第五章-涂料課件

第五章涂料第五章涂料1涂料的作用和組成把用于涂飾物體表面而能結(jié)成堅韌保護(hù)膜的各種材料統(tǒng)稱為涂料。涂料的作用保護(hù)作用裝飾作用色彩標(biāo)志

特殊作用

涂料的作用和組成涂料的作用保護(hù)作用裝飾作用色彩標(biāo)志 特2涂料的組成成膜物質(zhì)顏填料溶劑助劑涂料的組成成膜物質(zhì)顏填料溶劑助劑3成膜物質(zhì)主要由樹脂組成，還包括部分不揮發(fā)的活性稀釋劑，它是使涂料牢固附著于被涂物表面形成連續(xù)薄膜的主要物質(zhì)，是構(gòu)成涂料的基礎(chǔ)，決定著涂料的基本特性。有機(jī)溶劑或水

分散介質(zhì)，主要作用在于使成膜基料分散而形成粘稠液體。它有助于施工和改善涂膜的某些性能。成膜物質(zhì)4顏料和填料主要用于著色和改善涂膜性能，增強(qiáng)涂膜的保護(hù)、裝飾和防銹作用，也可降低涂料成本。助劑助劑是原料的輔助材料。如：催干劑、流平劑、防結(jié)皮劑、防沉劑、抗老化劑、防霉劑、固化劑、增塑劑等，對基料形成涂膜的過程和耐久性起著重要作用。顏料和填料5涂料的分類和命名常見分類方法按其是否有顏料可分為：清漆和色漆等；按其形態(tài)可分為：水性涂料、溶劑型涂料、粉末涂料、高固體分涂料：無溶劑涂料；按其用途可分為：建筑涂料、汽車漆、飛機(jī)蒙皮漆、木器漆等；按其施工方法可分為：噴漆、浸漆、烘漆、電泳漆等；按其施工工序可分為：底漆、膩子、二道漆、面漆、罩光漆；按其效果可分為：絕緣漆、防銹漆、防污漆、防腐漆等。涂料的分類和命名6涂料的命名原則在涂料命名時，除粉末涂料外仍采用“漆”一詞，而在統(tǒng)稱時用“涂料”。全名=顏料或顏色名稱+成膜物質(zhì)名稱+基本名稱例：紅醇酸磁漆鋅黃酚醛防銹漆白硝基外用磁漆涂料的命名原則7涂料編號原則涂料的型號分三部分：

成膜物質(zhì)，用漢語拼音字母表示

基本名稱，用二位數(shù)字表示

序號，表示同類品種之間的組成、配比或用途的不同例：涂料編號原則8第五章-涂料ppt課件9第五章-涂料ppt課件10基本名稱編號原則：采用0~99兩位數(shù)字來表示；0~13代表基礎(chǔ)品種；14~19代表美術(shù)漆；20~29代表輕工用漆；30~39代表絕緣漆；40~49代表船舶漆50~59代表防腐蝕漆等?；久Q編號原則：11輔助材料型號分兩個部分：

輔助材料種類+序號輔助材料型號分兩個部分：12

涂料的基本原理涂料的粘結(jié)力和內(nèi)聚力內(nèi)聚力是“內(nèi)向的”力，粘合力則是“外向的”力。低極性高內(nèi)聚力的物質(zhì)（例如聚乙烯）有很好的力學(xué)性質(zhì)，但粘結(jié)力很差；低內(nèi)聚力的物質(zhì)（例如粘合劑）的薄膜強(qiáng)度低，薄膜完整性差，可粘附于任何基質(zhì)。涂料的基本原理13涂料中的成膜物質(zhì)既要有高的成膜強(qiáng)度，又要有較好的粘附效果。較高的成膜的強(qiáng)度才能給基質(zhì)提供保護(hù)；當(dāng)溶劑和水蒸發(fā)時薄膜必然會收縮，高分子固化時也伴隨著收縮，收縮必將引起張力，破壞粘合，造成薄膜從基質(zhì)上剝離，但粘結(jié)力強(qiáng)它就能和收縮平衡。涂料中的成膜物質(zhì)既要有高的成膜強(qiáng)度，又要有較好的粘附效果。14玻璃化溫度無定形或半結(jié)晶聚合物從粘流態(tài)或高彈態(tài)（橡膠態(tài)）向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變（或相反的轉(zhuǎn)變）稱玻璃化轉(zhuǎn)變。發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變的較窄溫度范圍的近似中點稱玻璃化溫度。在此溫度以上，高聚物表現(xiàn)出彈性；在此溫度以下，高聚物表現(xiàn)出脆性，

