料，相對(duì)干涂膜中的溶劑保留量取決于對(duì)于指定配方的涂料，相對(duì)干涂膜中的溶劑保留量取決于涂膜厚度。涂膜厚度。 不同配方的涂料，影響溶劑保留率的因素包括溶劑分子的不同配方的涂料，影響溶劑保留率的因素包括溶劑分子的結(jié)構(gòu)和大小、樹脂分子結(jié)構(gòu)與分子量及顏填料的形狀和尺結(jié)構(gòu)和大小、樹脂分子結(jié)構(gòu)與分子量及顏填料的形狀和尺寸。寸。 分子量高的樹脂對(duì)溶劑的保留率較高，硬樹脂對(duì)溶劑的保分子量高的樹脂對(duì)溶劑的保留率較高，硬樹脂對(duì)溶劑的保留率要比軟樹脂高。因此，添加增塑劑或環(huán)境溫度提高到留率要比軟樹脂高。因此，添加增塑劑或環(huán)境溫度提高到玻璃化溫度以上時(shí)，都將明顯地

27、增強(qiáng)溶劑的擴(kuò)散逃逸。玻璃化溫度以上時(shí)，都將明顯地增強(qiáng)溶劑的擴(kuò)散逃逸。 在涂料中添加顏填料或顏填料微細(xì)分散，甚至是片狀顏料在涂料中添加顏填料或顏填料微細(xì)分散，甚至是片狀顏料，都將使溶劑擴(kuò)散逃逸性不斷減弱。，都將使溶劑擴(kuò)散逃逸性不斷減弱。2.3.1 2.3.1 非轉(zhuǎn)化型涂料非轉(zhuǎn)化型涂料- -揮發(fā)性涂料干階揮發(fā)性涂料干階段）段） 環(huán)境條件中對(duì)揮發(fā)性涂料干燥有影響的因素是空氣流速和環(huán)境條件中對(duì)揮發(fā)性涂料干燥有影響的因素是空氣流速和溫度。溫度。 由于濕階段溶劑大量迅速揮發(fā)，表面溶劑蒸氣達(dá)到飽和，由于濕階段溶劑大量迅速揮發(fā)，表面溶劑蒸氣達(dá)到飽和，此時(shí)提高空氣流速有利于涂膜的表干。此時(shí)提高空氣流速有利于涂膜

28、的表干。 提高溫度使涂膜中溶劑擴(kuò)散性增加，有利于實(shí)干和降低溶提高溫度使涂膜中溶劑擴(kuò)散性增加，有利于實(shí)干和降低溶劑保留率；但溫度提高使溶劑飽和蒸氣大幅度增加，結(jié)果劑保留率；但溫度提高使溶劑飽和蒸氣大幅度增加，結(jié)果涂膜表干太快，流平性很差，在低溫烘干強(qiáng)制干燥時(shí)，可涂膜表干太快，流平性很差，在低溫烘干強(qiáng)制干燥時(shí)，可通過控制好一定的閃干時(shí)間來解決這一矛盾。通過控制好一定的閃干時(shí)間來解決這一矛盾。 對(duì)于有較強(qiáng)的溶劑保留能力的涂料，在施工時(shí)，每次噴涂對(duì)于有較強(qiáng)的溶劑保留能力的涂料，在施工時(shí)，每次噴涂要薄，并控制好噴涂間隔時(shí)間，在實(shí)干后重噴，以免涂層要薄，并控制好噴涂間隔時(shí)間，在實(shí)干后重噴，以免涂層長期殘留

29、溶劑而易被揭起。長期殘留溶劑而易被揭起。2.3.1 2.3.1 非轉(zhuǎn)化型涂料非轉(zhuǎn)化型涂料- -熱塑性乳膠涂料熱塑性乳膠涂料 乳膠涂料的成膜過程乳膠涂料的成膜過程 此類涂料的干燥成膜與環(huán)境溫度、濕度、成膜助劑和樹此類涂料的干燥成膜與環(huán)境溫度、濕度、成膜助劑和樹脂玻璃化溫度有關(guān)。脂玻璃化溫度有關(guān)。 環(huán)境濕度極大地制約著成膜濕階段水的蒸發(fā)速率，提高環(huán)境濕度極大地制約著成膜濕階段水的蒸發(fā)速率，提高空氣流速可大大加快涂膜中水的蒸發(fā)；當(dāng)乳膠粒子保持空氣流速可大大加快涂膜中水的蒸發(fā)；當(dāng)乳膠粒子保持彼此接觸時(shí)，水的揮發(fā)速率可降至濕階段的彼此接觸時(shí)，水的揮發(fā)速率可降至濕階段的5%10%。 一般地，乳膠涂料的表干

