涂料配方基本原理

關(guān)于涂料配方基本原理第1頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五4.1涂料的基本組成成膜物質(zhì)、顏料、溶劑、助劑。4.1.1顏料和體質(zhì)顏料

不含顏料和體質(zhì)顏料的透明體稱為清漆；

含有顏料和體質(zhì)顏料的不透明體稱為色漆；

加有大量體質(zhì)顏料的稠厚漿狀體稱為膩?zhàn)印?/p>

定義：顏料是一種微奶粉末狀的有色物質(zhì)，它不溶于水或油的介質(zhì)中，而能均勻的分散在介質(zhì)中，涂于物體表面形成色層，呈現(xiàn)一定的色彩。

第2頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五顏料和染料的區(qū)別：顏料是不溶于水、溶劑和油類的微細(xì)粉末。染料是能溶于水、醇、油或其它溶劑等液體中的有色物質(zhì)。染料可溶于介質(zhì)中，而使被染物品全部染色，而顏料不溶于介質(zhì)中，僅能使物品表面著色。第3頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五分類（一）無(wú)機(jī)著色顏料1、白色顏料

A、鈦白粉（TiO2）是應(yīng)用最廣泛的白色顏料，有兩種晶型，金紅石型和銳鈦礦型。金紅石型用于戶外高檔涂料；銳鈦礦型主要用于制備室內(nèi)涂料。

B、鋅鋇白（ZnS+BaSO4）多用于室內(nèi)涂料。

C、氧化鋅（ZnO）是堿性顏料，能與脂肪酸形成鋅皂，使酸性基料配成的涂料變稠，影響施工性和使涂膜細(xì)裂。

D、銻白（Sb2O3）遮蓋力接近于鋅鋇白，有良好的耐火耐熱性，但需配以少量氧化鋅改善干燥慢、涂膜軟的缺陷。第4頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五2、黃色顏料

A、鉛鉻黃（PbCrO4）又稱鉻黃，該顏料有毒性，顏色由淺黃至深黃，分別為檸檬黃（PbCrO4·PbO/PbCrO4）、橘鉻黃（PbCrO4·PbO）等五種。它是底漆、面漆應(yīng)用較多的一種黃色顏料。

B、鋅鉻黃（ZnCrO4）又稱鋅黃，有良好的耐光性，但遮蓋力較差。

C、鐵黃（Fe2O3·H2O）有良好的耐光、耐堿性，但不耐酸和高溫，在150℃轉(zhuǎn)變?yōu)殍F紅?？捎糜趹敉夂嫫嶂小?、綠色顏料鉻綠（Cr2O3）由鐵藍(lán)和鉻黃混合而成，有良好的遮蓋力和著色力，不耐酸堿，在工業(yè)氣氛中易發(fā)暗，在涂料中易發(fā)花和浮色。

第5頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五4、藍(lán)色顏料

A、鐵藍(lán){KFe[Fe(CN)6]}

鐵氰化鐵鉀，因含有氧化鐵，帶紅光，又稱普魯士藍(lán)。它的著色力高，遮蓋力較差，有較好的耐光、耐酸性，但不耐堿，不耐高溫。該顏料顆粒堅(jiān)硬，難研磨。涂料用鐵藍(lán)常選用青光鐵藍(lán)，尤其是在配淡藍(lán)、天藍(lán)、湖藍(lán)等淺藍(lán)色時(shí)。

B、群青（3Na2O·3Al2O3·6SiO2·2Na2S）它粒粗質(zhì)硬易沉淀，有良好的耐光、耐熱和耐堿性，但不耐酸，著色力和遮蓋力均較差，但它是無(wú)機(jī)顏料中最鮮艷的。5、紅色顏料鐵紅（Fe2O3）天然氧化鐵紅色相在橘紅至深棕色，多用于廉價(jià)涂料作著色劑。合成氧化鐵紅因純度高，色調(diào)較正，著色力變強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。鐵紅的耐熱、耐堿性好，不耐強(qiáng)酸。它能吸收紫外線，賦予涂膜良好的耐光性，遮蓋力僅次于炭黑。

第6頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五6、黑色顏料

A、炭黑是用量最大的黑色顏料。炭黑耐熱、耐光、耐酸堿、耐化學(xué)品，是最細(xì)、著色力和遮蓋力最好的顏料。

B、松煙由松枝在缺氧條件下燃燒而收集到松煙。它帶藍(lán)色相，粒子比炭黑粗，黑度、著色力和遮蓋力均劣于炭黑，多用于配制帶藍(lán)色調(diào)的灰色漆。

