1、5 涂料覆盖层,5.1涂料概述5.2涂料技术基础5.3涂料的成膜机理5.4醇酸树脂涂料5.5聚氨酯涂料5.6丙烯酸树脂涂料5.7涂料的配制工艺5.8涂料施工,涂料定义：涂于物体表面能形成具有保护、装饰或特殊性能(如绝缘、标志、导热等)的固态涂膜的一类液体或固体材料的总称。,涂料由成膜物、颜料、分散剂、助剂4个部分组成。 成膜物和颜料分散或溶解在分散剂中形成粘稠液体，使其能均匀附着在基体上，待分散剂挥发后成膜物和颜料固结。,5.1涂料概述,5.1.1涂料的作用,涂料的作用主要有三个，保护功能，装饰功能，特种功能。,5.1.2成膜物质,成膜物质,2.成膜,溶剂挥发型：涂料中溶剂挥发令涂料干燥成膜。
2、成膜过程不发生化学反应，仅仅是物理固结过程。成膜树脂分子量通常大于10000.单组份交联型：是涂料与空气中的某些物质发生化学反应而交联固化成膜。如空气中氧与树脂双键的聚合反应、空气中水分与异氰酸基缩聚反应成膜。辐射固化涂料：是在电子束照射下双键交联成膜。同样原理的还有紫外光固化型。双组份交联型：是通过涂料中两种以上含活性官能团的成膜物质相互反应而交联固化成膜。烧结熔结型：粉末涂料涂覆在的工件上，粉末熔融形成一层均匀的薄膜覆盖层。,5.1.3溶剂,1.非极性溶剂主要是200号溶剂汽油、甲苯和二甲苯。2.醇类溶剂主要是乙醇、丙醇、丁醇。3.酯类溶剂主要是醋酸乙酯、醋酸丙酯、醋酸丁酯、香蕉水。4.酮
3、类溶剂主要是丙酮、甲乙酮、环己酮、甲基异丁基酮。5.醚类溶剂主要有乙二醇单甲醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚（丁基溶纤剂）、乙二醇乙醚乙酸酯（醋酸溶纤剂）、丙二醇乙醚醋酸酯等。,5.1.4 助剂,1.催干剂,2.增韧剂,3.流平剂,4.分散剂,5.消泡剂,5.1.5 颜料,颜料是一种不溶的，微细粉末状有色的无机、有机、金属材料。分为着色颜料，防锈颜料，体质颜料三类。,着色颜料有有机染料和无机颜料。,体质颜料其作用是填充涂料，是一种降低成本的增量剂，所以也称为填料。,5.1.6涂料的腐蚀原理,漆膜对基材的保护原理主要有屏蔽作用、缓蚀作用、阴极保护作用。,1.涂膜对介质的屏蔽,J=3917-1.06
4、06,5.2 涂料制造技术基础,5.2.1溶剂选择,1.溶解性,2.挥发性,3.政策性,4.粘度,5.2.2颜料的选择,1.颜料品种选择,粒径、粒径分布、形状、聚集态、软硬、比表面及表面性能、吸油量。,2.颜料体积浓度(PVC),漆膜的PVC值和光泽,3.颜料的遮盖力,遮盖力是颜料对光线产生散射和吸收的结果。遮盖力的光学本质是颜料和存在其周围介质折光率之差所造成。,常用颜料的PVC范围,5.2.3防锈颜料,防锈颜料用于配制带锈底漆，它们分为转化型底漆和防锈底漆。,转化型带锈底漆是用槚如酚、单宁酸等能与铁离子络合的有机酸，将不稳定的氧化铁转化为稳定的铁盐，磷酸及一些杂多酸也有这样的能力，但是转化