30、在一般地，乳膠涂料的表干在2h內(nèi)，實(shí)干約內(nèi)，實(shí)干約24h左右，干左右，干透則約需透則約需2周。周。2.3.1 2.3.1 非轉(zhuǎn)化型涂料非轉(zhuǎn)化型涂料- -熱熔融成膜涂料熱熔融成膜涂料 熱塑性粉末涂料、熱塑性非水分散涂料必須加熱到熔融溫?zé)崴苄苑勰┩苛稀崴苄苑撬稚⑼苛媳仨毤訜岬饺廴跍囟纫陨?，才能使樹脂顆粒融合形成連續(xù)完整的涂膜。度以上，才能使樹脂顆粒融合形成連續(xù)完整的涂膜。 成膜狀況取決于熔流溫度、熔體黏度和熔體表面張力。成膜狀況取決于熔流溫度、熔體黏度和熔體表面張力。2.3.2 2.3.2 轉(zhuǎn)化型涂料轉(zhuǎn)化型涂料 靠化學(xué)反應(yīng)交聯(lián)成膜的涂料稱為轉(zhuǎn)化型涂料?？炕瘜W(xué)反應(yīng)交聯(lián)成膜的涂料稱為轉(zhuǎn)化型涂料。

31、此類涂料的樹脂分子量較低，他們通過縮合、加聚或氧化此類涂料的樹脂分子量較低，他們通過縮合、加聚或氧化聚合交聯(lián)成網(wǎng)狀大分子固態(tài)成膜。聚合交聯(lián)成網(wǎng)狀大分子固態(tài)成膜。 由于縮合反應(yīng)都利用加熱獲取化學(xué)反應(yīng)的能量，使涂膜固由于縮合反應(yīng)都利用加熱獲取化學(xué)反應(yīng)的能量，使涂膜固化，故此類涂料亦稱為熱固性涂料?；?，故此類涂料亦稱為熱固性涂料。 縮合反應(yīng)固化：酚醛涂料、氨基烘漆、聚酯涂料、丙烯酸縮合反應(yīng)固化：酚醛涂料、氨基烘漆、聚酯涂料、丙烯酸烘漆等。烘漆等。 加聚反應(yīng)固化：不飽和聚酯、雙包裝環(huán)氧、雙包裝聚氨酯加聚反應(yīng)固化：不飽和聚酯、雙包裝環(huán)氧、雙包裝聚氨酯等。等。 氧化聚合固化：油性涂料、醇酸涂料、環(huán)氧酯涂料

32、。氧化聚合固化：油性涂料、醇酸涂料、環(huán)氧酯涂料。2.3.2 2.3.2 轉(zhuǎn)化型涂料轉(zhuǎn)化型涂料- -氣干性涂料氧化聚氣干性涂料氧化聚合）合） 氣干性涂料是利用空氣中的氧氣或潮氣來固化成膜。氣干性涂料是利用空氣中的氧氣或潮氣來固化成膜。 （1氧化聚合涂料氧化聚合涂料 含干性油的涂料按氧化聚合方式成膜，干燥性能與油的含干性油的涂料按氧化聚合方式成膜，干燥性能與油的性質(zhì)、油度、催干劑等有關(guān)。性質(zhì)、油度、催干劑等有關(guān)。 干性油基的氧化聚合反應(yīng)極為復(fù)雜，并且在干燥過程中干性油基的氧化聚合反應(yīng)極為復(fù)雜，并且在干燥過程中始終有涂膜的分解產(chǎn)物產(chǎn)生，很難用某個(gè)化學(xué)反應(yīng)來表述始終有涂膜的分解產(chǎn)物產(chǎn)生，很難用某個(gè)化學(xué)

33、反應(yīng)來表述。但對(duì)于含共軛雙鍵的油基，在干燥過程中，過氧化氫的。但對(duì)于含共軛雙鍵的油基，在干燥過程中，過氧化氫的生成不顯著，僅在成膜以后才有過氧化氫生成，它的氧化生成不顯著，僅在成膜以后才有過氧化氫生成，它的氧化聚合反應(yīng)大致如下：聚合反應(yīng)大致如下：HCCHCHCHCHCHOHCCHCHCHHCHCOO22.3.2 2.3.2 轉(zhuǎn)化型涂料轉(zhuǎn)化型涂料- -氣干性涂料氧化聚氣干性涂料氧化聚合）合） 重排以后的碳自由基可以與氧結(jié)合，并攻擊雙鍵形成聚過重排以后的碳自由基可以與氧結(jié)合，并攻擊雙鍵形成聚過氧化物：氧化物： 聚過氧化物是很穩(wěn)定的，僅在光或熱的作用下才能使過氧聚過氧化物是很穩(wěn)定的，僅在光或熱的作用

