典型涂料生產(chǎn)技術(shù)

典型涂料生產(chǎn)技術(shù)第1頁(yè)/共41頁(yè)教學(xué)目標(biāo)2、了解醇酸樹(shù)脂的分類(lèi)和主要用途。

3、掌握油度的計(jì)算1、了解生產(chǎn)醇酸樹(shù)脂的主要原料。第2頁(yè)/共41頁(yè)廣泛用于家具、建筑、橋梁、船舶、車(chē)輛、儀器、儀表等的涂飾

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多元醇和多元酸可以進(jìn)行縮聚反應(yīng)，所生成的縮聚物大分子主鏈上含有許多酯基（－COO－），這種聚合物稱(chēng)為聚酯。涂料工業(yè)中，將脂肪酸或油脂改性的聚酯樹(shù)脂稱(chēng)為醇酸樹(shù)脂（alkydresin），而將大分子主鏈上含有不飽和雙鍵的聚酯稱(chēng)為不飽和聚酯，其它不含不飽和雙鍵的聚酯則稱(chēng)為飽和聚酯。這三類(lèi)聚酯型大分子在涂料工業(yè)中都有重要的應(yīng)用。

目前，醇酸漆仍然是重要的涂料品種之一，其產(chǎn)量約占涂料工業(yè)總量的20％～25％。

概述第4頁(yè)/共41頁(yè)醇酸樹(shù)脂涂料的特點(diǎn)：

(1)漆膜干燥后形成高度網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，不易老化，耐候性好，光澤恃久不退。

(2)漆膜柔韌堅(jiān)牢，耐磨擦。

(3)抗礦物油、抗醇類(lèi)溶劑性良好。烘烤后的漆膜耐水性、絕緣性、耐油性都大大提高。第5頁(yè)/共41頁(yè)醇酸樹(shù)脂涂料的缺點(diǎn)：

(1)干結(jié)成膜快，但完成干燥的時(shí)間長(zhǎng)。

(2)耐水性差，不耐堿。

(3)醇酸樹(shù)脂涂料雖不是油漆，但基本上還未脫離脂肪酸衍生物的范圍，對(duì)防濕熱、防霉菌和鹽霧等性能上還不能完全得到保證。因此，在品種選擇時(shí)都應(yīng)加以考慮。第6頁(yè)/共41頁(yè)一、生產(chǎn)醇酸樹(shù)脂所用的原料多元醇：

二元醇——乙二醇、新戊二醇三元醇——甘油（丙三醇）、三羥甲基丙烷四元醇——季戊四醇、伯醇、仲醇、叔醇多元酸：二元酸——乙二酸、苯二甲酸酐（苯酐）、間苯二甲酸、順丁烯二酸酐。三元酸——苯偏三甲酸酐。油類(lèi)：椰子油、蓖麻油、棉子油、豆油、亞麻油、桐油等。第7頁(yè)/共41頁(yè)催化劑若使用醇解法合成醇酸樹(shù)脂，醇解時(shí)需使用催化劑。常用的催化劑為氧化鉛和氫氧化鋰（LiOH）。由于環(huán)保問(wèn)題，氧化鉛被禁用。醇解催化劑可以加快醇解進(jìn)程，且使合成的樹(shù)脂清澈透明。其用量一般占油量的0.02％。第8頁(yè)/共41頁(yè)二、醇酸樹(shù)脂的分類(lèi)長(zhǎng)油度油量60～70%

樹(shù)脂的理論產(chǎn)量等于苯二甲酸酐用量、甘油用量、脂肪酸（或油脂）用量之和，減去完全酯化所生成的水。干性油醇酸樹(shù)脂按性能不干性油醇酸樹(shù)脂按含油多少短油度油量35～45%中油度油量46～60%特長(zhǎng)油度油量大于70%第9頁(yè)/共41頁(yè)解：

甘油的相對(duì)分子質(zhì)量為92，固其投料的物質(zhì)的量為：

43×98％/92=0.458(mol)

含羥基的物質(zhì)的量為：3×0.458＝1.374(mol)