C、石黑耐光、耐熱、耐酸堿，常用于耐熱涂料。但單獨(dú)用于底漆會(huì)促進(jìn)腐蝕。

D、氧化鐵黑（FeO·Fe2O3）它帶有永久磁性，遮蓋力和著色力均良好，可部分替代炭黑增加涂膜機(jī)械強(qiáng)度。第7頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五7、有機(jī)顏料

A、漢沙黃（耐曬黃）是一種偶氮顏料。著色力優(yōu)于鉛鉻黃，遮蓋力較差，良好的光穩(wěn)定性，即使在沖淡體系中任有良好的耐光和和耐候性。因無(wú)毒、廉價(jià)，比鉻黃應(yīng)用廣。

B、聯(lián)苯胺黃是偶氮顏料。遮蓋力優(yōu)于耐曬黃，不溶于大多數(shù)溶劑，適用于室內(nèi)烘漆等。

C、顏料綠良好的遮蓋力、耐溶劑性、耐熱性和耐堿性，不耐酸，多用于烘漆和堿性基料中，但粒子硬，難分散，光澤也低。

D、酞菁藍(lán)著色力強(qiáng)，遮蓋力高，耐光耐熱性好，耐溶劑和耐化學(xué)介質(zhì)（強(qiáng)酸除外），色彩鮮明，是最佳的藍(lán)顏料，由于其經(jīng)濟(jì)廉價(jià)和性能優(yōu)良而應(yīng)用廣泛。

E、甲苯胺紅（耐曬紅）色澤鮮艷，遮蓋力好，耐光、耐水、耐油性好，耐酸堿，耐熱短期可達(dá)180℃。

F、芳酰胺紅顏色有橘紅至紫紅，包括大紅粉。

第8頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五（二）防腐顏料

A、紅丹（PbO2·2PbO）紅丹為橘紅色的堿性合成顏料，是鋼鐵表面最優(yōu)良的防銹顏料，其分子結(jié)構(gòu)可看作是鉛酸鉛。紅丹往往含有一定量的黃丹（PbO），黃丹的皂化活性比紅丹強(qiáng)，防銹性也更好，但涂料穩(wěn)定性變差。此類防銹顏料易使高酸性漆料迅速變稠，另外它的毒性較大，現(xiàn)代涂料已很少使用。

B、堿式硅鉻酸鉛（PbO·CrO3·SiO2）是一種暗淡橘黃色的低著色力防腐顏料，常與其他顏料一起使用，給予良好的防銹性能。

C、磷酸鋅[Zn3(PO4)2]白色不溶性防腐蝕顏料，適用于各種涂料介質(zhì)，防腐性一般，并且無(wú)毒、無(wú)污染。第9頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五（三）體質(zhì)顏料體質(zhì)顏料是不溶于膠黏劑和溶劑的涂料助劑，它對(duì)漆膜幾乎沒(méi)有遮蓋力和著色力，但能提高漆膜的厚度，故又稱填料。

1、重晶石（BaSO4）天然重晶石粉堅(jiān)硬致密、密度大，有良好的耐酸耐堿性，吸油量低，對(duì)各種基料適用，并使涂膜堅(jiān)硬，不透紫外線。該填料的最大缺點(diǎn)是沉降性大。

2、瓷土（Al2O3·2SiO2·2H2O）又稱高嶺土、白土。少量的這種微細(xì)粉末便使涂料流動(dòng)性產(chǎn)生很大影響，可防止顏料的沉降。多用于底漆、半光面漆、高黏度低顏料分漆及乳膠漆中。

3、云母粉（K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O）良好的阻光阻水性，特別適合于保護(hù)、裝飾性單涂層中。第10頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五4、滑石粉（3MgO·4SiO2·H2O）為天然水合硅酸鎂礦粉，可用在底漆和面漆中增加防護(hù)性、耐洗性、耐磨性。

5、碳酸鈣（CaCO3）有重質(zhì)碳酸鈣和輕質(zhì)碳酸鈣之分。該填料的耐酸性差，一般用于配制中間涂層涂料和乳膠漆。4.1.2溶劑涂料溶劑分為真溶劑、非溶劑和助溶劑三類。

真溶劑是指能溶解樹(shù)脂成為均勻透明溶液的揮發(fā)性液體。不溶解樹(shù)脂的揮發(fā)性液體叫非溶劑，它與溶劑配合能降低涂料黏度。不溶解樹(shù)脂但有潛在溶劑化作用能力的揮發(fā)性液體叫助溶劑。第11頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五（一）溶度參數(shù)