34、下才能使過氧鍵均裂，但形成的烷氧基又能與雙鍵反應(yīng)形成醚鍵。鍵均裂，但形成的烷氧基又能與雙鍵反應(yīng)形成醚鍵。 重排以后的碳自由基還可以直接進(jìn)攻雙鍵形成重排以后的碳自由基還可以直接進(jìn)攻雙鍵形成CC交聯(lián)聚交聯(lián)聚合物：合物：2.3.2 2.3.2 轉(zhuǎn)化型涂料轉(zhuǎn)化型涂料- -氣干性涂料氧化聚氣干性涂料氧化聚合）合） 非共軛雙鍵的油基在吸氧干燥過程中，過氧化氫含量不斷非共軛雙鍵的油基在吸氧干燥過程中，過氧化氫含量不斷增加，交聯(lián)與過氧化氫的分解同時(shí)發(fā)生，并且不引起不飽增加，交聯(lián)與過氧化氫的分解同時(shí)發(fā)生，并且不引起不飽和度的損失。它的氧化聚合反應(yīng)大致如下和度的損失。它的氧化聚合反應(yīng)大致如下 在鈷金屬催干劑、光或

35、熱作用下，過氧化氫分解成烷氧基：在鈷金屬催干劑、光或熱作用下，過氧化氫分解成烷氧基：2.3.2 2.3.2 轉(zhuǎn)化型涂料轉(zhuǎn)化型涂料- -氣干性涂料氧化聚氣干性涂料氧化聚合）合） 過氧基又可以奪取兩個(gè)雙鍵間的過氧基又可以奪取兩個(gè)雙鍵間的-H形成過氧化氫和自由基，形成過氧化氫和自由基，則可以在過氧化氫的形成過程中，碳自由基、烷氧基之間則可以在過氧化氫的形成過程中，碳自由基、烷氧基之間彼此結(jié)合而交聯(lián)。彼此結(jié)合而交聯(lián)。2.3.2 2.3.2 轉(zhuǎn)化型涂料轉(zhuǎn)化型涂料- -氣干性涂料氧化聚氣干性涂料氧化聚合）合） 含共軛雙鍵的油基在一個(gè)氧分子進(jìn)攻下能產(chǎn)生兩個(gè)自由基含共軛雙鍵的油基在一個(gè)氧分子進(jìn)攻下能產(chǎn)生兩個(gè)自

36、由基，而非共軛雙鍵只形成較難分解的過氧化物。因而共軛雙，而非共軛雙鍵只形成較難分解的過氧化物。因而共軛雙鍵的油基干燥較快，并在催干劑的作用下大大加速。鍵的油基干燥較快，并在催干劑的作用下大大加速。 氧化聚合涂料采用高沸點(diǎn)的溶劑汽油、松香水等揮發(fā)較慢氧化聚合涂料采用高沸點(diǎn)的溶劑汽油、松香水等揮發(fā)較慢的溶劑，但交聯(lián)反應(yīng)的速率更慢，干燥主要由氧化聚合反的溶劑，但交聯(lián)反應(yīng)的速率更慢，干燥主要由氧化聚合反應(yīng)所決定。應(yīng)所決定。 氧化聚合涂料通常表干需要氧化聚合涂料通常表干需要6h，實(shí)干則需，實(shí)干則需18h以上。以上。2.3.2 2.3.2 轉(zhuǎn)化型涂料轉(zhuǎn)化型涂料- -氣干性涂料潮氣固氣干性涂料潮氣固化）化）

37、 潮氣固化主要是潮氣固化聚氨酯和潮氣固化環(huán)氧涂料。潮氣固化主要是潮氣固化聚氨酯和潮氣固化環(huán)氧涂料。 潮氣固化聚氨酯潮氣固化聚氨酯 此類涂料的樹脂必須有高的此類涂料的樹脂必須有高的NCO基含量并在較高濕度下基含量并在較高濕度下才能良好地固化成膜。由于交聯(lián)后才能良好地固化成膜。由于交聯(lián)后NCO基轉(zhuǎn)化成脲基，基轉(zhuǎn)化成脲基，大分子間作用力很強(qiáng)，其涂膜顯示出良好的耐磨性能。大分子間作用力很強(qiáng)，其涂膜顯示出良好的耐磨性能。 潮氣固化環(huán)氧潮氣固化環(huán)氧 涂膜吸收空氣中的水分子使酮亞胺分解并釋放出活潑的固涂膜吸收空氣中的水分子使酮亞胺分解并釋放出活潑的固化劑胺，使環(huán)氧樹脂有效交聯(lián)?；瘎┌?，使環(huán)氧樹脂有效交聯(lián)。2

38、.3.2 2.3.2 轉(zhuǎn)化型涂料轉(zhuǎn)化型涂料- -固化劑固化型涂料固化劑固化型涂料 此類涂料多為雙包裝涂料，兩個(gè)組分之間有很強(qiáng)的化學(xué)活此類涂料多為雙包裝涂料，兩個(gè)組分之間有很強(qiáng)的化學(xué)活性，因此在常溫下能固化成膜，并且混合以后只有性，因此在常溫下能固化成膜，并且混合以后只有48h的的使用期。主要品種有環(huán)氧、聚氨酯和不飽和聚酯等。組分使用期。主要品種有環(huán)氧、聚氨酯和不飽和聚酯等。組分之間的混合比對(duì)涂膜性能和干燥影響很大。之間的混合比對(duì)涂膜性能和干燥影響很大。（1雙包裝環(huán)氧涂料雙包裝環(huán)氧涂料涂料的流平性和低溫干燥型較差。涂料的流平性和低溫干燥型較差。2.3.2 2.3.2 轉(zhuǎn)化型涂料轉(zhuǎn)化型涂料- -固