苯酐的相對(duì)分子質(zhì)量為148，因?yàn)閾p耗2％，故其參加反應(yīng)的物質(zhì)的量為：74.50×99.5％×（1－2％）/148=0.491(mol)其官能度為2，故其可反應(yīng)官能團(tuán)數(shù)為：2×0.491＝0.982(mol)

因此，體系中羥基過(guò)量，苯酐（即其醇解后生成的羧基）全部反應(yīng)生成水量為：0.491×18＝8.835g生成樹(shù)脂質(zhì)量為：100.0＋43.00×98％＋74.5×（1－2％）－8.835＝205.945（g）所以油度＝100/205.945=49%

例題：某醇酸樹(shù)脂的配方如下：亞麻仁油：100.00g；氧化鉛（酯交換催化劑）：0.015g；甘油（98％）：43.00g；苯酐（99.5％）：74.50g（其升華損耗約2％）。計(jì)算所合成樹(shù)脂的油度。

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三醇酸樹(shù)脂配方的計(jì)算

合成醇酸樹(shù)脂的反應(yīng)是很復(fù)雜的。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)、性能要求制備不同類(lèi)型的樹(shù)脂，首先要擬定一個(gè)適當(dāng)?shù)呐浞剑铣傻臉?shù)脂既要酸值低、分子量較大、使用效果好，又要反應(yīng)平穩(wěn)。配方擬定還沒(méi)有一個(gè)十分精確的方法，必須將所訂配方反復(fù)實(shí)驗(yàn)、多次修改，才能用于生產(chǎn)。目前，有一種半經(jīng)驗(yàn)的配方設(shè)計(jì)方案，程序如下。

第11頁(yè)/共41頁(yè)（1）根據(jù)油度要求選擇多元醇過(guò)量百分?jǐn)?shù)，確定多元醇用量。油長(zhǎng)（％）＞6565－6060－5555－5050－4040－30甘油過(guò)量（％）000－1010－1515－2525－35季戊四醇（％）0－55－1515－2020－3030－40多元醇用量＝酯化1摩爾苯酐多元醇的理論用量（1＋多元醇過(guò)量百分?jǐn)?shù)）

（2）由油度概念計(jì)算油用量油量＝油度×（樹(shù)脂產(chǎn)量－生成水量）（3）由固含量求溶劑量（4）驗(yàn)證配方。三醇酸樹(shù)脂配方的計(jì)算第12頁(yè)/共41頁(yè)

四、醇酸樹(shù)脂的應(yīng)用

醇酸樹(shù)脂是涂料用合成樹(shù)脂中產(chǎn)量最大、用途最廣的一種。它可以配制自干漆和烘漆，民用漆和工業(yè)漆，以及清漆和色漆。（1）獨(dú)立作為涂料成膜樹(shù)脂，利用自動(dòng)氧化干燥交聯(lián)成膜。干性油的短、中、長(zhǎng)油度醇酸樹(shù)脂具有自干性，其中中、長(zhǎng)油度的最常用；醇酸樹(shù)脂具有自干性可以配制清漆和色漆。（2）醇酸樹(shù)脂作為一個(gè)組分（羥基組分）同其它組分（亦稱(chēng)為固化劑）涂布后交聯(lián)反應(yīng)成膜。該類(lèi)醇酸樹(shù)脂主要為短、中不干性油醇酸樹(shù)脂。其合成用椰子油、篦麻油、月硅酸等原料。其涂料體系主要有同氨基樹(shù)脂配制的醇酸－氨基烘漆，同多異氰酸酯配制的雙組分聚氨脂漆等。（3）改性樹(shù)脂。主要作為改性劑（或增塑劑）以提高硝酸纖維素、氯化橡膠、過(guò)氯乙稀樹(shù)脂的韌性，制造溶劑揮發(fā)性涂料。此類(lèi)樹(shù)脂通常用短油度不干性油醇酸樹(shù)脂。第13頁(yè)/共41頁(yè)第二節(jié)丙烯酸樹(shù)脂涂料教學(xué)目標(biāo)1、了解丙烯酸樹(shù)脂涂料的特點(diǎn)2、掌握丙烯酸樹(shù)脂涂料的配方設(shè)計(jì)要點(diǎn)第14頁(yè)/共41頁(yè)第二節(jié)丙烯酸樹(shù)脂涂料第15頁(yè)/共41頁(yè)一、丙烯酸樹(shù)脂涂料的特點(diǎn)及應(yīng)用特點(diǎn)：（1）具有優(yōu)良的色澤，可制成透明度極好的水白色清漆和純白的白磁漆。（2）耐光耐候性好，耐紫外線(xiàn)照射不分解或變黃。（3）保光、保色，能長(zhǎng)期保持原有色澤。（4）耐熱性好。（5）可耐一般酸、堿、醇和油脂等。（6）可制成中性涂料，調(diào)入銅粉、鋁粉，則具有金銀一樣光耀奪目的色澤，不會(huì)變暗。（7）長(zhǎng)期貯存不變質(zhì)。第16頁(yè)/共41頁(yè)應(yīng)用第17頁(yè)/共41頁(yè)