玻璃化溫度15薄膜形成機(jī)理涂料起先是一種流動的液體，在涂布完成之后才形成薄膜，因此成膜過程的玻璃化溫度不斷升高。成膜方式主要有下列幾種：1、溶劑揮發(fā)和熱熔的成膜方式涂料用高分子物質(zhì)玻璃化溫度較高，為了使它們可以涂布，必須用足夠的溶劑將體系的玻璃化溫度降低，使T-T0的數(shù)值大到足夠使溶液能夠流動和涂布。薄膜形成機(jī)理16涂布以后溶劑揮發(fā)，于是形成固體薄膜，這便是一般可塑性涂料的成膜形式。溶劑的揮發(fā)性不可過快，過快會導(dǎo)致，漆膜不平整，漆膜發(fā)白，漆膜強(qiáng)度下降。溶劑不同還會影響漆膜中聚合物分子的形態(tài)。涂布以后溶劑揮發(fā)，于是形成固體薄膜，這便是一般可塑性涂料的成17升高溫度也可以增加（T-Tg）的值，即加熱使聚合物熔融，達(dá)到可流動的程度。流動的聚合物在基材表面成膜后冷卻，便可得到固體漆膜，這是可塑性涂料成膜的另一種形式，叫熱熔成膜。例如：涂在牛奶紙盒上的聚乙烯，粉末涂料（聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯酸酯都可被粉碎成粉末）升高溫度也可以增加（T-Tg）的值，即加熱使聚合物熔融，達(dá)到182、化學(xué)成膜方式化學(xué)成膜是指先將可溶的（或可熔的）低相對分子質(zhì)量的聚合物涂覆在基材表面上，在加溫或其他條件下，分子間發(fā)生反應(yīng)而使相對分子質(zhì)量進(jìn)一步增加或發(fā)生交聯(lián)而成堅韌的薄膜的過程。例如：干性油和醇酸樹脂通過和氧氣的作用而成膜；氨基樹脂和含羥基的醇酸樹脂、聚酯和丙烯酸樹脂通過酯交換成膜；環(huán)氧樹脂和多元胺交聯(lián)成膜；等注意：發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之前或同時，一般也包含一個溶劑揮發(fā)的過程。2、化學(xué)成膜方式193、乳膠的成膜區(qū)分乳膠和乳液：乳膠是固體微粒分散在連續(xù)相的水中；乳液是液體分散在水中。乳膠一般是通過乳液聚合制備的，其粘度和聚合物的分子量無關(guān)。乳膠干燥以后可以得到薄膜，也可以得到粉末。乳膠在涂料和其他方面用途極廣，而且大都需要乳膠成膜。3、乳膠的成膜20乳膠的成膜機(jī)理：乳膠的成膜機(jī)理：21Laplace公式：水分蒸發(fā)時，乳膠粒子相互靠近，由于乳膠粒子表面雙電層的保護(hù)，乳膠中的聚合物之間不能直接接觸，乳膠粒子之間形成曲率半徑很小的空隙，相當(dāng)于很小的‘毛細(xì)管’，由水的表面張力引起的毛細(xì)管可對乳膠粒子施加很大的壓力。Laplace公式：水分蒸發(fā)時，乳膠粒子相互靠近，由于乳膠粒22水分進(jìn)一步揮發(fā)，表面壓力隨之不斷增加最終導(dǎo)致克服雙電層的阻力，使乳膠漆直接接觸。這種表面壓力的大小是和粒子大小有關(guān)的，粒子越小，壓力越大。乳膠粒子在這種力的作用下能否成膜，還決定于乳膠粒子的玻璃化溫度。（T-Tg）必須足夠大，否則不能成膜?？赏ㄟ^加熱升高T，或加入增塑劑降低乳膠的Tg增塑劑一般是可揮發(fā)的，成膜后可揮發(fā)掉，使薄膜恢復(fù)較高的Tg水分進(jìn)一步揮發(fā)，表面壓力隨之不斷增加最終導(dǎo)致克服雙電層的阻力23涂料中的流變學(xué)