39、化劑固化型涂料固化劑固化型涂料（2雙包裝聚氨酯涂料雙包裝聚氨酯涂料此類涂料是以多異氰酸酯為甲組分，羥基樹脂為乙組分，混此類涂料是以多異氰酸酯為甲組分，羥基樹脂為乙組分，混合施工后，涂膜的低溫干燥性比環(huán)氧涂料好，但流平性也合施工后，涂膜的低溫干燥性比環(huán)氧涂料好，但流平性也較差。較差。（3不飽和聚酯涂料不飽和聚酯涂料不飽和聚酯涂料是用苯乙烯稀釋的不飽和樹脂，與過氧化物不飽和聚酯涂料是用苯乙烯稀釋的不飽和樹脂，與過氧化物和鈷鹽促進(jìn)劑混合，通過自由基引發(fā)、聚合而固化。由于和鈷鹽促進(jìn)劑混合，通過自由基引發(fā)、聚合而固化。由于固化反應(yīng)很快，故混勻后的使用期一般不超過固化反應(yīng)很快，故混勻后的使用期一般不超過4

40、h。2.3.2 2.3.2 轉(zhuǎn)化型涂料轉(zhuǎn)化型涂料- -烘烤固化型涂料烘烤固化型涂料 此類涂料的樹脂中各基團(tuán)在常溫下的活性很弱，但在較高此類涂料的樹脂中各基團(tuán)在常溫下的活性很弱，但在較高溫度時(shí)，基團(tuán)之間將快速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使涂膜交聯(lián)固化。溫度時(shí)，基團(tuán)之間將快速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)使涂膜交聯(lián)固化。 主要品種有氨基烘漆、丙烯酸烘漆、聚酯涂料、熱固性聚主要品種有氨基烘漆、丙烯酸烘漆、聚酯涂料、熱固性聚氨酯、環(huán)氧烘漆和有機(jī)硅涂料等。氨酯、環(huán)氧烘漆和有機(jī)硅涂料等。 裝飾性涂料多用氨基樹脂做交聯(lián)劑，可在中溫下使羥基樹裝飾性涂料多用氨基樹脂做交聯(lián)劑，可在中溫下使羥基樹脂固化，脂固化，2.3.2 2.3.2 轉(zhuǎn)化型涂料轉(zhuǎn)

41、化型涂料- -烘烤固化型涂料烘烤固化型涂料 環(huán)氧酚醛防腐蝕底漆在環(huán)氧酚醛防腐蝕底漆在180以上的高溫下徹底交聯(lián)固化，以上的高溫下徹底交聯(lián)固化，雖然涂膜黃變嚴(yán)重，但防腐蝕性能很好，雖然涂膜黃變嚴(yán)重，但防腐蝕性能很好， 在酸催化劑存在下，固化溫度可降低或形成醚鍵的傾向性在酸催化劑存在下，固化溫度可降低或形成醚鍵的傾向性增加。增加。 若用氨基樹脂固化環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基和羥基都若用氨基樹脂固化環(huán)氧樹脂，環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基和羥基都與氨基樹脂發(fā)生類似反應(yīng)。與氨基樹脂發(fā)生類似反應(yīng)。2.4 2.4 涂膜的附著理論涂膜的附著理論- -機(jī)械嵌合作用機(jī)械嵌合作用 目前存在多種看法，主要有機(jī)械嵌合作用、吸附作用

42、、擴(kuò)目前存在多種看法，主要有機(jī)械嵌合作用、吸附作用、擴(kuò)散作用、化學(xué)鍵作用、靜電作用等。散作用、化學(xué)鍵作用、靜電作用等。 在涂裝過程中基體要進(jìn)行表面處理，除對(duì)表面要進(jìn)行清潔在涂裝過程中基體要進(jìn)行表面處理，除對(duì)表面要進(jìn)行清潔處理外，往往還要進(jìn)行粗化處理如噴砂）。粗化處理的處理外，往往還要進(jìn)行粗化處理如噴砂）。粗化處理的目的有二：一是增大接觸面積，另一個(gè)是增加涂層材料與目的有二：一是增大接觸面積，另一個(gè)是增加涂層材料與基體表面嵌合或錨合作用，以加強(qiáng)涂層與基體的附著力?；w表面嵌合或錨合作用，以加強(qiáng)涂層與基體的附著力。 機(jī)械嵌合作用對(duì)于拋光表面及光滑表面涂裝有機(jī)涂料的附機(jī)械嵌合作用對(duì)于拋光表面及光滑表