5、物的稳定性不如有机酸类。转化型带锈底漆用于除锈后的第一次底漆。,防锈底漆就是用防锈颜料同耐蚀成膜物配合成的带锈底漆,1.氧化锌,两性氧化物、溶度积1.810-14 、吸收紫外光 、过剩金属锌 、控制真菌，防霉 。,2.红丹（Pb3O4） Pb2PbO4,Pb2+有助于吸收腐蚀介质中的SO42-、Cl-、CO32- 、铅皂的缓蚀作用；Pb4+ FeOOH氧化成Fe2O3 、,腐蚀阳极区：反应生成Fe2PbO4和Fe4(PbO4)3保护层 ；腐蚀阴极区：破坏新生的过氧化氢，Fe2+氧化；,红丹用于涂料历史悠久并一直沿用至今仍未衰败,3.铬酸盐类颜料,锌铬黄、锶铬黄、钡铬黄和钙铬黄，仅次于红丹 。,
6、微溶于水而放出铬酸根离子，阳极钝化作用，也具有阴极阻蚀作用。氯离子含量应在0.1%以下。,4.磷酸锌Zn3(PO4)2,结合酸形成酸式盐，与阳极区Fe2+反应成FeZn(HPO4)n水合 盐，同树脂中的羟基、羧基反应产生凝胶体 。酸式盐在阴极区同OH-反应，阻止阴极反应进行 。,5.改性偏硼酸钡Ba(BO2)2H2O,水溶性大，需水合二氧化硅包覆。碱性，pH9.3，能使金属钝化。钡离子可形成皂、氢氧化钡，偏硼酸离子在阳极阻止Fe2+的形成。高效低毒防霉作用。,化合物型的防锈颜料金属型的防锈颜料如锌、铝等能形成更大的腐蚀电池。屏蔽型的防锈颜料，超细颗粒或片状填料。,5.3涂料的成膜机理,5.3.
7、1溶剂挥发成膜,溶剂挥发型涂料是用足够高的分子量的树脂、颜料、助剂溶解于溶剂中而成 。 Tg50、分子量 1l04.,施工后涂料蒸发干燥曲线,1.施工时的挥发 这个阶段挥发溶剂的1040。,2.湿阶段,这个阶段挥发溶剂的2535,3.流平阶段 溶剂挥发量略1525%,4.实干阶段,5.混合溶剂,为了既能干燥迅速，又能干燥完全，挥发性涂料中通常采用混合溶剂。,根据流动性、流平性、抗白性、硬固性、环保、经济,5.3.2乳胶凝聚成膜,乳胶漆是各种颗粒的水分散体系，其中的乳液粒子粒径一般在50500m，而颜、填料通常8m，施工固体含量3040% ，乳胶涂料的成膜大致可分为水分挥发、颗粒堆积、颗粒融结及
8、聚合物链端的扩散三个过程。,1.水分挥发 恒速挥发、湿度 、空气流动,2.颗粒堆积 紧密堆积，堆积常数是0.74，水合层和颗粒填充空隙 。水份挥发速率为初期5%10 %。,3.颗粒融结 毛细管力、颗粒变形 、玻璃化温度 、成膜助剂,4.聚合物熔结,5.3.3交联固化成膜,玻璃化温度较低(高于-20)、分子量也较低(4002000)的聚合物。,前期溶剂的挥发、后期交联反应,5.3.4氧化成膜,含23个双键的脂肪酸在空气中的氧的作用下，不饱和脂肪酸的双键打开，发生游离基聚合反应，互相交联生成网状大分子结构而成膜。,催干剂,前期溶剂的挥发、后期氧化反应,5.3.5烘烤成膜,是树脂粉末在烘烤温度下熔融
9、、流平、冷却成膜。,排出气泡,5.4醇酸树脂涂料,5.4.1 醇酸树脂涂料概述,1概念醇酸树脂可以看成是饱和的聚酯树脂和不饱和脂肪酸的共聚物。脂肪酸在40%以上。 含有二种以上的官能团，羟基 、双键 。,2醇酸树脂的原料,多元醇是丙三醇，季戊四醇、三羟甲基丙烷等；多元酸是：邻苯二甲酸酐；脂肪酸来源于植物油。,植物油,植物油分子的R1、R2、R3很大的可能并不相同,油酸（十八碳烯9酸）、亚油酸（十八碳二烯酸9/12）、亚麻酸（十八碳三烯酸9/12/15）、桐油酸（十八碳三烯酸9/11/13）、蓖麻油酸（12-羟基十八碳烯9酸）、芥酸（二十二碳-13-烯酸）。,5.4.2醇酸树脂的合成工艺,1.醇