二、丙烯酸單體的生產(chǎn)方法

由聯(lián)碳公司開(kāi)發(fā)的丙烯氧化合成丙烯酸工藝，是目前各國(guó)合成丙烯酸的主要方法。

CH2＝CHCH3+3/2O2———CH2=CHCOOH+H2O

此外，還可用直接酯化法和酯交換法合成各種丙烯酸酯單體。

（1）直接法：

式中，R1為H或－CH3；R2烷基第18頁(yè)/共41頁(yè)

（2）酯交換法：

式中，R1為H或－CH3；R2為烷基：R3為比R2碳數(shù)更多的烷基

第19頁(yè)/共41頁(yè)三、丙烯酸樹(shù)脂的配方設(shè)計(jì)基本原則是首先要針對(duì)不同基材和產(chǎn)品確定樹(shù)脂劑型——溶劑型或水劑型；然后根據(jù)性能要求確定單體組成、玻璃化溫度（Tg）、溶劑組成、引發(fā)劑類(lèi)型及用量和聚合工藝；最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)、修正，以確定最佳的產(chǎn)品工藝和配方。其中單體的選擇是配方設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容。第20頁(yè)/共41頁(yè)1、單體的選擇為方便應(yīng)用，通常將聚合單體分為硬單體、軟單體和功能單體三大類(lèi)。甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯（ST）、丙烯睛(AN)是最常用的硬單體，丙烯酸乙酯(EA)、丙烯酸丁酯(BA)、丙烯酸異辛酯(2-EHA)為最常用的軟單體。功能性單體有含羥基的丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯，含羧基的單體有丙烯酸和甲基丙烯酸。羥基的引入可以為溶劑型樹(shù)脂提供與聚氨酯固化劑、氨基樹(shù)脂交聯(lián)用的官能團(tuán)。第21頁(yè)/共41頁(yè)2、玻璃化溫度的設(shè)計(jì)玻璃化溫度反映無(wú)定型聚合物由脆性的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楦邚棏B(tài)的轉(zhuǎn)變溫度。不同用途的涂料，其樹(shù)脂的玻璃化溫度相差很大。外墻漆用的彈性乳液其一般低于－10℃，北方應(yīng)更低一些；而熱塑性塑料漆用樹(shù)脂的一般高于60℃。交聯(lián)型丙烯酸樹(shù)脂的一般在－20～400℃。3、引發(fā)劑的選擇4、溶劑的選擇第22頁(yè)/共41頁(yè)塑料漆用熱塑性丙烯酸樹(shù)脂的合成配方序號(hào)原料名稱(chēng)用量（質(zhì)量份）01甲基丙烯酸甲酯27.0002甲基丙烯酸正丁酯6.00003丙烯酸0.400004苯乙烯9.00005丙烯酸正丁酯7.10006二甲苯45.0007二叔丁基過(guò)氧化物0.5000第23頁(yè)/共41頁(yè)第三節(jié)環(huán)氧樹(shù)脂涂料1、了解環(huán)氧涂料的性能。2、了解環(huán)氧樹(shù)脂的生產(chǎn)工藝。