43、面涂裝有機(jī)涂料的附著力難以解釋。著力難以解釋。 （a錨合錨合 （b鉤合鉤合 （c釘合釘合 （d嵌合嵌合 （e樹根固定樹根固定2.4 2.4 涂膜的附著理論涂膜的附著理論- -吸附作用吸附作用 固體表面由于范德華力的作用能夠吸附液體和氣體，其條固體表面由于范德華力的作用能夠吸附液體和氣體，其條件是液體完全潤濕固體表面，這種固體表面吸附液體和氣件是液體完全潤濕固體表面，這種固體表面吸附液體和氣體的作用稱為物理吸附作用。物理吸附是涂料、膠粘劑和體的作用稱為物理吸附作用。物理吸附是涂料、膠粘劑和被黏物之間牢固結(jié)合的普遍性原因，這就是吸附理論。被黏物之間牢固結(jié)合的普遍性原因，這就是吸附理論。 涂料在固化

44、之前完全潤濕基材表面，才能有較好的附著力。涂料在固化之前完全潤濕基材表面，才能有較好的附著力。固體表面能越高，對(duì)涂料的吸附力越大，表面能越低，則固體表面能越高，對(duì)涂料的吸附力越大，表面能越低，則吸附力亦越低。吸附力亦越低。 吸附力的大小與分子的偶極距、極化率等因素的大小成正吸附力的大小與分子的偶極距、極化率等因素的大小成正比。在涂裝系統(tǒng)中，一般來說，極性高聚物為電子給予體比。在涂裝系統(tǒng)中，一般來說，極性高聚物為電子給予體廣義的路易斯堿），而金屬和金屬氧化物則為電子接受廣義的路易斯堿），而金屬和金屬氧化物則為電子接受體廣義的路易斯酸）。因此，成膜高分子鏈含有胺基、體廣義的路易斯酸）。因此，成膜高

45、分子鏈含有胺基、羥基等電子給予體的涂層附著力強(qiáng)。羥基等電子給予體的涂層附著力強(qiáng)。2.4 2.4 涂膜的附著理論涂膜的附著理論- -吸附作用吸附作用 通常認(rèn)為，分子間引力氫鍵、范德華力是附著力的主通常認(rèn)為，分子間引力氫鍵、范德華力是附著力的主要來源，即使如此，其黏附力也遠(yuǎn)比理論強(qiáng)度低得多，這要來源，即使如此，其黏附力也遠(yuǎn)比理論強(qiáng)度低得多，這是因?yàn)樵诠袒^程中總有缺陷發(fā)生，黏附的強(qiáng)度不是決定是因?yàn)樵诠袒^程中總有缺陷發(fā)生，黏附的強(qiáng)度不是決定于原子、分子作用力之和，而是決定于局部的最弱部位的于原子、分子作用力之和，而是決定于局部的最弱部位的作用力。作用力。 兩個(gè)表面之間若僅通過范德華力結(jié)合，實(shí)際便是

46、物理吸附兩個(gè)表面之間若僅通過范德華力結(jié)合，實(shí)際便是物理吸附作用，這種作用很容易為空氣中的水氣所取代。因此為了作用，這種作用很容易為空氣中的水氣所取代。因此為了使漆膜與基材之間有強(qiáng)的結(jié)合力，僅靠物理吸附作用是不使漆膜與基材之間有強(qiáng)的結(jié)合力，僅靠物理吸附作用是不夠的。夠的。 吸附理論僅說明附著力產(chǎn)生的條件和原因，選擇成膜物時(shí)吸附理論僅說明附著力產(chǎn)生的條件和原因，選擇成膜物時(shí)還必須考慮涂膜內(nèi)聚力的因素，若涂膜內(nèi)聚力很小，易被還必須考慮涂膜內(nèi)聚力的因素，若涂膜內(nèi)聚力很小，易被破壞，仍得不到吸附完好的涂膜。破壞，仍得不到吸附完好的涂膜。2.4 2.4 涂膜的附著理論涂膜的附著理論- -化學(xué)鍵作用化學(xué)鍵作

47、用 化學(xué)鍵吸附作用是涂裝材料的活性基團(tuán)與工件表面金屬發(fā)化學(xué)鍵吸附作用是涂裝材料的活性基團(tuán)與工件表面金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成了共價(jià)鍵而產(chǎn)生的吸附力?；瘜W(xué)共價(jià)鍵生化學(xué)反應(yīng)，生成了共價(jià)鍵而產(chǎn)生的吸附力。化學(xué)共價(jià)鍵力比分子吸附力大得多，前者相當(dāng)于后者的力比分子吸附力大得多，前者相當(dāng)于后者的100倍以上，約倍以上，約41.8418 kJ/mol。 酚醛樹脂可在較高溫度下與鋁、不銹鋼等發(fā)生化學(xué)作用，酚醛樹脂可在較高溫度下與鋁、不銹鋼等發(fā)生化學(xué)作用，硅酸鹽類涂料與鐵產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生硅酸鐵化合物。硅酸鹽類涂料與鐵產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生硅酸鐵化合物。 偶聯(lián)劑分子必須具有能與基材表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)，偶聯(lián)劑分子必須

