1、第一章 概 论一、涂料的定义涂料是覆盖于物体表面且能结成坚韧保护膜的无料的总称。以前常被称为“油漆”是因为采用植物油作为成膜物质。自 20 世纪以来，各种合成树脂获得迅速发展，用其做主要成分配置的涂装材料被更广义地称为“涂料”石油化工和有机合成工业的发展，为涂料工业提供了新的原料来源，使许多新型涂料不在使用植物油脂。所以“油漆”这个词就显得不够贴切，而代之以“涂料”这个新的名词。因此，可以这样定义：涂料是一种可用特定的施工方法涂布在物体表面上，经过固化能形成连续性涂膜的物质，并能通过涂膜对被涂物体起到保护装饰等作用。 二涂料的作用人类自古以来，就使用涂料。如古埃及人在木乃伊箱上使用油漆。而从古
2、至今，中国漆器更是名扬世界。进入近代文明社会以来，涂料的应用更是日益广泛。总的说来，涂料的作用大致分述如下。 （1）保护作用 金属、木材等材料长期暴露在空气 中会受到水分、气体、微生物、紫外线辐射的侵蚀，若使用涂料就能延长其使用期限，因为涂料地涂膜能防止材料磨损并能隔绝外界的有害影响。对金属来说，有些涂料还能起缓蚀作用，如磷化底漆可使金属表面钝化。一座钢铁桥梁如果不使用涂料保护，其寿命只有几年，而使用涂料保护并且维修得当，则可以有百年以上的寿命。 （2）装饰作用 房屋、家具、日常用品涂上涂料使人感到美观。机器设备涂上锤纹漆，不但美观，而且可以经常用水或上光脂擦洗打光。 （3）色彩标志 目前，应
3、用涂料做标志的色彩在国际上已逐渐标准化。 各种化学品、危险品的容器可利用涂料的色彩作为标志；各种管道、机械设备也可用各种颜色的涂料作为标志；道路划线、交通运输也可用不同色彩的涂料表示警告、危险、停止、前进、等信号。（4）特殊用途 这方面的用途日益广泛。船底被海生物附着后就会影响航行速度，用船底防污漆就能使海生物不在附着；导电的涂料可移去静电，而电阻大的涂料却可用于加热保温；空间计划中需要能吸收或反射辐射的涂料，导弹外壳的涂料在其进大气层时能消耗自身同时也能使摩擦生成的强热消散，从而保护导弹外壳；吸收声音的涂料可以增加潜艇下潜深度。（5）其他作用 在日常生活中，涂料用于纸、塑料薄膜、皮革服装等上
4、面，使它们能抗水、抗皱。三、涂料的组成涂料一般由不挥发分和挥发分组成。它在物体表涂布后，其挥发分逐渐挥发逸去，留下不挥发分干后成膜，所以不挥发分又称为成膜物质。成膜物质又可分为主要、次要、辅助成膜物质三类。主要成膜物质可以单独成膜，也可以与黏结材料等次要成膜物质共同成膜，它是涂料的基础，简称基料。涂料的各组分可由多种原材料组成，见表 1-1表 1-1 涂料的组成组成 原料油料动物油；鲨鱼油、带鱼油、牛油等植物油；桐油、豆油、蓖麻油等主要成膜物质树脂天然树脂；虫胶、松香、天然沥青等合成树脂；酚醛树脂、醇酸树脂、氨基树脂、丙烯酸酯树脂等颜料无机颜料；钛白粉、氧化锌、铬黄、铁蓝、炭黑等有机颜料；甲苯
5、胺红、酞菁蓝、耐晒黄等防锈颜料；红丹、锌铬黄、偏硼酸钡等次要成膜物质体质颜料 滑石粉、碳酸钙、硫酸钡等增塑剂、催干剂、固化剂、稳定剂、防霉剂、防腐剂、乳化剂、助剂湿润剂、防结皮剂、引发剂等辅助成膜物只 稀释剂石油溶剂（如 200 号油漆溶剂） 、苯、甲苯、二甲苯、氯苯、松节油、环戊二烯、醋酸丁酯、丁醇、乙醇等表中组成是对一般色漆而言，由于涂料的品种不同，有些组成可以省略。如各种罩光清漆就是没有颜料和体质颜料的透明体；腻子是加入大量体质颜料的稠厚浆状体；色漆（包括磁漆、调和漆、和底漆在内）是加入适量的颜料和体质颜料的不透明体。由低黏度的液体树脂作基料，不加入挥发性的稀释剂的称为无溶剂涂料；基料呈
6、粉状而又不加入溶剂的称粉末涂料；一般用有机溶剂的称为溶剂型涂料；而用水作稀释剂的称为水性涂料。四涂料的分类 国际上涂料的分类有几种方法，第一种分类方法按涂料的溶剂分类，如有溶剂涂料和无溶剂涂料，前者可分为溶剂型涂料和水性涂料，后者主要有粉末涂料。第二种分类方法是按用途来分类，如建筑用漆、船舶用漆、电气绝缘漆、气车用漆等。第三种分类方法是按施工方法分类，如刷用漆、喷漆、烘漆、流态床涂装用漆等。第四种分类方法是按漆膜外观分类如大红漆、有光漆、无光漆、半光漆、皱纹漆、锤纹漆等。第五种分类方法是按成膜物质分类，见表 1-2。这也是目前使用最广泛的分类方法。五涂料的命名我国对涂料的命名原则规定如下全名=