1959年，Hildebran首先提出“溶度參數(shù)”，定義溶度參數(shù)等于內(nèi)聚能密度的平方根。δ1=（△E1/V）1/2δ2=（△E2/V）1/2式中△E1——溶劑的內(nèi)聚力；

△E2——高聚物的內(nèi)聚能；

V——溶液的總體積。當(dāng)δ1=δ2，有很好的溶解性。

第12頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五（二）溶劑的揮發(fā)性涂料中溶劑揮發(fā)速度對(duì)涂膜干燥過(guò)程和干膜外觀質(zhì)量有很大的影響。溶劑的相對(duì)揮發(fā)速度如下表示：E=t90（乙酸正丁酯）/t90（試驗(yàn)溶劑）式中E——試驗(yàn)溶劑的相對(duì)蒸發(fā)速度；

t90——規(guī)定條件下，蒸發(fā)溶劑總量的90%所需的時(shí)間。極性溶劑較難揮發(fā)，醇類溶劑揮發(fā)慢。為了改善性能并降低成本，涂料用溶劑都采用混合溶劑，并且約50%左右是稀釋劑，其余為良溶劑和少量助溶劑。第13頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五（三）涂料常用溶劑種類

1、烴類溶劑烴類溶劑分脂肪烴和芳香烴兩大類。脂肪烴主要是200﹟溶劑汽油，亦稱松香水或白酒精，沸程在150~190℃。它的毒性較小，常用作油性漆、油基漆和長(zhǎng)油度醇酸樹(shù)脂漆的溶劑，不溶于合成樹(shù)脂。

芳烴溶劑有二甲苯、甲苯、苯、200﹟煤焦油及重質(zhì)苯等，溶解性比脂肪烴大。甲苯和二甲苯則廣泛用作合成樹(shù)脂漆的稀釋劑。

200﹟煤焦油或重質(zhì)苯屬萘溶劑，亦稱石腦油。它們主要用在厚漿型煤焦瀝青重防腐蝕涂料中，但萘的毒性較大。

第14頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五2、醇類溶劑主要有乙醇和丁醇。醇類溶劑對(duì)含有親核基團(tuán)的樹(shù)脂有溶劑化作用，即氫鍵作用。3、酯類和酮類溶劑酯類溶劑溶解力較強(qiáng)，主要有醋酸乙酯、醋酸丁酯、乳酸乙酯等。酮類溶劑主要有丙酮、甲乙酮、環(huán)己酮、甲基異丁基酮等，溶解力強(qiáng)。第15頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五4.1.3輔助材料（一）催干劑

催干劑是指能提高氧化交聯(lián)型涂膜固化速度的物質(zhì)，俗稱干料。1、鈷、鉛催干劑鈷、鉛干料的催干能力最強(qiáng)，但作用機(jī)理不同。鈷干料是表干催干劑，若單獨(dú)使用，易造成涂膜表面很快結(jié)膜封閉，使內(nèi)層長(zhǎng)期不干，造成涂膜起皺。鉛干料是促進(jìn)氧穿透涂膜的干料，稱內(nèi)催干劑。第16頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五2、錳催干劑錳鹽也是表面催干劑，但作用較弱，可用于調(diào)整干燥速度的均一性。3、鋯催干劑鋯鹽是配位聚合型催干劑，并能有效地提高鈷和鉛干料的催干劑。具有表面和底催干的多功能性，在氣干型涂料和烘干型涂料中使用，能提高涂膜的整體性能，如光澤和硬度等。第17頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五（二）增塑劑用于增加脆性涂膜柔韌性的有機(jī)添加劑叫增塑劑。脆性樹(shù)脂可通過(guò)共聚改性的這種內(nèi)增塑方法來(lái)賦予長(zhǎng)期韌性。涂料生產(chǎn)中，都采用方便的外增塑方法。外增塑就是采用與脆性樹(shù)脂相容的非揮發(fā)液體來(lái)增塑，或拼混柔性樹(shù)脂，如醇酸樹(shù)脂改性氯化橡膠。

1、氯化石蠟主要用于氯化橡膠和乙烯基漆中，對(duì)涂膜的耐化學(xué)性無(wú)不利影響。最大用量可達(dá)50%。

2、鄰苯二甲酸二丁酯這是一種應(yīng)用廣泛的增塑劑，與許多樹(shù)脂相容，中等抗泛黃性，但有一定的揮發(fā)性。第18頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五（三）顏料分散劑顏料分散是把固體顏料微細(xì)粉碎并均勻分布在液體漆料溶液中，得到能長(zhǎng)期穩(wěn)定的懸浮體。