48、具有能與基材表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的基團(tuán)，而另一端與涂料反應(yīng)。硅烷偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)中的而另一端與涂料反應(yīng)。硅烷偶聯(lián)劑分子結(jié)構(gòu)中的R基團(tuán)可基團(tuán)可以和有機(jī)化合物起化學(xué)反應(yīng)，而以和有機(jī)化合物起化學(xué)反應(yīng)，而-Si-(OH)3可以自縮合。可以自縮合。 化學(xué)鍵的鍵能雖高，但只能在有限的活性原子與基團(tuán)之間化學(xué)鍵的鍵能雖高，但只能在有限的活性原子與基團(tuán)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而成鍵?；瘜W(xué)鍵的密度受到表面活性原子與發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而成鍵。化學(xué)鍵的密度受到表面活性原子與基團(tuán)數(shù)量和化學(xué)活性的制約?；鶊F(tuán)數(shù)量和化學(xué)活性的制約。2.4 2.4 涂膜的附著理論涂膜的附著理論- -擴(kuò)散作用擴(kuò)散作用 涂料中的成膜物為聚合物鏈狀分子，如果基材也為高

49、分子涂料中的成膜物為聚合物鏈狀分子，如果基材也為高分子材料，在一定條件下由于分子或鏈段的布朗運(yùn)動(dòng)，涂料中材料，在一定條件下由于分子或鏈段的布朗運(yùn)動(dòng)，涂料中的分子和基材的分子可以相互擴(kuò)散，相互擴(kuò)散的實(shí)質(zhì)是在的分子和基材的分子可以相互擴(kuò)散，相互擴(kuò)散的實(shí)質(zhì)是在界面中互溶的過程，最終可導(dǎo)致界面消失。界面中互溶的過程，最終可導(dǎo)致界面消失。 高分子間的互溶首先要考慮熱力學(xué)的可能性，即要求兩者高分子間的互溶首先要考慮熱力學(xué)的可能性，即要求兩者的溶解度參數(shù)相近，另一方面，還要考慮動(dòng)力學(xué)的可能性，的溶解度參數(shù)相近，另一方面，還要考慮動(dòng)力學(xué)的可能性，即兩者必須在即兩者必須在Tg以上，有一定的自由體積以使分子可相互

50、以上，有一定的自由體積以使分子可相互滲入。滲入。 塑料涂料的溶劑最好是能使被涂塑料溶脹，提高溫度也是塑料涂料的溶劑最好是能使被涂塑料溶脹，提高溫度也是促進(jìn)擴(kuò)散的一個(gè)方法。促進(jìn)擴(kuò)散的一個(gè)方法。 帶銹涂料、修補(bǔ)涂料具有擴(kuò)散作用是涂膜發(fā)揮其功能性的帶銹涂料、修補(bǔ)涂料具有擴(kuò)散作用是涂膜發(fā)揮其功能性的重要因素。重要因素。2.4 2.4 涂膜的附著理論涂膜的附著理論- -靜電作用靜電作用 當(dāng)涂料與基材之間的電子親合力不同時(shí)，便可互為電子給當(dāng)涂料與基材之間的電子親合力不同時(shí)，便可互為電子給體和受體，形成雙電層，產(chǎn)生靜電作用力。體和受體，形成雙電層，產(chǎn)生靜電作用力。 當(dāng)金屬和有機(jī)漆膜接觸時(shí)，金屬對(duì)電子親合力低

51、，容易失當(dāng)金屬和有機(jī)漆膜接觸時(shí)，金屬對(duì)電子親合力低，容易失去電子，而有機(jī)漆膜對(duì)電子親合力高，容易得到電子，故去電子，而有機(jī)漆膜對(duì)電子親合力高，容易得到電子，故電子可從金屬移向漆膜，使界面產(chǎn)生接觸電勢，并形成雙電子可從金屬移向漆膜，使界面產(chǎn)生接觸電勢，并形成雙電層，產(chǎn)生靜電力。電層，產(chǎn)生靜電力。 在實(shí)際的涂層系統(tǒng)中，以上各種作用通常是多種同時(shí)存在。在實(shí)際的涂層系統(tǒng)中，以上各種作用通常是多種同時(shí)存在。涂料在基材表面浸潤是上述作用能夠發(fā)揮的前提。涂料在基材表面浸潤是上述作用能夠發(fā)揮的前提。2.4 2.4 涂膜的附著理論涂膜的附著理論- -附著力的影響因素附著力的影響因素 基材表面的潤濕情況。基材表面