7、颜料或颜色名称+成膜物质+基本名称。如红醇酸磁漆、锌黄酚醛防锈漆等。 1对于某些有专业用途及特性的产品，必要时在成膜物质后面可以加以说明。如 2醇酸导电瓷漆、白硝基外用漆等涂料的型号分三部分，第一部分是成膜物质、第二部分是基本名称（见表 1-3）,第三部分是序号，以表示同类产品间的组成、配比或用途的不同。如 C-04 -2，C 代表成膜物质是醇酸树脂，04 代表基本名称是磁漆，2 则是序号。辅助材料型号分两个部分，第一部分是种类，第二部分是序号。例如，F-2，代表防潮剂，2 则代表序号。表 1-2 涂料分类表序号 代号（汉语拼音字母）发音 成膜物质类别 主要成膜物质1 Y 衣 油性磁漆 天然动
8、植物油、清油（熟油） 、合成油2 T 特 天然树脂漆类 松香及其衍生物、虫胶、乳酪素、动物胶、大漆及其衍生物3 F 佛 酚醛树脂漆类 改性酚醛树脂、纯酚醛树脂、二甲苯树脂4 L 肋 沥青漆类 天然沥青、石油沥青、煤焦沥青、硬质沥青5 C 雌 醇酸树脂漆类 甘油醇酸树脂、季戊四醇醇酸树脂、改性醇酸树脂6 A 啊 氨基树脂漆类 脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂7 Q 欺 硝基漆类 硝基纤维素、改性硝基纤维素8 M 模 纤维漆类 硝基纤维树脂、苄基纤维、羚甲基纤维、醋酸纤维、醋酸丁酯纤维、其他纤维及酯类9 G 哥 过氯乙烯漆类 过氯乙烯树脂、改性过氯乙烯树脂10 X 希 乙烯漆类 氯乙烯共聚树脂、聚醋酸乙
9、烯及其他共聚物、聚乙烯醇缩醛树脂、聚二乙烯乙炔树脂11 B 玻 丙烯酸漆类 丙烯酸酯树脂、丙烯酸共聚物及其他改性树脂12 Z 资 聚酯漆类 饱和聚酯树脂、不饱和聚酯树脂13 H 喝 环氧树脂漆类 环氧树脂、改性环氧树脂14 S 思 聚氨酯漆类 聚氨基甲酸酯15 W 吴 元素有机漆类 有机硅、有机钛、有几铝等元素有机聚合物16 J 基 橡胶漆类 天然橡胶及其衍生物、合成橡胶及其衍生物17 E 额 其他漆类 未包括在以上所列的其他成膜物质，如无机高分子材料、聚酰亚胺树脂等18 辅助材料 稀释剂、防潮剂、催干剂、脱漆剂、固化剂表 1-3 基本名称编号表代号 代表名称 代号 代表名称 代号 代表名称0
10、0 清油 22 木器漆 53 防锈漆01 清漆 23 罐头漆 54 耐油漆02 厚漆 55 耐水漆03 调和漆 30 （浸渍）绝缘漆04 磁漆 31 （覆盖）绝缘漆 60 防火漆05 粉末漆料 32 绝缘（烘、磁）漆 61 耐热漆06 底漆 33 粘合绝缘漆 62 变色漆07 腻子 34 漆包线漆 63 涂布漆35 硅钢片漆 64 可剥漆09 大漆 36 电容器漆37 电阻漆、电位器漆 66 感光涂料11 电泳漆 38 半导体漆 67 隔热涂料12 乳胶漆13 其他水溶性漆 40 防污漆、防蛆漆 80 地板漆14 透明漆 41 水线漆 81 渔网漆15 斑纹漆 42 甲板漆、甲板防滑漆 82
11、锅炉漆16 锤纹漆 43 船壳漆 83 烟囱漆17 皱纹漆 44 船底漆 84 黑板漆18 裂纹漆 85 调色漆19 晶纹漆 50 耐酸漆 86 标志漆、路线漆20 铅笔漆 51 耐碱漆 98 胶液52 防腐漆 99 其他六、涂料的原理涂料涂布于物体表面上后，由液体或不连续的粉末状态转变为致密的固体连续薄膜的过程称为涂膜的干燥，或固化。涂膜干燥是涂料施工的主要内容之一。由于这一过程不仅占用很多时间，而且有时能耗很高，因而对涂料施工的效率和经济产生重大的影响。涂膜的固化机理有三种分类，一种是物理机理，其余两种是化学机理。第一、理固化。只靠涂料中液体（溶剂或分散相）蒸发而得到干硬涂膜的干燥过程称为
12、物理机理固化。高聚物在制成涂料时已经具有较大的分子量，失去溶剂后就变硬而不黏，在干燥过程中，高聚物不发生化学反应。第二、涂料与生反应的交链固化。氧气能与干性植物油和其他不饱和化合物反应而产生游离基并引起聚合反应，水分也能和异氰酸酯发生反应，这两种反应都能得到交联的涂膜，所以储存期间，涂料罐必须密封良好，与空气隔绝，通常用低分子量的聚合物（相对分子质量 10005000）或分子量较大的简单分子，这样，涂料的固体分可以高一些。第三、涂料之间发生反应的交联固化。涂料在储存间必须保持稳定，可以用双灌装涂料法或是选用在常温下互不发生反应，只是在高温下或是受到辐射时才发生反应的组分。三种激励之间的比较见表
