《涂料技術(shù)》(課件)第一章

1、課程名稱：涂料技術(shù)教材名稱： 第一章 緒論什么是涂料？1.1 涂料的發(fā)展史 涂料的應(yīng)用開始于史前時(shí)代，在我國(guó)至少有4000年以上的歷史。 在很長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期都使用天然的油性、半油性物質(zhì) 作為原料，如生漆、桐油、松香、蟲膠等，秦始皇墓的兵馬俑-使用了彩色的涂料，馬王堆出土的漢代文物中更有精美的漆器 埃及也早已知道用阿拉伯膠、蛋白等來制各色漆，用于裝飾 此階段，涂料所用原料主要是天然的油和樹脂，因此被稱為油漆。 油漆的制備主要還是作為一種技藝，沒有科學(xué)的含義。 何時(shí)具有了科學(xué)涵意？與科學(xué)接觸二十世紀(jì)20年代杜邦公司開始使用硝基纖維素作為噴漆，用于汽車涂料30年代高分子科學(xué)的發(fā)展為現(xiàn)代涂料的發(fā)展奠定了基

2、礎(chǔ)。開始有了醇酸樹脂，40年代發(fā)展了環(huán)氧樹脂涂料，使防腐蝕涂料有了飛速發(fā)展。50年代隨著石油化工的發(fā)展，各種合成樹脂、溶劑和助劑相繼出現(xiàn)。聚丙烯酸酯涂料-耐候，高光澤 靜電噴涂技術(shù)Ford Motor公司發(fā)展了陽極電泳漆PPG公司又發(fā)展了陰極電泳漆汽車金屬閃光漆 60年代聚氨酯涂料得到發(fā)展，因其優(yōu)良的抗石擊性成為高檔汽車涂料，汽車的涂裝工藝也在發(fā)生變化。 各種人工合成有機(jī)稀釋劑和表面活性劑的出現(xiàn)，以水為稀釋劑的乳液型涂膜材料得到廣泛的應(yīng)用。 所謂的油漆已經(jīng)不光是油了 涂料與高分子科學(xué)緊密相連了“油漆”這一名詞已經(jīng)不能代表著一類涂覆材料的確切含義了改為涂料把涂覆于物體表面能干結(jié)成膜，具有防護(hù)、裝

3、飾、防銹等特殊功能的物質(zhì)稱為涂料。日常生活中常聽到乳膠漆、面漆、底漆等，這僅僅是一種習(xí)慣性描述。塑料、合成橡膠、合成纖維稱為三大合成材料+涂料和膠粘劑，就成為五大合成材料。使用合成樹脂作涂料基本原料以后，采用“涂料”術(shù)語，似更貼切。漆 涂料 顯示了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，更顯示了涂料的科學(xué)含義。 將油漆和涂料作為同義詞？前者更顯得簡(jiǎn)練 后者涵義更廣泛漆-Paints涂料-Coating二者差別不大，可相互使用， 涂料已經(jīng)滲透到科學(xué)技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域和日常生活的各個(gè)角落有困惑涂料的困惑 盡管涂料的應(yīng)用與生產(chǎn)有漫長(zhǎng)的歷史， 盡管涂料已經(jīng)為人們所利用和熟悉 但它只能以一種技藝的形式相傳， 而不能進(jìn)入科學(xué)的領(lǐng)域 這

4、種情況至今還影響著不少人對(duì)涂料的看法認(rèn)為涂料僅僅是靠經(jīng)驗(yàn)傳授的工藝影響它的發(fā)展。 理論研究匱乏，不如塑料、橡膠 長(zhǎng)期以來對(duì)涂料的研究主要停留在工藝的層面上，沒有從基本理論、基本知識(shí)的角度深入探討涂料的內(nèi)部歸律。 有幸的是 隨著涂料作用和質(zhì)量的提高，涂料本身的 科技含量也越來越高， 更需要多學(xué)科交叉基礎(chǔ)理論來指導(dǎo)， 更需要高層次人才去參與。 上世紀(jì)九十年代末，出現(xiàn)一些理論書籍涂料涉及多門學(xué)科: 高化、高物、無機(jī)、分析、物化高分子科學(xué)是涂料的重要基礎(chǔ)， (各種聚合反應(yīng))還涉及物理化學(xué)的膠體化學(xué) 、表面化學(xué)、物理學(xué)的流變學(xué)、界面學(xué)和光學(xué)、機(jī)械學(xué)。 涂料不僅是一種工藝， 而是具有本身特點(diǎn)的獨(dú)立學(xué)科 ，