52、的潤濕情況。 涂膜的附著力與金屬的性質(zhì)有關(guān)：鎳涂膜的附著力與金屬的性質(zhì)有關(guān)：鎳鋼鋼鐵鐵銅銅黃銅黃銅鋁鋁錫錫鉛。鉛。 涂料黏度。涂料黏度。 表面粗糙度：適當(dāng)?shù)靥岣弑砻娲植诙瓤梢栽黾訖C(jī)械嵌合作表面粗糙度：適當(dāng)?shù)靥岣弑砻娲植诙瓤梢栽黾訖C(jī)械嵌合作用，也有利于涂料在基材表面的潤濕。但過于粗糙，若涂用，也有利于涂料在基材表面的潤濕。但過于粗糙，若涂料黏度大，滲入性能有限，易產(chǎn)生缺陷，帶來附著力下降。料黏度大，滲入性能有限，易產(chǎn)生缺陷，帶來附著力下降。當(dāng)涂層厚度不大時(shí)，抗?jié)B保護(hù)性能降低。當(dāng)涂層厚度不大時(shí)，抗?jié)B保護(hù)性能降低。 成膜物成膜物 內(nèi)應(yīng)力：涂料固化、溶劑揮發(fā)時(shí)涂料體積收縮產(chǎn)生的收縮內(nèi)應(yīng)力：涂料固化、溶

53、劑揮發(fā)時(shí)涂料體積收縮產(chǎn)生的收縮應(yīng)力；涂料和基材的熱膨脹系數(shù)不同帶來的熱應(yīng)力。應(yīng)力；涂料和基材的熱膨脹系數(shù)不同帶來的熱應(yīng)力。 附著增進(jìn)劑偶聯(lián)劑的作用附著增進(jìn)劑偶聯(lián)劑的作用2.4 2.4 涂膜的附著理論涂膜的附著理論- -濕附著力及影響因濕附著力及影響因素素 漆膜的防腐蝕功效是在濕態(tài)下產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕才發(fā)揮漆膜的防腐蝕功效是在濕態(tài)下產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕才發(fā)揮作用，所以高的干附著力并不能保證漆膜的耐蝕性。作用，所以高的干附著力并不能保證漆膜的耐蝕性。 嚴(yán)格來講，涂層附著力應(yīng)該是指涂裝金屬暴露在高濕環(huán)境嚴(yán)格來講，涂層附著力應(yīng)該是指涂裝金屬暴露在高濕環(huán)境或溶液中的附著力，俗稱濕附著力，即指將涂裝金屬置于或溶液中

54、的附著力，俗稱濕附著力，即指將涂裝金屬置于介質(zhì)環(huán)境后，表現(xiàn)出來的附著力。介質(zhì)環(huán)境后，表現(xiàn)出來的附著力。 濕附著力的影響因素濕附著力的影響因素 成膜樹脂的耐水性好。成膜樹脂的耐水性好。 漆膜含氨基可提高濕附著力。漆膜含氨基可提高濕附著力。 可嘗試在涂料中加入有機(jī)硅偶聯(lián)劑、鋁酸鋯添加劑、鈦酸可嘗試在涂料中加入有機(jī)硅偶聯(lián)劑、鋁酸鋯添加劑、鈦酸酯類偶聯(lián)劑以及鋯酸酯類偶聯(lián)劑。酯類偶聯(lián)劑以及鋯酸酯類偶聯(lián)劑。2.5 2.5 涂膜的失效涂膜的失效 涂料在使用過程中受到各種不同因素的作用，使涂層的物涂料在使用過程中受到各種不同因素的作用，使涂層的物理化學(xué)和機(jī)械性能引起不可逆的變化，并最終導(dǎo)致涂層的理化學(xué)和機(jī)械性

55、能引起不可逆的變化，并最終導(dǎo)致涂層的破壞，這種現(xiàn)象一般稱為涂膜的失效。破壞，這種現(xiàn)象一般稱為涂膜的失效。 物理失效：涂層服役過程中，在環(huán)境介質(zhì)和應(yīng)力作用下導(dǎo)物理失效：涂層服役過程中，在環(huán)境介質(zhì)和應(yīng)力作用下導(dǎo)致涂層溶脹、介質(zhì)滲入、涂層開裂等使用性能劣化現(xiàn)象。致涂層溶脹、介質(zhì)滲入、涂層開裂等使用性能劣化現(xiàn)象。 化學(xué)失效：在熱、光、氧、酸和堿等化學(xué)作用下高分子鏈化學(xué)失效：在熱、光、氧、酸和堿等化學(xué)作用下高分子鏈發(fā)生降解發(fā)生降解/交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)，引起的介質(zhì)滲入、涂層開裂、交聯(lián)等化學(xué)反應(yīng)，引起的介質(zhì)滲入、涂層開裂、粉化等物理和化學(xué)性能劣化現(xiàn)象。粉化等物理和化學(xué)性能劣化現(xiàn)象。 涂膜在自然大氣環(huán)境下相對(duì)分子

56、量下降，或使涂膜光澤度涂膜在自然大氣環(huán)境下相對(duì)分子量下降，或使涂膜光澤度下降、變脆、開裂、變色、甚至于粉化，主要體現(xiàn)了涂膜下降、變脆、開裂、變色、甚至于粉化，主要體現(xiàn)了涂膜的耐候性。的耐候性。2.5 2.5 涂膜的失效涂膜的失效- -起泡起泡 起泡是涂層局部喪失了對(duì)基體的黏合性后從底材表面升起起泡是涂層局部喪失了對(duì)基體的黏合性后從底材表面升起的半球狀凸起。的半球狀凸起。 由于潤漲引起涂膜體積膨脹而起泡由于潤漲引起涂膜體積膨脹而起泡 由于氣體夾雜或氣體生成而起泡由于氣體夾雜或氣體生成而起泡 滲透起泡滲透起泡 電滲透起泡：水或類似液體在電位梯度影響下移動(dòng)而通過電滲透起泡：水或類似液體在電位梯度影響