13、 1-4干燥机理 涂料中液体的挥发 涂料和空气之间的交联反应 涂料组分之间的交联反应涂料中成膜物质的分子量 高 低 低或高涂膜的固体分a.（溶剂型涂料）低，1035b.（乳液型涂料）中到高，4070中到高 25100 30100涂膜中聚合类型 线型 交联型 交联型抛光性、修补性、再流平性 好 可或差 可或差不加热时的干燥速度 快 慢到适中 较快最低干燥温度 无实际限制（对溶液型而言） 在冷天很慢 不一定，一般为 1015贮运情况 好 涂料罐必须密封良好 须双灌除烘干和辐射固化型之外必须双管装举例硝酸纤维和其他会发性漆某些乳胶漆某些有机溶胶漆装饰性（建筑）漆某些烘漆单罐装聚氨漆工业烘漆、酸催化漆
14、聚氨基甲酸酯涂料不饱和聚酯木器涂料第二章 涂料的剂型第一节 溶剂型涂料大多数涂料含有挥发性物质，它们在施工后和成膜时挥发掉。一般将挥发性有机物称为溶剂，不管他是否能溶解树脂。涂料工业是溶剂工业的最大用户，一半以上的溶剂是烃类，其余是酮、醇、乙二醇、醚、酯、硝基直链烷烃以及少量其它物质。溶剂有利于薄膜形成，当溶剂蒸发时，高聚物就互相结合。假如溶剂混合物保持一个适当的的蒸发速率，就会形成平滑和连续的薄膜。 溶质和溶剂可分为非极性、弱极性和极性三类。分子结构对称而又不含极性基团的烃类是非极性的。分子结构不对称又含有极性基团的分子则带有极性。极性溶质溶于极性溶剂中，但不容于非极性溶剂中。弱极性溶质则不
15、溶于极性溶剂而溶于非极性溶剂中。极性溶剂分子间互相缔合，黏度要比分子量接近的非极性溶剂的黏度高，沸点、熔点、蒸发潜热也较高，而且内聚能较高，挥发度较低。对于挥发性涂料所用溶剂可以分为三类。真溶剂，是有溶解此类涂料所用高聚物能力的溶剂。其中醋酸乙醇、丙酮、甲乙酮 1属于挥发性快得溶剂；醋酸丁酯属于中等挥发性溶剂；醋酸戊酯、环己酮等属于挥发性慢的溶剂。一般说来，挥发性快的溶剂价格低。助溶剂，在一定限量内可与真溶剂混合使用，并有一定的溶解能力，还可影响涂料 2的其他性能。主要有乙醇或丁醇。乙醇有亲水性，用量过多易导致涂膜泛白。丁醇挥发性较慢，适宜后期作黏度调节。 稀释剂，无溶解高聚物能力，也不能助溶
16、，但他价格较低，他和真溶剂、助溶剂混合 3使用可降低成本。但这种分类是相对的，三种溶剂必须搭配合适，在整个过程中要求挥发率均匀又有适当溶解能力，避免某一组分不溶而产生析出现象。溶剂应对涂料中所有不会发组分都有很好的溶解能力和互溶性，有较高的降低黏度能力，再会发过程中不容许有某一组分产生析出现象。溶剂的挥发应随涂膜干燥而均匀减少，不可忽多忽少。湿涂膜的黏度应缓慢增加，不可突然增稠，以避免表面疵病。此外，对溶剂还要求色泽、透明、化学性质稳定、无刺激性气味、毒性小、从历史上看，几乎所有的涂料都是溶剂型涂料，当目前已有水性涂料、粉末涂料、辐射固化涂料等，发展的推动力是减少火灾危害和气味，便于用水清洗。
17、20 世纪 60 年代以后发展的主要推动力是减少挥发性有机化合物（VOC）排放。由于其他类型涂料产量迅速增长，涂料工业的溶剂使用量减少，有人认为，从长远观点看，溶剂型涂料会消失。但是，溶剂型涂料有其他涂料无法超越的优点：其施工的费用一般比较低，特别是与水性涂料比，因为水性涂料施工需要不锈钢设备，而溶剂型涂料的静电喷涂设备比水性涂料花费少；湿度对溶剂挥发影响不大；涂膜滞留空气和爆孔问题少。通过使用高固体涂料、精調操作方法可以使溶剂减少至最低程度，以显著降低 VOC 的排放。 一、溶剂的种类1.石油溶剂石油溶剂是指用蒸馏或热裂解石油的方法得到溶剂。蒸馏主要得到的是烷烃类化合物，但也含有少量芳烃；热
18、裂解得到的是芳香族含量高的溶剂 涂料用溶剂汽油，又叫做松香水或白油，其中还有 1518的芳烃，沸点范围是150190，挥发速率较慢，能溶解大多数天然树脂和各种长油度的醇酸树脂，但对硝基、环氧、丙烯酸等合成树脂的溶解力较差。松香水还常用作清洗溶剂。芳烃含量高的石油溶剂，其成分主要是各种三甲苯。芳烃含量可达 8093，沸点范围 100200，溶解能力很强，有淡淡的刺激性气味。2 苯系溶剂涂料工业中用到的苯系溶剂，主要有甲苯和二甲苯。甲苯常用于混合溶剂，用于氯化橡胶涂料的的溶剂以及硝基漆的稀释剂。二甲苯是涂料中最主要的稀释剂之一，他的溶解能力强、挥发速度适中，既可用于常温气干性涂料，也可用于烘涂，广
19、泛用作醇酸树脂、氯化橡胶、聚氨酯以及乙烯基树脂的溶剂。在二甲苯中加入 1020的丁醇，可以提高他的溶解力，且具有很好的抗流挂性能。醇和醚醇类主要是乙醇和丁醇。乙醇中常加入少量甲醇成为变性乙醇，他挥发速度快，常用作聚乙酸乙烯酯、聚酯、聚乙烯醇缩丁醛等的溶剂，很少单独使用。在涂料中，一般很少使用醚类溶剂，但乙二醇的单醚和醚酯（如乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚等）都曾是涂料中的重要溶剂，它们可以和烃类溶剂混溶，大部分还可以和水混溶，是树脂的优良溶剂。但是由于它们毒性太大，已经被别的溶剂取代，不再使用。酮和酯涂料中使用的酮类溶剂主要有丙酮、丁酮和甲基异丁基酮。丙酮挥发快，溶解力强，用于烯类聚合物和硝基纤维