流變學(xué)是研究流動和變形的科學(xué)，涂料的制備和應(yīng)用與流變學(xué)關(guān)系很大。1、流體的類型粘度的定義：所謂粘度就是抗拒液體流動的一種量度。使液體流動的力有剪切力和拉伸力。這是絕對粘度涂料中的流變學(xué)這是絕對粘度24旋轉(zhuǎn)粘度計旋轉(zhuǎn)粘度計25涂料的粘度在多數(shù)情況下不是一個定值，會隨溫度、剪切力、剪切率，甚至改變放置時間都有可能改變其粘度值。只有牛頓流體能夠在一定的溫度下保持一定粘度，這是一種理想的液體，它的剪切率變化時粘度保持恒定。像水、很多溶劑和礦物油都是牛頓流體。涂料的粘度在多數(shù)情況下不是一個定值，會隨溫度、剪切力、剪切率26當(dāng)液體的粘度隨剪切力或剪切率變化而變化，即粘度不再是一個常數(shù)時，該液體稱為非牛頓流體。當(dāng)液體的粘度隨剪切力或剪切率變化而變化，即粘度不再是一個常數(shù)27假塑性流體：流體的粘度隨剪切速率的增加而減少（剪切稀釋）。涂料中大部分是假塑性流體。膨脹性流體：流體的粘度隨剪切速率的增加而增加（剪切增稠）賓漢流體：必須在一定的剪切力之上才發(fā)生流動，這個最小的剪切力叫屈服值，在此值以下好像是彈性固體。假塑性流體：流體的粘度隨剪切速率的增加而減少（剪切稀釋）。涂28觸變性流體：當(dāng)假塑性流體的流動行為和其歷史有關(guān)，也就是對時間有依賴時，稱為觸變性流體。對于觸變性流體，當(dāng)從低剪切率逐步增加至高剪切率測得各點的粘度，然后由高剪切率逐漸減少至低剪切率，測得各點的粘度是不重合的。觸變性流體：對于觸變性流體，當(dāng)從低剪切率逐步增加至高剪切率測29觸變性的產(chǎn)生原因：靜止時體系內(nèi)有某種很弱的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成，如通過氫鍵形成的聚合物間的物理交聯(lián)和顏料為橋由極性吸附形成聚合物間的“交聯(lián)”。這種網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在剪切力作用下被破壞，一旦撤去剪切力。網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)又慢慢恢復(fù)。觸變性的產(chǎn)生原因：302、分散體系的粘度乳膠是一個分散體系，加有顏料的溶劑型涂料的也是一個的分散體系。這種體系的粘度和溶液的不同。它們的粘度可以用Mooney公式來表示：2、分散體系的粘度31此公式只有在分散體是剛硬的粒子并且無相互作用的情況下才適用，涂料中的粘度值很難于此公式符合，但可以定性地解釋一些涂料的現(xiàn)象。式中的粘度只和分散粒子的大小、形狀和含量有關(guān)，而與相對分子質(zhì)量的大小和分布無關(guān)。當(dāng)分散體（內(nèi)相）體積增加時，因外相粘度不變，總的體系粘度增加。此公式只有在分散體是剛硬的粒子并且無相互作用的情況下才適用，32乳膠粒子通常是可以變形的，假定它是球形，在攪拌時，因受剪切力作用，可以變形為橄欖球形，此時值增加，Ke值減少，式中第二項值減少，粘度下降。第五章-涂料ppt課件33乳膠粒子外層吸附一層乳化劑和水，顏料外層也吸附一層樹脂。這不僅提供了變形的可能性，而且增加了內(nèi)相的體積（Vi)。粒子愈細(xì)，所吸附的量愈多。因為Vi包括兩部分：乳膠粒子外層吸附一層乳化劑和水，顏料外層也吸附一層樹脂。這不34涂料發(fā)生絮凝時，粘度也可以大大上升。涂料發(fā)生絮凝時，粘度也可以大大上升。353、流平和流掛流平和流掛是涂料應(yīng)用中非常重要的問題，它影響涂層的表觀和光澤。涂料施工后能否達(dá)到平整光滑的特性，稱為流平性。從式中可以看出，涂料粘度低時，涂層后時流平性好。乳膠漆一般流平性較差，溶劑型漆流平性好。3、流平和流掛從式中可以看出，涂料粘度低時，涂層后時流平性好36流掛是當(dāng)涂料涂布于一個垂直面時，由于重力，涂料有向下流動的傾向。流掛是當(dāng)涂料涂布于一個垂直面時，由于重力，涂料有向下流動的傾37流掛的速度公式：粘度大流掛速度小，涂層薄流掛速度也小。流掛主要由粘度控制，因為涂層厚度是由遮蓋力和干膜性能決定的，不能太薄。流掛的速度公式：粘度大流掛速度小，涂層薄流掛速度也小。