57、下移動(dòng)而通過毛細(xì)管或膜。移動(dòng)的方向取決于膜的電荷正或負(fù)。毛細(xì)管或膜。移動(dòng)的方向取決于膜的電荷正或負(fù)。 在涂膜形成中由于相分離的起泡在涂膜形成中由于相分離的起泡 劃傷處的起泡劃傷處的起泡2.5 2.5 涂膜的失效涂膜的失效- -陰極剝離陰極剝離 陰極剝離陰極脫層或叫陰極去黏合是涂裝金屬遭到破陰極剝離陰極脫層或叫陰極去黏合是涂裝金屬遭到破壞的一種常見形式。涂裝的鋼鐵設(shè)備如船舶、海上平臺(tái)和壞的一種常見形式。涂裝的鋼鐵設(shè)備如船舶、海上平臺(tái)和地下管道，以及盛水的大型槽罐的內(nèi)壁常采用陰極保護(hù)手地下管道，以及盛水的大型槽罐的內(nèi)壁常采用陰極保護(hù)手段防止腐蝕。陰極保護(hù)不理想的后果之一是有缺陷處的涂段防止腐蝕。陰

58、極保護(hù)不理想的后果之一是有缺陷處的涂層，由于陰極反應(yīng)而失去附著力，涂層會(huì)從金屬上分離，層，由于陰極反應(yīng)而失去附著力，涂層會(huì)從金屬上分離，這種現(xiàn)象稱為陰極剝離。這種現(xiàn)象稱為陰極剝離。 三種主要的陰極剝離機(jī)理：陰極吸氧反應(yīng)所產(chǎn)生的高三種主要的陰極剝離機(jī)理：陰極吸氧反應(yīng)所產(chǎn)生的高pH值值是一前提，涂層在界面上分離，金屬上氧化物的溶解，是一前提，涂層在界面上分離，金屬上氧化物的溶解，內(nèi)聚力破壞和涂層的解聚。內(nèi)聚力破壞和涂層的解聚。2.5 2.5 涂膜的失效涂膜的失效- -陰極剝離過程與機(jī)理）陰極剝離過程與機(jī)理） 一般地，在有空氣存在的腐蝕過程中，陰極剝離的主要推一般地，在有空氣存在的腐蝕過程中，陰極剝

59、離的主要推動(dòng)力是陰極反應(yīng)動(dòng)力是陰極反應(yīng)221H OO22OH2e 當(dāng)外加一電勢，而電勢足夠負(fù)時(shí)，重要的陰極反應(yīng)將為當(dāng)外加一電勢，而電勢足夠負(fù)時(shí)，重要的陰極反應(yīng)將為+22H2He 發(fā)生在剝離前沿的陰極反應(yīng)所產(chǎn)生的氫氧根離子對(duì)有機(jī)涂發(fā)生在剝離前沿的陰極反應(yīng)所產(chǎn)生的氫氧根離子對(duì)有機(jī)涂層層/金屬基體之間的鍵起主要的破壞作用。金屬基體之間的鍵起主要的破壞作用。 主要機(jī)理：在有機(jī)涂層和金屬之間的界面上薄氧化層的增主要機(jī)理：在有機(jī)涂層和金屬之間的界面上薄氧化層的增溶。氧化物的溶解破壞了涂層和金屬基體之間的鍵，高溶。氧化物的溶解破壞了涂層和金屬基體之間的鍵，高pH值導(dǎo)致了界面上高聚物被局部地侵蝕。值導(dǎo)致了界面

60、上高聚物被局部地侵蝕。2.5 2.5 涂膜的失效涂膜的失效- -陰極剝離過程與機(jī)理）陰極剝離過程與機(jī)理）美國的美國的Leidheiser研究了陰極脫層實(shí)驗(yàn)，得到如下結(jié)果：研究了陰極脫層實(shí)驗(yàn)，得到如下結(jié)果：陰極剝離現(xiàn)象在無氧條件或酸性條件下均不能發(fā)生陰極剝離現(xiàn)象在無氧條件或酸性條件下均不能發(fā)生在剝離的漆膜下溶液呈堿性，在某些情況下甚至在剝離的漆膜下溶液呈堿性，在某些情況下甚至pH可達(dá)可達(dá)14陰極剝離在堿金屬溶液中陰極剝離在堿金屬溶液中Li、Na、K、Rb、Cs速率很快，速率很快，于堿土金屬溶液中于堿土金屬溶液中Mg、Ca、Ba則速率很慢。剝離層則速率很慢。剝離層速率：速率：LiNaKCs，任何涂