20、素的溶剂，他常和其它溶剂合用。丁酮也是挥发快和和溶解力强的溶剂，可用于烯类聚合物、环氧树脂、聚氨酯涂料中做涂料，他唱喝一些溶解力差的溶剂混用以改进涂料的成膜性能和涂布性能。甲基异丁基酮用途与丙酮类似，但挥发速率慢，有难闻的味道，常用于烤漆。氯代烃和硝基烃氯代烃和硝基烃（三氯甲烷、硝基甲烷、二氯乙烷、四氯乙烷、三氯乙烷等）均有很好的溶解性能，沸点较低，但毒性很大，不宜在涂料中使用。但他们的分子极性很高，可用于调节静电喷涂涂料的电阻。二、溶剂的作用.降低黏度，调节流变性涂料是一种浓度较高的高分子溶液，溶剂性质直接影响高分子聚合物的黏度。溶剂对高分子聚合物的溶解能力越强，涂料体系的黏度就越低。另外，
21、所选溶剂的种类、溶剂的用量严重影响着涂料的施工质量。容积在涂料中，除了有效分散成膜物质之外，还具有降低体系黏度，调节体系流挂性的作用。.改变涂料的电阻静电喷涂法是一种重要的涂装方法。静电喷涂法系利用高压电场的作用，使喷雾带电，并在电场力的作用下吸附在带异性电荷的工件上的一种喷涂方法。它的原理是：先将负高压加到有锐边或尖端的金属喷杯上，工件接地，使负电极与工件之间形成一个高压静电场，依靠电晕放电，首先在负电极附近激发大量电子，用旋转喷杯或压缩空气使涂料雾化并送入电场，涂料颗粒获得电子成为带负电荷的微粒，在电场力作用下，均匀的吸附在带正电荷的工作表面，形成一层牢固的涂膜，完成涂装工作。静电涂装法对
22、涂料的电性能有一定的要求，为达到最好的效果，要求涂料的电阻在一定的范围类，电阻过大，涂料粒子带电困难；电阻过低，容易发生漏电现象。涂料的电阻可以通过溶剂来改变，在高电阻涂料中添加电阻地的溶剂，常用的有氯化烃、硝基烃等；在电阻值低的涂料中添加电阻高的极性溶剂，常用的有芳烃、石油醚等。3.作为聚合物反应溶剂，用来控制聚合物的分子量分布在生产高固体分涂料的聚合物时，选择合适沸点和链转移常数的溶剂作为聚合物介质，可以得到合适的分子量大小和分子量分布。例如，用二甲苯、苯甲醇庚酯和乙酸丙酯等溶剂作聚合溶剂，制备分子量较小且分子量分布窄的丙烯酸酯聚合物。4.改进涂料涂布和涂膜性能 通过控制溶剂的挥发速率，可
23、以改进涂料的流动性，提高涂膜的光泽。溶剂的选择影响着涂膜对底材的附着力和涂膜的流平等施工性能。 溶剂选择不当会产生很多弊端：涂膜发白起泡、橘皮流挂等。从发挥快慢考虑，涂料溶剂的选择有下列要求。快干：挥发要快 1无缩孔：挥发要快 2无边缘变厚现象：挥发要快 3无流挂：挥发要快 4流动性、流平性好：挥发要快 5无气泡：挥发要慢 6不发白：挥发要慢 7三、溶剂型涂料的主要品种1.醇酸树脂涂料在 19301940 年期间，醇酸树脂是涂料主要基料，虽然有被其它基料不断替代的趋势，但目前醇酸树脂任是用量最大的一类树脂。醇酸树脂主要有以下优点。一是价格较低。二是应用较为简单，由于大多数醇酸树脂涂料表面张力比
24、较低，在所有类型涂料中溶剂型醇酸树脂涂料受涂膜缺陷的影响最小，很少出现缩边、针孔以及其他外表面张力驱动流动或表面张力差驱动流动所造成的缺陷问题。对于醇酸树脂来说，由于不会造成絮凝，所以相当容易进行颜料分散。第三个优点是具有通过自动氧化进行交联的能力，可以采用空气干燥或低温烘烤干燥，从而避免了因干燥需要使用具有潜在毒性危害的交联剂。醇酸树脂的主要缺点是相当差的烘烤保色性、有限的户外耐久性、在溶剂型醇酸树脂涂料中也难以达到极高的固体含量。再有的问题可能是，在烘烤炉中产生的烟，还会引起肉眼能看见的空气污染问题。2 聚酯类树脂涂料聚酯树脂主要用来替代三聚氰胺甲醛（MF）交联烘烤瓷漆中的醇酸树脂，也广泛
25、使用于聚氨酯涂料中。与其它树脂相比，聚酯树脂成本一般比氧化醇酸树脂略高些，但在某些情况先却要比非氧化醇酸树脂价格低；其颜色、保色性、户外耐久性以及抗脆化性要好于大多数醇酸树脂；其户外耐久性和耐皂化性一般不及涂装于不含底漆、清洁、处理、过的钢和铝底材上的丙烯酸类聚酯涂料；其附着力和耐冲击相似于醇酸树脂而忧与丙烯酸树脂。基于聚酯作为基料的涂料比醇酸树脂涂料表面张力强，因此交易产生缩边以及由表面张力差驱动的流动缺陷如缩孔等。大多数聚酯类羟基封端，因此可用 MF 树脂或用异氰酸树脂类交联。MF 树脂费用低，一般使用甲醚化或混合甲/丁醚化 MF 树脂，对较低温度固化或气干型涂料来说，则使用脂肪族多异氰酸