5、 成膜理論、表面結(jié)構(gòu)和性質(zhì)、分散理 論等。涂料的相關(guān)科學(xué)1.1 涂料的定義和范圍 1.1.1 涂料的定義 涂料是一類可涂布于物體表面并能形成一層具有保護(hù)、裝飾和其它功能的薄膜的組合物。 油漆僅限于非水溶劑涂料，與天然漆的使用有關(guān)。 涂料的概念中包括油漆。1.1.2 涂料的使用范圍一、建筑涂料 用于建筑內(nèi)外墻和家具，其中乳膠漆占 77。二、產(chǎn)品涂料 原設(shè)備制造用漆（OEM，original equipment manufacture）。國(guó)內(nèi)稱工業(yè)漆，指在工廠內(nèi)施工于產(chǎn)品上的一類涂料。三、特種涂料 指在工廠外施工用的一類涂料。汽車涂料船舶涂料火車涂料集裝箱涂料槽罐涂料橋梁涂料建筑涂料家具涂料1.2

6、 涂料的組成1.2.1 基料（主要成膜物質(zhì)） 將涂料中其它不揮發(fā)性物質(zhì)結(jié)合在一起在被涂物表面形成均勻連續(xù)的并具有一定力學(xué)強(qiáng)度的薄膜的物質(zhì)。 一般為高分子材料。（包括植物油和樹脂）1.2.2 揮發(fā)性組分（溶劑） 能溶解基料或稀釋涂料粘度，幫助成膜，并能在成膜后揮發(fā)掉的一類物質(zhì)。 1945年前，揮發(fā)性組分幾乎都是有機(jī)溶劑。避免或降低使用揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC，volatile organic compounds）是涂料發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)。1.2.3 顏料 分散于基料和涂膜中的一類微細(xì)不溶固體。 顏料使得涂膜帶有色彩和不透明性。1.2.4 助劑 改變涂料某些性能，如催干劑、穩(wěn)定劑和流平劑1.3 涂

7、料的作用和發(fā)展概況1.3.1 涂料的作用一、保護(hù)作用 金屬材料，尤其是鋼鐵，容易受到環(huán)境中腐 蝕性介質(zhì)、水分和空氣中氧的侵蝕和腐蝕；木材易受潮氣、微生物的作用而腐爛；塑料會(huì)受光和熱的作用而降解；混凝土易風(fēng)化或受化學(xué)品的侵蝕，因此材料需要用涂層來保護(hù)。 完整連續(xù)的漆膜使物件與環(huán)境隔絕，避免各種環(huán)境因素如日光、空氣、雨水、腐蝕性氣體、化學(xué)藥品等引起的損害。二、裝飾作用 用色彩來裝飾我們的環(huán)境，是人類的天性，并伴隨著人類及其社會(huì)整個(gè)發(fā)展過程。 由于涂料很容易配出成千上百種顏色，色彩豐富；涂層既可以做到平滑光亮，也可以做出各種立體質(zhì)感的效果。表面光亮，手感潤(rùn)滑，色彩斑斕。三、功能作用 功能涂料是一類基

8、于涂料結(jié)構(gòu)和組成，并與光學(xué)、聲學(xué)、力學(xué)、電磁學(xué)和生物學(xué)結(jié)合發(fā)展起來的專業(yè)性強(qiáng)、具有特定功能的新材料。 （1）力學(xué)功能：耐磨涂料、潤(rùn)滑涂料等； （2）熱功能：耐高溫涂料、阻燃涂料等； （3）電磁學(xué)功能：導(dǎo)電涂料、防靜電涂料等； （4）光學(xué)功能：發(fā)光涂料、熒光涂料等； （5）生物功能：防污涂料、防霉涂料等； （6）化學(xué)功能：耐酸、堿等化學(xué)介質(zhì)涂料。漆包線涂料特殊作用-吸波涂料 吸波涂料是一種能夠吸收電磁波而反射、散射和透射都很小的功能材料，廣泛應(yīng)用于電磁輻射污染的消除與防護(hù)，用來彌補(bǔ)屏蔽體效果不理想的缺陷，還能解決屏蔽材料所無法解決的整體電磁輻射污染環(huán)境凈化難題，它的工作原理和性能類似于隱形飛機(jī)涂

9、層，它以吸收電磁波能量轉(zhuǎn)換為熱能，并散發(fā)到空間，達(dá)到熱平衡，是一種干凈、消除電磁波污染的高級(jí)手段。標(biāo)志作用 標(biāo)志作用是利用色彩的明度和反差強(qiáng)烈的特性，引起人們警覺，避免危險(xiǎn)事故發(fā)生，保障人們的安全。 有些公共設(shè)施，如醫(yī)院、消防車、救護(hù)車、郵局等，也常用色彩來標(biāo)示，方便人們辨別。2010.11.15上海靜安區(qū)28層高樓的公寓樓發(fā)生火災(zāi)2010.11.15上海靜安區(qū)28層高樓的公寓樓發(fā)生火災(zāi) 防火涂料 防火涂料是用于可燃性基材表面，能降低被涂材料表面的可燃性、阻滯火災(zāi)的迅速蔓延，用以提高被涂材料耐火極限的一種特種涂料。 防火涂料涂覆在基材表面，除具有阻燃作用以外，還具有防銹、防水、防腐、耐磨、耐熱