10、酸树脂的合成原理,醇酸树脂的合成可以看成是单官能度的脂肪酸与三官能度的甘油和二官能度的二元酸（通常是邻苯二甲酸酐）酯化反应而得。,凝胶点的计算原理相似于聚酯树脂的合成原理。,双键会聚合,醇解-聚合,酯化法,分子设计的理论,2醇解法合成醇酸树脂,中油度亚麻油醇酸树脂（溶剂法）合成配方,合成工艺合成方法分两步。第一步：醇解反应；第二步：酯化反应。亚麻油、甘油全部加入反应釜内，开始搅拌。加温1555min升温到120，通入CO2。停止搅拌，加入黄丹，再搅拌。经2h升温到（2202），保持至取样测定无水甲醇容忍度为5（25）即为醇解终点，在醇解时放掉分水器中的水，将垫底二甲苯和回流二甲苯准备好。醇解后
11、，在20min内分批加入苯二甲酸酐。停通CO2。立即从分水器加入装锅总量的4.5%的二甲苯（83kg），同时升温。在2h内升温到（2202），保持1h。再用2h升温到（2302），保持1h后开始取样测粘度、酸值、颜色，作好记录。粘度测定为样品200号油漆溶剂油=11（重量），25加氏管。当粘度达66.7时，停止加热抽出至称释罐，冷却到150加入200号油漆溶剂油1300kg二甲苯325kg制成树脂溶液。再冷却到60以下过滤。上述与为醇解反应。上述步骤为酯化反应。.,3.脂肪酸法合成醇酸树脂,原理：聚酯合成,热聚合,R4-CH=CH-CH2-CH=CH-RXR4-CH=CH-CH=CH-CH2-
12、RX,R4-CH=CH-CH=CH-CH2-RX R4-CH-CH=CH-CH-CH2-RX,R-CH=CH-R + R-CH-CH-RR4-CH=CH-CH=CH-CH2-RX R4-CH-CH=CH-CH-CH2-RX,+ R4-CH=CH-CH=CH-CH2-RX R4-CH-CH=CH-CH-CH2-RX,配方,合成工艺将豆油脂肪酸1、苯二甲酸酐、季戊四醇加入到反应釜中，加入二甲苯，搅拌升温到150，降低加热功率，150160保温30分钟。此时，反应热将会使料液温度缓慢升高，如果此时二甲苯的量太大，则回流量大，反应温度会下降，需要放出部分二甲苯；如果温度升高太快，回流量小，这是二甲苯不
13、够，需要补加二甲苯。保温完成后，以1015/h的速度升温到230酯化至酸值7即完成第一步。完成第一步后，加入豆油脂肪酸2，在230保温酯化至酸值9以下即可降温至50出料。,5.4.3醇酸树脂涂料,各色醇酸磁漆配方例,红色颜料是甲苯胺红，绿色颜料是柠檬黄11.4、铁蓝2.4，浅灰颜料是柠檬黄0.39、铁蓝0.2、软质炭黑0.25，天蓝色颜料是铁蓝。,2.涂料性能,5.4.4氨基树脂,氨基树脂是胺基化合物同醛反应生成羟甲基，如果羟甲基缩聚则生成氨基化合物，然后用醇醚化羟甲基，得到稳定性好的烷氧基，这样的聚合物被称为氨基树脂。,1.原理,三聚氰胺,C-NH2+H2CO C-NH-CH2OH+ C-N