26、酯类。3.丙烯酸类树脂涂料丙烯酸树脂作为基料的涂料主要优点是价格相当适中，颜色浅，保色性、抗脆化性以及户外耐久性优良等。它们的表面张力和对涂膜缺陷的敏感介于醇酸树脂涂料和聚酯类树脂涂料之中，对金属表面的附着力低于醇酸树脂涂料和聚酯类树脂脂涂料，因此它们常用在底漆之上作为面漆。热塑性溶液丙烯酸树脂增广泛用于汽车涂料中，但现在已被热固性丙烯酸（TSAS）代替，以减少 VOC 排放。热固性丙烯酸用 MF 树脂或用多官能的异氰酸酯交联。脂肪族异氰酸酯交联剂价格要比 MF 树脂高，且呈现更大的的毒性危害，但可以在较低温度下固化。而且，HALS（位阻胺）稳定剂通常能产生稍高的户外耐久性，又常常呈现出较好的
27、耐环境腐蚀性。用双羟基交联的环氧官能丙烯酸也可获得优良的耐环境性。制造高固体分丙烯酸树脂比较困难，不大可能制造岀像聚酯类树脂涂料那样高的固体份。4.环氧树脂和环氧酯类涂料环氧树脂的主要用途是底漆。基于环氧树脂的涂料一般对金属有优良的附着力（特别是在水汽存在下）以及耐皂化性，它们一般做单道涂料使用，其主要的缺点是户外耐久性差，可以作为啤酒或软饮料罐衬里之类使用。用多元酸交联的环氧官能丙烯酸树脂类产生的涂膜具有优良的户外耐久性。环氧酯类涂料提供的性能介于醇酸树脂和环氧树脂之间，用在面漆中的一个例子是涂装瓶盖和瓶顶，他们具有必须的硬度、可加工型、附着力和耐水性。5.聚氨酯类树脂涂料由于多异氰酸酯能低
28、温固化，故广泛用作交联剂，以获得耐溶剂溶胀性和耐磨性俱佳的固化膜。当使用 MF 树脂时，其涂料可以单罐包装，且无游离异氰酸酯毒性的危险。与聚酯相比较，费用要高，但具有水解稳定性，因此其户外耐久性就更优良。但是，聚氨酯基团的分子间氢键较强，与同分子量、同浓度的聚酯树脂溶液相比黏度较高，可用低分子量羟基官能的聚氨酯与其它类型羟基官能树脂混合对涂料性能进行改性。聚氨酯类，特别是具有伯氨基（NH2）的聚氨酯，在酸性条件下与 MF 树脂反应，得到的树脂比用用 MF 交联的羟基功能树脂具有更强的水解稳定性，这些树脂常称为氨基甲酸酯功能树脂。此类树脂图的涂层透明，正用于汽车涂料中。6.有机硅和氟化树脂涂料有
29、机硅和氟化树脂对热降解和光氧化两种作用的抵抗作用最强。这两种树脂的价格都很高，尤其是氟化树脂类。对气干性涂料来说，有机硅醇酸树脂达到的户外耐久性要比醇酸树脂高。从价格中等、户外耐久性的角度来看，有机硅树脂改性聚酯和丙烯酸树脂使用相当广泛。而用 MF 树脂或脂肪族异氰酸酯交联的氟化共具体树脂具有突出的户外耐久性。四、配制低 VOC 的溶剂型涂料溶剂型涂料对大气的污染重要指标是其挥发性有机溶剂（VOC）的量，各国环保部门都有严格的限制。大部分工业涂料、特种涂料以及一些建筑涂料都是溶剂型涂料，因而减少 VOC 用量的压力正在不断增加。由于热塑料型树脂涂的 VOC 含量很高，其用量必须持续下降，转而使
30、用热固性树脂的溶剂型涂料。常规热固性涂料的体积固体分（NVV）大约2535。高固体分涂料并单一的定义：对于金属闪光汽车面漆（或底色层） ，其高固体分意指 45左右；而对高颜料分得底漆来说，高固体分可能是 52；对于清漆或高光泽着色涂料则为 75，甚至更高。涂料的 VOC 难以精确测定，甚至难于去定义。例如，在某些情况下，具有官能团的溶剂会部分与交联剂反应，因此就不能散发出来；也可能产生交联的挥发性副产品，他们就应该包括在 VOC 中；而低分子量组分再交联前也会挥发，这样排放发生的程度会随烘烤条件而定。在使用高固体分涂料时，涂装者必须十分仔细的控制其在烘烤炉里的时间和温度，并按涂料供应商的推荐条
31、件操作。配方设计者在标准温度上下约 10时，更要仔细检查涂料膜性能。在向客户进行固化周期推荐时，应该使用客户的金属试片以确定烘烤工艺过程。烘烤的关键问题是涂料的自身问题，而不是在烘烤炉内空气的问题。涂装到重型金属件上的涂料在烘烤中加热要比金属板表面其他地方受热慢。在常规涂料里，有这些差异所造成的变化一般很小，而高固体分涂料的涂料温度和时间差异将影响涂膜的性能。改进施工方法也能使 VOC 降低，如使用更高黏度的涂料、热喷涂、高速静电盘和超临界流体喷涂都是实例。当固体份增加时，就更容易产生颜料絮凝。控制颜料分散体稳定的主要因素是，颜料颗粒表面上的吸附层厚度，而低分子量树脂不能提供适当的吸附层。高固