10、以及涂層堅(jiān)韌性、著色性、黏附性、易干性和一定的光澤等性能。 特殊作用-耐燒蝕涂料 火箭升空時(shí)，由于與大氣層的激烈摩擦，產(chǎn)生高溫。為防止火箭溫度過高，在火箭表面涂上一層特殊的涂料，該涂料為耐燒蝕涂料。 一般來說，火箭的外殼是用鈦合金、鈹合金和鋁合金等材料做成的，而這些合金材料很容易傳熱。要是火箭的外殼直接接觸這樣的高溫，那么火箭外殼的強(qiáng)度將會(huì)大大減弱，幾千度的高溫就很快傳到火箭內(nèi)部，燒壞火箭的各種自動(dòng)控制儀器和電子元件，火箭也就無法按預(yù)定的軌道正常飛行。 為了防止幾千度的高溫傳入火箭內(nèi)部，使火箭內(nèi)的各種儀表正常工作，人們想辦法給火箭外殼涂上一層又輕又薄的特種涂料耐燒蝕隔熱涂料。涂上這種涂料，就好

11、比給火箭穿上了一件石棉衣服，火箭在大氣中飛行就安全無恙了。1.3.2 涂料的發(fā)展概況一、發(fā)展歷程 我國(guó)是最早使用涂料的國(guó)家之一。原始社會(huì)就開始以蟲膠、大漆為基礎(chǔ)的天然樹脂制作油漆。 20 世紀(jì)初，合成樹脂開始使用于涂料生產(chǎn)。二、發(fā)展方向（一）符合環(huán)保要求 節(jié)能型、水性、非水分散、低污染型、高固體分、粉末涂料等。（二）高性能品種 高裝飾、重防腐、超耐久、功能化、易施工等。1.4 涂料的分類和命名1.4.1 涂料的分類從不同角度對(duì)涂料進(jìn)行分類，根據(jù)成膜物、溶劑、顏料、成膜機(jī)理、用途，以及功能等分類。按成膜物分類：17大類 按溶劑分類： 溶劑型和無溶劑型 有機(jī)溶劑水做溶劑按用途分類：建筑涂料，工業(yè)涂

12、料，功能涂料建筑涂料內(nèi)墻涂料外墻涂料功能性建筑涂料工業(yè)涂料汽車涂料木器涂料塑料涂料家電涂料船舶涂料1.4.2 涂料的命名一、命名規(guī)則 顏料或顏色 成膜物質(zhì) 基本名稱 基本名稱：按不同分類方法給出的涂料品種名稱。二、舉例說明 紅醇酸瓷漆，鋅黃酚醛防銹漆三、涂料產(chǎn)品型號(hào) 第一部分是成膜物質(zhì)的命名代號(hào)，用漢語拼音字母表示； 第二部分是涂料的基本名稱代號(hào)，用兩位數(shù)字表示； 第三部分是序號(hào)，用數(shù)字表示同類產(chǎn)品之間在組成、配比、性能和用途等方面的差別，并用半字線與第二部分代號(hào)分開。 如Q01-17：硝基清漆1.5 涂裝 涂裝（organic finishing）是指將涂料涂布到清潔的（即經(jīng)過表面處理的）被涂表面上，經(jīng)過干燥形成漆膜的工藝。 涂裝基本工序：漆前表面處理、涂料涂布及涂料干燥。 漆前表面處理：被涂物的表面處理，如鋼鐵表面磷化處理。 涂料涂布（也稱涂飾、涂漆）：用不同的方法、工具和設(shè)備將涂料均勻地涂覆在被涂物件表面。 涂料干燥：將涂在被涂物件表面的濕涂膜固化成為連續(xù)的干涂膜。高檔涂料國(guó)產(chǎn)化的挑戰(zhàn) 汽車涂料 滿足不了要求，依賴進(jìn)口 質(zhì)量和品種上與國(guó)外差距大， 很多時(shí)候主要依賴進(jìn)口涂料或以進(jìn)口的半成品及原材料配制的產(chǎn)品為主。 國(guó)外企業(yè)中國(guó)化的沖擊 國(guó)外企業(yè)大舉挺進(jìn)，一些大的涂料生產(chǎn)企業(yè)紛紛在我國(guó)