流掛主38第五章-涂料ppt課件39按成膜物質(zhì)分類的重要涂料醇酸樹脂涂料價格低、容易應(yīng)用和適應(yīng)性強(qiáng)。1、基本結(jié)構(gòu)按成膜物質(zhì)分類的重要涂料40主鏈中含酯基，以及短OH基和端羧基，對醇酸主鏈來說是強(qiáng)極性的。側(cè)鏈主要由C-C，C=C鍵構(gòu)成，是非極性的。是和溶劑親合力完全不同的兩部分組成。醇酸樹脂的分子的極性部分和非極性部分，可以通過改變原料組成來調(diào)節(jié)。側(cè)鏈含量高，非極性比例大；側(cè)鏈含量含量少，則極性主鏈比例增大。主鏈中含酯基，以及短OH基和端羧基412、油度醇酸樹脂中油所占的百分含量稱之為油度（OL）。其表示方法如下：局限性：不同植物油，分子質(zhì)量不一樣，以同樣的百分重量來表示油的含量，樹脂結(jié)構(gòu)中脂肪酸當(dāng)量就有差別。2、油度局限性：42油度對樹脂性能的影響：當(dāng)多元醇、多元酸反應(yīng)，油度為零時，生成熱固性樹脂。這類樹脂加熱不熔化，也不溶于溶劑，在涂料中無應(yīng)用意義；只有用植物油（一元脂肪酸）改性聚酯，變成線型結(jié)構(gòu)的樹脂才有應(yīng)用意義。油度對樹脂性能的影響：當(dāng)多元醇、多元酸反應(yīng)，油度為零時，生成43油長50%左右的醇酸樹脂的涂膜物性最好。油長50%左右的醇酸樹脂的涂膜物性最好。443、相對分子質(zhì)量的多分散性分子質(zhì)量分布對醇酸樹脂的性能影響很明顯，分布窄，樹脂性能好。3、相對分子質(zhì)量的多分散性45隨著油度增加，其相對分子質(zhì)量分布系數(shù)d增加，即分子質(zhì)量分布變寬。樹脂熱煉過程中，隨著酯化時間的延長，酯化溫度提高，d值也增加。綜合所述，醇酸樹脂相對分子質(zhì)量具有多分散性，酯化時間短，酯化溫度低，油度適中，樹脂相對分子質(zhì)量分布相應(yīng)地要窄一些，從而涂膜性能趨好。隨著油度增加，其相對分子質(zhì)量分布系數(shù)d增加，即分子質(zhì)量分布變464、羥基值的影響羥基值大小對粘度的影響溶劑型醇酸樹脂采取羥基超量，超量的羥基對樹脂分子鏈長短起調(diào)節(jié)作用，醇酸樹脂分子鏈中重復(fù)結(jié)構(gòu)單元數(shù)與羥基超量呈函數(shù)。4、羥基值的影響47羥值增加，樹脂粘度增加。采用季戊四醇、乙二醇和三羥基甲基丙烷配合，通過配方設(shè)計，消除因羥基增多而影響相對分子質(zhì)量，合成了一系列醇超量的醇酸樹脂。羥值增加，樹脂粘度增加。48羥基是極性集團(tuán)，增加樹脂分子間作用力，對樹脂結(jié)構(gòu)粘度有貢獻(xiàn)。樹脂中游離羥基會與自動氧化過程中形成的過氧化氫按下式形成絡(luò)合物：所形成的絡(luò)合物比較穩(wěn)定，阻止過氧化氫基的分解，降低漆膜干燥速度，羥基延滯醇干率。羥基是極性集團(tuán)，增加樹脂分子間作用力，對樹脂結(jié)構(gòu)粘度有貢獻(xiàn)。49醇酸樹脂在105℃下烘干過程中，隨著樹脂的羥基增加，涂膜保光性下降。醇酸樹脂在105℃下烘干過程中，隨著樹脂的羥基增加，涂膜保光50在自干和烘干型醇酸樹脂中，羥基不能超量過多，否則影響涂膜性能；而對于氨基樹脂交聯(lián)的不干性醇酸樹脂，羥基增加涂膜固化速度增加，硬度增加。在自干和烘干型醇酸樹脂中，羥基不能超量過多，否則影響涂膜性能51涂料用合成樹脂中，醇酸樹脂的產(chǎn)量最大，品種最多，用途最廣，約占世界涂料用合成樹脂總產(chǎn)量的15%左右。我國醇酸樹脂涂料產(chǎn)量占涂料總量的25%左右。涂料用合成樹脂中，醇酸樹脂的產(chǎn)量最大，品種最多，用途最廣，約52丙烯酸樹脂涂料是以（甲基）丙烯酸酯及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作為成膜物質(zhì)。CH2＝CHCOOH丙烯酸樹脂涂料的性能因所選用的單體不同，相對分子質(zhì)量大小及其分布的不同而有很大差異，從而使其品種適用范圍很廣，從柔軟的柔性涂料到剛硬的模塑涂料均已得到廣泛應(yīng)用，熱塑性和熱固性丙烯酸樹脂的合成方法已較成熟，因其性能和施工方法不同而在各個領(lǐng)域的應(yīng)用也不盡相同。丙烯酸樹脂涂料531、熱塑性丙烯酸樹脂