顏料分散的操作可被看作是潤(rùn)濕、分散和穩(wěn)定這三個(gè)相關(guān)過(guò)程。

1、潤(rùn)濕是樹(shù)脂溶液滲透進(jìn)入顏料附聚體空間的過(guò)程，使顏料表面吸附的空氣和水汽被樹(shù)脂溶液所逐出，將固/氣界面轉(zhuǎn)變?yōu)楣?液界面；

2、分散是施加機(jī)械能于體系，靠強(qiáng)大的沖擊和剪切力將顏料附聚體破碎成接近一次粒子的微細(xì)顆粒，構(gòu)成懸浮分散粒；

3、穩(wěn)定是懸浮分散體在無(wú)外力作用下，仍處于懸浮分散狀態(tài)，即防止不受控制的絮凝形成。

第19頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五顏料潤(rùn)濕分散劑的分類：

1）潤(rùn)濕分散劑按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類潤(rùn)濕分散劑按化學(xué)結(jié)構(gòu)分為陰離子型、陽(yáng)離子型、兩性或電中性及非離子型的潤(rùn)濕分散劑，根據(jù)顏料表面的電荷性質(zhì)分別選用。

2）潤(rùn)濕分散劑按穩(wěn)定形態(tài)分類潤(rùn)濕分散劑按分散顏料的穩(wěn)定形態(tài)又分為解絮凝型和受控絮凝型兩種。

A、解絮凝型潤(rùn)濕型分散劑它具有色相穩(wěn)定、著色力高、透明性好和遮蓋力強(qiáng)，涂料為牛頓型流動(dòng)，流動(dòng)性好及涂膜光澤高等特點(diǎn)。主要用于面漆。

B、受控絮凝型潤(rùn)濕分散劑它具有防顏料沉淀和防浮色發(fā)花的能力，其實(shí)質(zhì)是防沉劑。主要用于底漆和中間涂料，并提高防護(hù)性能。

第20頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五（四）流變性改進(jìn)劑流變性改進(jìn)劑也稱黏度改進(jìn)劑，其主要目的是改進(jìn)涂料的流動(dòng)性能。

1、有機(jī)膨潤(rùn)土有機(jī)膨潤(rùn)土可用于工業(yè)涂料、乳膠漆、底漆中，用量0.2%~1.0%。它會(huì)降低涂膜光澤，對(duì)聚氨酯和環(huán)氧-聚酰胺的使用期、附著力亦產(chǎn)生不良影響。

2、氣相二氧化硅為平均原始粒徑7~40nm的球形，在其表面有硅醇基團(tuán)，通過(guò)氫鍵作用能形成三維結(jié)構(gòu)。

3、氫化蓖麻油衍生物在非極性溶劑中，溶脹的微粒分子在極性基團(tuán)的氫鍵作用下，構(gòu)成觸變作用的凝膠體，主要用于厚漿型涂料，用量為0.5%~1.5%。第21頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五（五）流平劑涂料施工后，有一個(gè)流動(dòng)及干燥成膜過(guò)程，然后逐步形成一個(gè)平整、光滑、均勻的涂膜。涂膜能否達(dá)到平整光滑的特性，稱為流平性。

1）溶劑類都是高沸點(diǎn)良溶劑，如高沸點(diǎn)的酯、酮、芳烴及其混合物，用于溶劑性涂料中，延長(zhǎng)涂膜的開(kāi)放時(shí)間，對(duì)調(diào)整流動(dòng)控制有效，提高涂料的流平性或防止因樹(shù)脂溶解性變差產(chǎn)生的縮孔現(xiàn)象。

2）醋丁纖維素用作流平劑選用高丁?；康拇锥±w維素。作用機(jī)理是由于溶劑揮發(fā)時(shí)，低分子量的醋丁纖維素于基料滲出潤(rùn)濕底材表面，降低了界面能力，或于表面形成單分子層。第22頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五3）聚丙烯酸酯類采用分子量分布窄的較低相對(duì)分子質(zhì)量的丙烯酸酯共聚物，與合成樹(shù)脂有限相容，用量1%左右。多用于粉末涂料。

4）有機(jī)硅樹(shù)脂類有機(jī)硅樹(shù)脂類助劑能有效地降低表面張力和改善潤(rùn)濕性能，屬表面流動(dòng)控制助劑，并具有多功能性，除了防縮孔和流平劑外，還有消泡劑和抗浮色發(fā)花劑。（六）消泡劑

1、消泡原理泡沫是在外力的作用下，不溶性氣體進(jìn)入液體，形成被液體所隔離的非均相體系。泡沫的消除要經(jīng)過(guò)三個(gè)過(guò)程：氣泡的再分布、氣泡膜的減薄及膜的破裂。