14、(-CH2OH)2,C-NH-CH2OH+HN= C-NH-CH2- N=,C-NH-CH2OH+HO-R C-NH-CH2-O-R+ H2O,C-NH-CH2-O-R+ HO-XR C-NH-CH2-O- XR + HO-R,2.丁醇醚化三聚氰胺甲醛树脂的合成,合成操作工艺：将甲醛、丁醇加入反应釜中，搅拌下加入碳酸镁调pH到78，缓慢加入固体状的三聚氰胺，固体溶解后升温到80，检查pH6.57，溶液清澈透明，升温到9092，在回流条件下反应2.5小时。在反应液中加入苯酐（盐酸）、丁醇，调pH4.55，在9092下回流保温11.5小时。停止加热，加入碳酸镁（小苏打）调pH到7，并加入二甲苯静置
15、分层。分去下层废水，计量水。加入5070热水洗涤，然后静置分层分水，计量水。搅拌升温，在温度70开启真空，真空脱水，正丁醇回流，计量脱水量到理论值的90%，取样测定树脂的200溶剂油的容忍度，低醚化度为127，高醚化度为11020，合格即冷却到50下过滤出料。树脂固体含量60%2、粘度60100s（涂-4）。,5.4.5醇酸-氨基烘漆,1.醇酸配方,2.配漆,5.5 聚氨酯树脂涂料,5.5.1聚氨酯树脂,聚氨酯也称为聚胺基甲酸酯，是漆膜中含有大量氨酯键的聚合物树脂。,物理机械性能好，漆膜坚硬、柔韧、光亮、丰满、耐磨、附着力强，保护及装饰性好。对各种施工环境和对象的适应性较强，可常温自干，亦可高
16、温固化，在湿气环境中有很好的固化性能；耐腐蚀性能优异，耐油、酸、化学药品和工业废气，耐碱性稍低于环氧涂料；漆膜附着力强，易与多种合成树脂配合使用；耐老化性优于环氧涂料，常用作面漆，也可用作底漆。缺点主要是有较大的刺激性和毒性、价格高。,2.异氰酸酯单体,异氰酸酯单体是由有机胺的胺基同光气（COCl2）反应脱去氯化氢而得。商品TDI中通常2,4甲苯二异氰酸酯占80%，2,6甲苯二异氰酸酯占20%。,多异氰酸脂有芳香族和脂肪族两大类，由于芳香族价廉易得，反应活性又大，故在防腐蚀涂料中大多采用芳香族异氰酸脂。,3.异氰酸酯固化机理,异氰酸基与含活性氢的化合物加成,脂肪族胺芳香族胺伯OH水仲OH酚OH
17、羧基取代脲酰胺氨基甲酸酯。,聚氨酯按固化机理一般分为五类：氧固化聚氨酯改性油(单组份)；多羟基化合物固化多异氰酸脂的加成物或预聚物(双组份)；多羟基化合物固化封闭型多异氰酸酯的加成物或预聚物(单组份)；湿固化多异氰酸酯预聚物(单组分)；催化湿固化多异氰酸酯预聚物(双组份)。,4.聚氨酯用其他原料,溶剂：酮类(如甲乙酮、丙酮)、酯类、芳香烃(甲苯)、二甲基甲酰胺、四氢呋喃,氨酯级溶剂：消耗1mol的NCO所需溶剂的克数，该值必须大于2500，低于2500为不合格。,催化剂：对羟基、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡。对水、三亚乙基三胺、三乙醇胺、三乙胺 。,流平剂：醋酸丁酸纤维素、混合溶剂、有机硅、聚丙
18、烯酸酯、丁醇改性三聚氰胺甲醛树脂、硝化纤维素和聚乙烯醇缩丁醛等,5.5.2异氰酸酯基的反应,1.羟基-异氰酸酯,2.胺-异氰酸酯,3.水-异氰酸酯,4.氨基甲酸酯-异氰酸酯,5. 脲-异氰酸酯,6. 酰胺基-异氰酸酯,7.羧酸-异氰酸酯,8.环氧基团-异氰酸酯,9.酸酐-异氰酸酯,5.5.3 多异氰酸酯加成物,1.TDI-TMP加成物配方,2.合成工艺将甲苯二异氰酸酯345kg和醇酸丁酯200kg投入反应釜中。将三羟甲基丙烷80kg溶解到225kg醇酸丁酯中，过滤，脱水。在搅拌下升温到5570，开始滴加溶液，在温度6070范围以12小时的时间滴完，滴加完毕后在此温度反应12小时直至取样冷却后透