32、体分涂料另一个限制因素是表面张力效应，在大多数涂料中，官能团高度极性，如像羟基和羟酸基团之类。这些基团数量的增加会产生更高的表面张力，用这样的树脂生产高固体分涂料一般需要使用氢键受电子溶剂而不是烃类溶剂，这就会产生比打大多数常规涂料更高的表面张力，因此就增加了施工时涂料膜缺陷的概率。当涂装金属时，较为重要的是要有清洁的表面；当涂装塑料时，就必须仔细地除去脱模剂。因溶剂从高固体分涂料中挥发要比常规涂料中挥发满，流挂对高固体分涂料来说要比常规涂料影响更大，尽管对此差别的原因尚未完全清楚，但其后果却产生了严重的问题。涂料高固体分涂料造成喷涂流挂不能轻易的通过采用调节涂料中溶剂挥发速率或改变喷枪与底材
33、之间的距离来解决，但可使用热喷涂或超临界流体喷涂使流挂降到最低程度。在大多数应用中，必须将触变型流体性能加到作喷涂施工的高固体分涂料中，细粒径的二氧化硅、膨润土颜料、硬脂酸锌以及聚酰胺凝胶触变剂均为可用的助剂。汽车上的金属闪光涂料中的流挂问题特别严重，使用微胶粒子可以有效地解决这个问题。第二节水性涂料第二次世界大战之后，传统的涂料组成发生了重大的变化。人们由橡胶的生产过程中得知如何制备苯乙烯-丁二烯乳胶，而在这种乳液中加入颜料之后就可以用作水性涂料了。不久之后，水性涂料就占据了内墙涂料的市场。现在，90的内墙涂料是水性涂料，而苯乙烯-丁二烯胶乳又被更易洗，更易颜料化的聚醋酸酯、聚丙烯酸酯、乙烯
34、-丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯酸酯的共聚物高分子乳液所代替。苯乙烯-丁二烯胶乳是“水性化革新”的开始。它的价格底，薄膜耐碱性好。聚醋酸乙烯（PVA）薄膜很硬而且有些发脆。因此这种胶乳用作水性涂料要增塑，二甲基邻苯二甲酸酯曾被用作为增塑剂，但他会升华而逸出涂层。曾试验用醋酸乙烯和二丁基顺丁烯二酸酯或二丁基反丁烯二酸酯共聚而得的内增塑层。目前主要应用的共聚单体是正丁基-丙基酸酯，和 2-乙基己基-丙烯酸酯，加入量约为 20.用丙烯酸酯代替顺和反丁烯二酸醋是由于他能能提供较好的性质，而且 1960 年提出的新合成路线降低了它的价格。PVA 胶乳用作外墙涂料，则是不很适宜的，除非采用特殊能耐气候的配方。PV
35、A 胶乳由于含有微量乙酸，所以带有一点酸性，所用贮藏设备必须有特殊的涂层防止金属侵蚀，以免引起胶乳凝聚或水性涂料变色。聚醋酸乙烯胶乳的颜色，能保持不变，对油脂和油的抵抗力也很好。醋酸乙烯和乙烯及丙烯的共聚物很有价值。他们的价格低，但制备时要求用特殊的高压设备。丙烯酸胶乳在乳胶涂料中是很有有价值的。虽然他的价格较高，但能提供坚韧的有伸缩性的薄膜，具有耐久不变色和优良的抗体气候性能，特别是在明亮的阳光下。它们对碱、油、油脂、湿气都有抵抗力，而且在使用后很短时间内就有很好的抗水性能。丙烯酸酯胶乳一般是甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸酯的配方中，以获得较高的内增塑性。这个单体还可改善抗水性，赋予涂层较好的光泽，
36、并具有低温聚合的性能。丙烯酸酯能配成有光泽和耐久性好的保护性外层涂料，包括装饰材料，他取代了醇酸树脂的传统市场。水性涂料用于外墙配方时，存在几个问题。首先是难以得到高光泽度，但是在美国并不追求高光泽度，所以这个问题不大。而在欧洲内墙和外墙的光泽度都重要。其次，水性涂料缺乏溶剂性涂料中提供的薄膜的完整性。加入聚合剂（如己烯乙二醇）和低分子量的增速机溶剂（如聚乙烯乙二醇和他们的酯）能改善这种性能，他们能使高分子疵点聚合生成保护性涂膜。但对内墙涂膜来说，保护性并不是很重要；再者水性涂料中的乳化剂和胶体稳定剂必然降低水性；最后是水性涂料黏结性不佳，但在多孔隙的内墙上应用，常是不成问题的。上述诸问题在某
37、种程度上以获得解决，其证据是在 1976 年美国市售外墙涂料的 50以上是水性涂料。在英国水性有光涂料也普遍应用并开始取代传统的醇酸树脂涂料。内墙和外墙胶乳涂料有两个重要的不同点，前者颜料的用量约为后者的两倍。而后者的树脂含量较高，从而具有抗气候所要求的薄膜完整性。为了使能在有光泽的白垩化的面上都能黏结，醇酸树脂和油在水性载体中要配成乳液，其含量约为 u（510）.水性涂料的特点是以水为溶剂，具有以下特点： 谁来源丰富，成本低廉，净化容易； 1在施工中无火灾危害； 无毒； 工件经除油、除锈、磷化等处理后，可不待完全干 2 3 4燥即可施工； 涂装的工具可用水进行清洗； 可采用电沉积法涂装，实现