第24頁(yè)/共41頁(yè)第三節(jié)環(huán)氧樹(shù)脂涂料一、環(huán)氧樹(shù)脂的類(lèi)型二、環(huán)氧涂料的性能及應(yīng)用三、生產(chǎn)工藝四、生產(chǎn)操作第25頁(yè)/共41頁(yè)幾個(gè)概念：1、環(huán)氧值A(chǔ)：每100g環(huán)氧樹(shù)脂中含有環(huán)氧基的物質(zhì)的量。2、環(huán)氧指數(shù)B：每1kg環(huán)氧樹(shù)脂中所含環(huán)氧基的物質(zhì)的量。B＝10A。第26頁(yè)/共41頁(yè)3、環(huán)氧當(dāng)量C（EEW）：含有1mol環(huán)氧基的樹(shù)脂的質(zhì)量，g/mol。C＝1000/B。4、羥基值F：每100g環(huán)氧樹(shù)脂中含有羥基的物質(zhì)的量。第27頁(yè)/共41頁(yè)一、環(huán)氧樹(shù)脂的類(lèi)型水溶性環(huán)氧酯樹(shù)脂無(wú)溶劑型環(huán)氧酯樹(shù)脂溶劑型環(huán)氧酯樹(shù)脂第28頁(yè)/共41頁(yè)1、環(huán)氧樹(shù)脂的型號(hào)

雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)通式如下

第29頁(yè)/共41頁(yè)2、脂肪酸的結(jié)構(gòu)制造環(huán)氧酯所用脂肪酸種類(lèi)較多，不同結(jié)構(gòu)的脂肪酸制得性能各異的環(huán)氧酯。制造常溫干型環(huán)氧酯選用干性油脂肪酸，如亞麻油酸、桐油酸等；制造烘干型環(huán)氧酯選用不干性油脂肪酸，如椰子油酸、月桂酸等。

第30頁(yè)/共41頁(yè)3、脂肪酸與環(huán)氧樹(shù)脂的配比環(huán)氧酯油度環(huán)氧樹(shù)脂當(dāng)量數(shù)脂肪酸當(dāng)量數(shù)短油度1.00.3～0.5中油度1.00.5～0.7長(zhǎng)油度1.00.7～0.9第31頁(yè)/共41頁(yè)二、環(huán)氧涂料的性能及應(yīng)用（一）性能1、環(huán)氧涂料為單組分包裝，貯存穩(wěn)定性好，涂料施工方便；環(huán)氧涂料基料可由不同品種的脂肪酸以不同的配比與環(huán)氧樹(shù)脂制得，因而產(chǎn)生的環(huán)氧涂膜性能多樣。2、環(huán)氧涂料可采用價(jià)廉的烴類(lèi)作溶劑；環(huán)氧對(duì)顏、填料的適應(yīng)性好，便于生產(chǎn)及貯存。第32頁(yè)/共41頁(yè)二、環(huán)氧酯涂料的性能及應(yīng)用（一）性能3、環(huán)氧與其它合成樹(shù)脂混溶性好，如與氨基樹(shù)脂或酚醛樹(shù)脂并用，可制造成性能不同的烘干型涂料。4、由環(huán)氧制成清漆、瓷漆、底漆和膩?zhàn)拥?，在使用時(shí)呈現(xiàn)出不同的特性。第33頁(yè)/共41頁(yè)二、環(huán)氧酯涂料的性能及應(yīng)用（一）性能5、環(huán)氧涂料對(duì)鐵、鋁金屬基材有很好的附著力，涂料堅(jiān)韌、耐沖擊性好、耐腐蝕性較強(qiáng)，與面層涂料配套性很好。此外，由于環(huán)氧樹(shù)脂中含有酯基，故耐堿性不好，但比醇酸樹(shù)脂的耐堿性好。環(huán)氧涂料的耐酸類(lèi)介質(zhì)性能等尚需改進(jìn)提高。第34頁(yè)/共41頁(yè)二、環(huán)氧酯涂料的性能及應(yīng)用（二）應(yīng)用環(huán)氧涂料廣泛用于各種金屬底漆、電器絕緣涂料、化工廠(chǎng)設(shè)備防腐蝕涂料、汽