19、明。反应液继续升温到120，在120下保温1h。冷却到室温，过滤包装。产品固体含量为(502)%，色泽8(铁钴法)，粘度于25时，为1550s(涂料4号杯)，异氰酸酯基含量一般为8%9.5%。,5.5.4羟基固化型聚氨酯,2.环氧固化的防腐涂料,5.5.5单组份聚氨酯,1.封闭型聚氨酯,2.氨酯油,3.湿气固化型聚氨酯,5.6 丙烯酸树脂涂料,丙烯酸树脂系指丙烯酸、甲基丙烯酸及其脂或其衍生物的均聚和共聚物的总称。丙烯酸树脂的合成采用自由基聚合原理。,5.6.1丙烯酸酯树脂单体,功能性丙烯酸单体,5.6.2丙烯酸酯树脂配方设计,1.根据树脂的用途特点来选择单体,丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、顺丁烯
20、二酸酐及其单酯、丙烯氰、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸-羟乙酯、丙烯酸缩水甘油酯（甲基丙烯酸-2,3-环氧丙基酯）及丙烯酰胺，羟甲基丙烯酰胺等。,2.玻璃化温度的设计,均聚物的玻璃化温度,3.用竟聚率选择单体组成,5.6.3分子量的设计,单体M，引发剂I，溶剂S、链转移剂T,5.6.4聚合工艺的设计,1.单体的精制,2.温度控制,3.加料顺序,5.6.5丙烯酸酯树脂制漆,1.热塑性丙烯酸树脂涂料,配方2生产合成工艺：用2公斤溶剂溶解第二份过氧化二苯甲酰(0.2公斤)，将其余148公斤溶剂置于300升反应釜中，加热至100110。把第一份过氧化二苯甲酰0.5公斤溶于100公斤已除去阻聚剂的混合单
21、体中，溶后滤清，用2.53小时滴加入搅拌着的热溶剂中进行聚合反应。滴加完毕后，温度一般在110120之间。在回流温度下保温3小时，然后加入第二份调好的过氧化二苯甲酰引发剂。继续保温12小时，控制不挥发份达38%以上(即转化率达95%以上)时出料。,清漆配方,2.丙烯酸酯-氨基树脂涂料,丙烯酸酯树脂合成,合成工艺：将溶剂加入反应器中升温，加入引发剂到混合单体中溶解，取30%加入反应器中。在回流温度下保持3090min，通过粘度观察反应后开始滴加混合单体，控制在3小时滴完。滴完后补加0.2份引发剂保温1h，降温出料。树脂的固体含量40%。,06-1锶黄丙烯酸底漆,技术指标,各色丙烯酸磁漆,甲苯胺红
22、、中铬黄、铁蓝、炭黑,3.羟基丙烯酸树脂,配方,合成工艺：将二甲苯和丁醇加入反应器中，开始升温。将单体混合加入引发剂溶解，加入20%的混合单体到反应器中，在温度生高到回流温度约半小时后溶液粘度增加，开始滴加混合单体，在回流温度下用23h滴加完单体，单体滴加完毕后加入0.1份引发剂在回流温度下保温2h，降温即得。,6.侧链带有丙烯酰胺丁氧甲基的涂料,5.7 涂料的配制工艺,涂料的配制包括原料准备、填料分散、颜料调色、调漆、检验、灌装等几个步骤。,5.7.1颜、填料的分散,1.分散过程,浸润、解聚、稳定,2.分散助剂 浸润剂和稳定剂,3.分散设备 高速搅拌机,分散盘的周边速度1825m/s,高速分