38、自动化施工， 5 6提高工作效率； 用电沉积法涂出的涂膜质量好，没有厚边、流挂等弊病，工件的棱角、 7狭缝、焊接、边缘部位基本上涂膜厚薄一致。由于这些优良性能和经济效果，水溶性涂料发展速度较快，建筑上应用范围越来越广。目前，水性涂料除了在建筑行业大量使用外，在工业上主要应用阳极电泳法涂装底漆，广泛用于汽车工业和轻工业。但水溶性涂料也还存在许多问题： 以水作溶剂，蒸发潜热高，干燥时间较长； 1使用有机胺做中和剂，对人体有一定的毒性，排除的污水会造成污染； 采用电沉积 2 3法时，对底材表面处理要求较高。胶乳涂料的配方和溶剂型涂料不同点是用水代替了有机溶剂，而颜料颗粒必须改成在水中可分散的形成。由
39、于颜料不易在水中分散，所以必须加入颜料分散剂，例如焦磷酸四钠以及卵磷脂。保护性胶体和增稠剂能降低颜料沉降的速度。聚丙烯酸钠、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素都属于这类助剂。他们也可以使涂层触变。消泡剂是水性涂料中很重要的组成部分。水性涂料的成分易于在罐头中以及于表面应用时发泡，所以常加三丁基磷酸酯、正十醇以及其它高级醇作消泡剂。聚合剂前面已经提过。防冻剂能防止涂料在运输和贮存时变质，常用的防冻剂有乙二醇，其作用和汽车发动机水箱防冻是一样的。最后还加如各种防毒剂和防腐剂。例如，外墙乳胶涂料中颜料总量的 1020是氧化锌，这是为了防毒。第三节粉末涂料20 世纪 30 年代后期聚乙烯工业化生产以后，人们想
40、利用聚乙烯耐化学品性能好的特点，把它用在金属容器的涂装和衬里方面。但是聚乙烯不溶于溶剂中，无法制成溶剂性涂料，也没有找到把它制成衬里的黏合剂。不过却发现可以采用火焰喷涂法，把聚乙烯以熔融状态涂抹到金属表面。这就是粉末涂装的开始。1973 年，世界第一次石油危机以后，从节省资源、有效利用资源角度考虑，开始注意发展粉末；1979 年，在世界石油危机再次冲击下，为了省资源、省能源、低公害，世界各国对粉末涂料更加重视，并且取得了不少进展。例如：粉末涂装的重点从厚涂层转移到薄涂层；粉末涂料的重点从热塑料性粉末涂料转移到热固性粉末涂料。相继出现了热固性的聚酯和丙烯酸粉末涂料，在应用方面，从以防腐蚀为主转移
41、到以装饰为主。进入 20 世纪 80 年代以后，粉末涂料工业的发展更快，在品种、制造设备、涂装设备和应用范围方面都有了新的突破，产量每年以 10以上的速度增长，到 1988 年，世界粉末涂料生产量超过 20 万吨，而到了 2006 年，我国粉末涂料年产量已达 50 万吨，居世界第二。粉末涂料的主要优点有： 粉末涂料不含有机溶剂，避免了有机溶剂带来的火灾、中 1毒和运输中的不安全问题。虽然存在粉尘爆炸的危害性，但是只要把体系中的粉尘浓度控制得当，爆炸是可以完全避免的； 不存在有机溶剂带来的大气污染，符合防治大气污染 2的要求； 粉末涂料是 100的固体体系，可以采用闭路循环体系，过喷的粉末粉末可
42、以 3回收再利用，涂料的利用率可以达到 95以上； 粉末涂料用树脂的分子量比溶剂型涂 4料的分子量大，因此涂膜的性能和耐久性比溶剂型涂料有很大的改进； 粉末涂料在涂装 5时，涂膜厚度可以控制，一次涂装厚度可达 30500 微米，相当于溶剂型涂料几道至几十道涂装的厚度，减少了施工到道数，及利与节能，有提高了生产效率； 在施工应用时， 6不需要随季节变化而调节黏度。施工操作方便，不需要很熟练的操作技术，厚膜时也不易产生流挂等涂膜弊端，容易实行自动化流水线生产； 容易保持施工环境的卫生，附着于 7皮肤上的粉末可用压缩空气吹掉或用温水、肥皂水洗掉，不需要用刺激性的清洁剂； 粉 8末涂料不使用溶剂，是一
43、种有效的节能措施，因为大部分溶剂的起始原料是石油。减少溶剂的用量，直接节省了原料的消耗。由于上述优点，20 世纪 70 年代时许多专家就预计，20 世纪到 80 年代粉末涂装将占工业涂装的 20。但十几年的实践证明，尽管粉末涂料增长速度比一般涂料快得多，但目前粉末涂料在整个涂料产量中所占比例还不多，在工业涂装中占百分之几，没有达到预期的发展速度。这是因为粉末涂料和涂装还存在如下的缺点： 粉末涂料的制造工艺比 1一般涂料复杂，涂料的制造成本高； 粉末涂料的涂装设备跟一般涂料不同，不能直接使 2用一般涂料的涂装设备，用户需要安装新的涂装设备和粉末涂料回收设备； 粉末涂料用 3树脂的软化点一般要求在