第23頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五2、消泡劑分類

1）有機(jī)硅類消泡劑有機(jī)硅類消泡劑在溶劑性涂料中主要用于面漆。

2）聚合物類消泡劑聚合物類消泡劑主要用于溶劑性底漆和中漆，不影響重涂性。

3）有機(jī)硅與聚合物混合型消泡劑特別適合于環(huán)氧樹(shù)脂的防護(hù)涂料及工業(yè)漆等高黏度體系，有顯著的脫泡和消泡作用。

4）乳膠漆專用消泡劑的主要成分是脂肪烴、高級(jí)脂肪醇、高級(jí)脂肪酸酯，或與聚醚，或與二氧化硅和少量有機(jī)硅的混合物。第24頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五（七）光穩(wěn)定劑

1、光降解作用在日光中，紫外線（290~400nm）的能量約4.2×105J/mol，與有機(jī)材料的化學(xué)鍵能相當(dāng)，當(dāng)有機(jī)材料長(zhǎng)期曝露于日光中時(shí)，會(huì)發(fā)生光氧化降解而老化。

2、光氧穩(wěn)定劑

1）紫外線吸收劑

這類光穩(wěn)定劑有二苯甲酮衍生物、鄰羥基苯基苯并三唑衍生物、水楊酸苯酯等。

2）猝滅劑猝滅劑主要是有機(jī)鎳化合物。由于有著色性，適用于深色涂料。

3）自由基捕獲劑

4）氫過(guò)氧化物分解劑第25頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五

選用光穩(wěn)定劑需要考慮以下幾個(gè)方面：①用量少，效率高；廉價(jià)無(wú)毒。②吸收紫外線的波長(zhǎng)范圍寬，但不吸收可見(jiàn)光，以免著色。③自身有良好的光穩(wěn)定性、熱氧穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性及低揮發(fā)性。例如大多數(shù)耐候性要求高的涂料，都要經(jīng)過(guò)140℃的烘烤，光穩(wěn)定劑不得有揮發(fā)和分解。對(duì)于聚氨酯漆要考慮異氰酸酯基團(tuán)與穩(wěn)定劑中羧基的反應(yīng)性。④與涂料樹(shù)脂和溶劑有良好的相容性。第26頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五4.2涂料配方的基本原理

4.2.1顏料體積濃度一、顏基比涂料配方中顏料(包括填料)與固體基料的質(zhì)量比稱為顏基比（Pig/B）。面漆的顏基比約為（0.25～0.9）：1.0；底漆的顏基比大多為(2.0～4.0)：1.0；室外乳膠漆顏基比為(2．0～4.0)：1.0；室內(nèi)乳膠漆顏基比為(4.0～7.0)：1.0

。第27頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五二、顏料體積濃度與臨界顏料體積濃度

在顏料和基料的總體積中即干膜體積中，顏料所占的體積分?jǐn)?shù)稱為顏料體積濃度，用PVC表示。即：

當(dāng)基料逐漸加入到顏料中時(shí)，基料被顏料粒子表面吸附，同時(shí)顏料粒子表面空隙中的空氣逐漸被基料所取代，隨著基料的不斷加入，顏料粒子空隙不斷減少，基料完全覆蓋了顏料粒子表面且恰好填滿全部空隙時(shí)的顏料體積濃度定義為臨界顏料體積濃度，并用臨界顏料體積濃度（CPVC）表示。第28頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五三、顏料體積濃度對(duì)涂料性質(zhì)的影響1、對(duì)漆膜的物理力學(xué)性質(zhì)的影響（1）涂膜密度往純樹(shù)脂膜添加顏料，涂膜密度增加，到CPVC點(diǎn)時(shí)，由于孔隙產(chǎn)生，涂膜密度開(kāi)始下降。（2）拉伸強(qiáng)度和黏結(jié)強(qiáng)度在CPVC處，漆膜的拉伸強(qiáng)度和黏結(jié)強(qiáng)度達(dá)到最大值。第29頁(yè)，共37頁(yè)，2022年，5月20日，6點(diǎn)15分，星期五2、對(duì)漆膜的滲透性質(zhì)的影響（1）生銹當(dāng)PVC>CPVC時(shí)，易造成腐蝕。（2）起泡隨著PVC的增加，漆膜會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重起泡到不起泡的突變。（3）抗?jié)癫列噪S著PVC的增加，抗?jié)癫列悦黠@下降。（4）抗污性PVC增加時(shí)，漆膜的反射率的差值增加，抗污性下降，污染趨于嚴(yán)重。（5