23、散机,三辊研磨机,砂磨机,5.7.2乳胶漆的制备,1.工艺设备,1,2,3,4,5,7,8,9,10,1-高速分散机；2-分散桶；3-齿轮泵；4-沙磨机；5-颜料高位槽；6-乳液高位槽；7-调漆罐；8-过滤机；9-漆船；10-计量包装机,2.助剂,有密切关系有关系无关系,2.助剂,有密切关系有关系无关系,3.配漆,配漆工艺：羟乙基纤维素用50kg水溶解成为粘稠液体。用20kg水稀释pH值调节剂。,配方,加入130kg去离子水到第一分散桶中，在搅拌下依次加入杀菌剂0.5份、湿润剂0.5、成膜助剂、防冻剂，充分搅拌均匀。用少量pH值调节剂调pH值到77.5，加入硅酸铝填料，高速分散15min至无团
24、块有良好流动性为止。加入70kg去离子水到第二分散桶中，在搅拌下加入杀菌剂0.5份、湿润剂0.5、抑泡剂，充分搅拌均匀。用少量pH值调节剂调pH值到77.5，加入钛白颜料高速分散15min至均匀。加入增稠剂液体搅拌均匀。将分浆料用齿轮泵泵入沙磨机中研磨，检查细度达8m以下为合格。用三辊研磨机研磨浆料，检查细度达到8m以下为合格。剩余的pH值调节剂用15kg水稀释。消泡剂用5kg水调匀。在低速搅拌机的调漆桶1中加入苯丙乳液，搅拌，缓慢加入pH值调节剂的稀溶液调pH值到77.5。在调漆桶2中加入分散液，搅拌下加入分散液，充分搅拌均匀，再加入苯丙乳液和消泡剂搅拌30min至均匀，涂湿膜外观合格即可。
25、过滤包装。,5.7.3 溶剂型涂料制备,1.工艺设备,1-高速分散机；2-沙磨机；3 -树脂高位槽；4-调漆罐；5-过滤机；6-漆船；,5.8 涂料施工,5.8.1涂装工艺,1.涂装操作方法,涂刷、空气喷涂、浸渍、淋涂、高压无气喷涂、电泳、擦涂,2.涂装工艺流程,表面预处理喷第一遍底漆批第一道腻子打磨砂纸批第二道腻子砂纸打磨喷第二遍底漆批第三道腻子水砂纸打磨喷第三道底漆水砂纸打磨喷第一遍中涂漆水砂纸打磨喷第二遍中涂漆水砂纸打磨喷面漆漆擦砂蜡、上油蜡擦亮。,5.8.2基材预处理,1.金属基材预处理,除油、除锈、表面几何调整、表面状态调整,2.木材表面预处理,干燥去水、脱脂、打磨、漂白,4.水泥表
26、面预处理,3.塑料表面预处理 表面清洁化、表面粗糙化、表面极性化、消除残余内应力。,干燥、脱碱、腻子,5.8.3刷涂操作技术,刷涂是人工以毛刷将涂料刷涂到基材上的方法。,刷涂粘度 ：40100s 刷毛蘸料长 ：l/22/3,涂刷方法： 点蘸、竖刷、横刷,自上而下、自左至右、先里后外、先斜后直、先难后易,5.8.4空气喷涂,1.空气喷涂原理,涂料粘度：1535s气压：0.30.6MPa。3.5mm口径为0.40.5 MPa，2.5mm口径为0.250.3 MPa。喷距：3.5mm口径喷枪时为2030 cm，2.5mm口径喷枪为1525cm 。移动速度：0.30.6m/s,2.喷涂操作,3.喷涂设备,1、缓冲罐；2、冷干机；3、油水分离器；46、颗粒过滤器；7、撬装车架,压缩气净化系统,1、风机；2、配水管；3、水槽；4、挡水板；5、水幕板；6、百叶窗；7、后洒；8、水泵；9、水池；10工作台,水幕喷漆室,粉末喷涂,