44、 80以上，用熔融法制造粉末涂料时，熔融混合物温度要高于树脂软化点，而施工时的烘烤温度又要比制造时的温度高。这样，粉末涂料的烘烤温度比一般涂料高得多。而且不能涂于大型设备和热敏底材； 粉末涂料的厚涂比较容易，但很难 4薄膜到 1530 微米的厚度，造成功能过剩，浪费了物料； 更换涂料颜色、品种比一般 5涂料麻烦。当需要频繁调换颜色时，粉末涂料生产和施工的经济性严重受损，换色之间的清洗很费时。粉末涂料最适合同一类型和颜色的粉末合理地长时间运转。我国粉末涂料工业起步比较晚，1965 年广州电器科学研究所最先研制成电绝缘用环氧粉末涂料，在常州绝缘材料厂建立了成产能力为 10t/年的电绝缘粉末涂料生产
45、车间，产品主要以流化床侵涂法覆在汽车电机的转子和大型电机的铜排上面。1986 年杭州中法化学有限公司从法国引进生产能力为 1000t/年粉末涂料生产线和 1500t/年聚酯树脂生产装置，把我国粉末涂料生产技术迅速提高到新的水平。与此相配合，许多单位引进粉末涂料涂装设备和成套生产线，促进了我国粉末涂料工业发展，在全国范围内掀起了粉末涂料和涂装热。到 1990 年已有近 30 哥厂家从外国引进了粉末涂料生产设备；与此同时小型粉末涂料生产厂遍及全国，1990 年生产量为 10000t，生产能力能达到 20000t。目前，我国粉末涂料品、产量、生产设备和涂装设备等方面已经接近先进国家水平，成为世界上粉
46、末涂料生产大国之一，也是粉末涂料生产量增长最快的国家之一。粉末涂料根据成膜物质的性质可分为两大类，成膜物质为热塑性树脂的叫热塑性粉末涂料，成膜物质为热固性树脂的叫热固性粉末涂料。热塑性粉末涂料和热固性粉末涂料的特性见表 2-1.一、热塑性粉末涂料热塑性粉末涂料是由热塑性树脂、颜料、填料、增塑剂和稳定剂等成分经干混合或熔融混合、粉碎、过筛分级得到的。热塑性粉末的品种有聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚氯乙烯、醋丁纤维素、尼龙、聚酯、EVA(乙烯/醋酸乙烯共聚物)、氯化聚醚和聚氟树脂等。这种粉末涂料经涂装以后，加热熔融可以直接成膜，不需要加热固化。表热塑性和热固性粉末涂料的特性比较性能 热塑性粉末涂料 热
47、固性性粉末涂料分子量软化点颜料分散性粉碎性能底漆的要求薄涂性涂抹耐污染性涂抹耐溶剂型高高很高稍微困难需要冷冻（或冷却）粉碎多数情况下需要底漆困难不好比较差中等比较低比较容易比较容易中等比较低好好1.乙烯粉末涂料聚乙烯分低密度和高密度两种，制造粉末涂料一般都用低密度聚乙。这是因为高压法制造的低密度聚乙烯的熔融粘度低，适用于粉末涂装，价格便宜，涂装后应力开裂小。聚乙烯用于粉末涂装有如下优点： 耐矿物酸、耐碱、耐盐类等化学药品性能好； 树脂软 1 2化温度和分解温度间温差大，热传异性差，耐水性好； 涂抹拉伸强度、表面硬度和冲击 3强度等物理机械性能好； 对流化床、静电喷涂等施工适应性好； 涂膜电性能
48、好； 4 5原料来源丰富，价格便宜，涂抹修复容易。 6缺点是机械强度差，耐磨性不好，耐候性差，不适用于户外涂装。聚乙烯粉末涂料主要用于电线涂覆、家用电器部件、杂品、管道和玻璃的涂装，特别是从水质安全卫生考虑用于饮水管道的涂料较多。2、丙烯粉末涂料聚丙烯树脂是结晶性聚合物，没有极性，具有韧性强、耐化学药品和耐溶剂性能好的特点。聚丙烯树脂的相对密度为 0.9，因此用相同质量的树脂涂布一定厚度时，就比其他树脂涂布的面积大。聚丙烯不活泼，几乎不附着在金属或其他底材上面。因此，用作保护层时，必须解决附着力问题。如果添加过氧化物或极性强、附着力好的树脂等特殊改性剂，对附着力有明显的改进。聚丙烯涂膜附着力强
49、度和温度之间的关系表明，随着温度的升高，涂膜附着力将相应下降。聚丙烯结晶体熔点为 167，在 190232之间热熔融附着，用任意方法都可以涂装。为了得到最合适的附着力、冲击强度、光泽和柔韧性，应在热熔融附着以后立即迅速冷却。聚丙烯是结晶性聚合物，结晶球的大小取决于从熔融状态冷却的速度；冷却速度越快，结晶球越小，表面缺陷越小，可以得到细腻而柔韧的表面。据丙烯粉末的稳定性好，在稍高温度下贮存时，也不发生胶化或结块的倾向。聚丙烯可以得到水一样的透明涂膜。聚丙烯涂膜的耐化学药品性能比较好，但不能耐硝酸那样的强氧化剂。虽然聚丙烯不适合用于其他装饰，但加入一些颜料并改变稳定性以后，保光性和其他性能会同时有所改进。一般地，涂膜经暴晒 6 个月后，保光率只有 27，然而添加紫外线稳定剂后，经同样时间暴晒涂膜保光率仞可达到 70。聚丙烯粉末涂料主要用于家用电器部件和化工厂的耐腐蚀衬里等。3.聚氯乙烯粉末涂料聚氯乙烯（PVC）粉末涂料对人们有很大吸引力。其原因是原料来源丰富、价廉并且配方的可调范围非常宽，而且可以添加增塑剂、稳定剂、螯合剂、颜料、填料、防氧化剂