熱塑性丙烯酸樹脂可熔或可溶，在施工和使用過程中不再進(jìn)行交聯(lián)。熱塑性涂料含有含有樹脂、溶劑、和其他輔料（如顏料和填料等），當(dāng)溶劑揮發(fā)后形成了平滑光潔的膜。

缺點：由于不再進(jìn)行交聯(lián)，其附著力、Tg、柔韌性、抗沖擊力、耐腐蝕性、耐熱性、抗劃傷性和電性能等遠(yuǎn)不如熱固性涂料。1、熱塑性丙烯酸樹脂54優(yōu)點：白色透明、極好的耐水性和耐紫外線等性能。用作轎車的面漆和修補(bǔ)漆、外墻涂料的耐光裝飾漆、水泥混凝土屋頂和地面的密封材料和用作塑料、塑料膜及金屬的涂裝和油墨。優(yōu)點：白色透明、極好的耐水性和耐紫外線等性能。55第五章-涂料ppt課件562、熱固性丙烯酸樹脂熱固性丙烯酸涂料是樹脂溶液的溶劑揮發(fā)后，通過加熱（即烘烤），或與其他官能團(tuán)（如異氰酸酯）反應(yīng)才能固化成膜。

優(yōu)點：未固化時相對分子質(zhì)量比熱塑性的低，因而易于溶解，這樣不僅可選擇的溶劑多，而且與其他樹脂的混溶性好，從而可降低成本和可制成不同類型（烘烤型、雙組份自干型等）的丙烯酸涂料，達(dá)到擴(kuò)大使用范圍的目的。2、熱固性丙烯酸樹脂57由于相對分子質(zhì)量低，溶解性強(qiáng)，可制成高固體份涂料，以減少環(huán)境污染。這類樹脂漆膜的分子結(jié)構(gòu)以C-C鏈為主，所以具有良好的耐化學(xué)性，戶外耐久性、漆膜色淺豐滿、保光保色性好以及過度烘烤不變色等優(yōu)點。由于相對分子質(zhì)量低，溶解性強(qiáng)，可制成高固583、聚氨酯樹脂涂料聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡稱，其結(jié)構(gòu)單元并非完全是氨基甲酸酯，而是指含有相當(dāng)量的的氨基甲酸酯鍵：

聚氨酯是由多異氰酸酯與多元醇（包括含羥基的低聚物）反應(yīng)生成的。3、聚氨酯樹脂涂料59凡用異氰酸酯或其反應(yīng)產(chǎn)物為原料的涂料都統(tǒng)稱聚氨酯涂料。聚氨酯涂料形成的漆膜中含有酰胺基、酯基等，分子間很容易形成氫鍵，因此有多種優(yōu)異性能：物理機(jī)械性能好、涂膜堅硬、柔韌、光亮、豐滿、耐磨、附著力強(qiáng)；耐腐蝕性能優(yōu)異，涂膜耐油、耐酸、耐化學(xué)藥品和工業(yè)廢氣；電氣性能好，宜作漆包線漆和其他電絕緣漆；凡用異氰酸酯或其反應(yīng)產(chǎn)物為原料的涂料都統(tǒng)稱聚氨酯涂料。60施工適用范圍廣，可室溫固化或加熱固化、節(jié)省能源。能和多種樹脂混溶，可在廣泛的范圍調(diào)整配方。施工適用范圍廣，可室溫固化或加熱固化、節(jié)省能源。61制備聚氨酯涂料的基本化學(xué)反應(yīng)（為簡化起見，均以單官能團(tuán)化合物來表示）：制備聚氨酯涂料的基本化學(xué)反應(yīng)（為簡化起見，均以單官能團(tuán)化合物62單罐裝聚氨酯涂料和雙罐裝聚氨酯涂料實例：單罐裝聚氨酯涂料和雙罐裝聚氨酯涂料實例：634、聚乙烯樹脂涂料聚醋酸乙烯涂料是這類樹脂中的主要品種：乙烯樹脂的保護(hù)性很好，特別是在酸性大氣中。但另一方面內(nèi)聚力很大，故粘合的不牢。因此它必須和磷化底漆合用。4、聚乙烯樹脂涂料64聚乙烯樹脂涂料固體