精細(xì)化工概論涂料ppt課件

第十章 涂 料,1,涂 料,涂料是指用特定的施工方法涂覆到物體表面后，經(jīng)固化使物體表面形成美觀而有一定強(qiáng)度的連續(xù)性保護(hù)膜、或者形成具有某種特殊功能涂膜的一種精細(xì)化工產(chǎn)品。,2,我國享譽(yù)世界的大漆（中國漆），有7000多年的歷史。遠(yuǎn)在新石器時(shí)代，我們的祖先就已經(jīng)使用天然顏料、植物汁液、油脂等繪制圖案、裝飾物品。,馬王堆,3,4,以天然物質(zhì)為原料的涂料經(jīng)歷了較長的歷史。 最早以天然礦物和色素為涂料。稍后以油和松香、大漆為基礎(chǔ)的天然樹脂制成的油性涂料和天然樹脂涂料。 二戰(zhàn)后，涂料用原料轉(zhuǎn)而以煤炭化工產(chǎn)品為主 上世紀(jì)50、60年代轉(zhuǎn)而以石油化工產(chǎn)品為主要原料來源 進(jìn)入90年代后，隨著石油危機(jī)的加速，涂料的發(fā)展還應(yīng)是以天然物質(zhì)為原料的涂料，而且原料來源應(yīng)多樣化。 現(xiàn)在涂料的發(fā)展面臨巨大的環(huán)保壓力，新型環(huán)保涂料成為涂料的發(fā)展趨勢,涂料的發(fā)展,5,溶劑型涂料由于含有強(qiáng)致癌物質(zhì)苯、甲苯、乙苯、二甲苯等苯的同系物，常用的稀釋劑如香蕉水中也存在大量的苯系物。固化劑中也存在著TDI(甲苯二異氰酸酯)，涂料中還含有大量的甲醛。這些溶劑不僅有劇毒，還可以燃燒，污染環(huán)境和損害人體健康。 到2008年，中國將禁止生產(chǎn)銷售溶劑型涂料。 代替溶劑型涂料的是低VOC或無VOC新型環(huán)保涂料。,新型環(huán)保涂料,VOC：揮發(fā)性有機(jī)化合物 苯、甲苯、二甲苯、甲醛,6,環(huán)保型涂料的路線： 將涂料中50%60%的溶劑含量降低至20%30%高固體份涂料 將涂料中的溶劑用水取代水性涂料 用空氣取代涂料中的溶劑粉末涂料,新型環(huán)保涂料,7,我國涂料工業(yè)的現(xiàn)狀 1980年涂料產(chǎn)量僅48萬噸； 1990年84.6萬噸； 1991年的中國涂料產(chǎn)量在92. 84萬噸左右； 1992年突破了百萬大關(guān)，達(dá)到105.8萬噸； 1998年躋身世界涂料四強(qiáng)； 2000年涂料產(chǎn)量183.9方噸，已經(jīng)排列世界第三； 2002年中國涂料產(chǎn)量跨過200萬噸大關(guān)，躍居世界第二； 2004年，我國涂料產(chǎn)量增至298. 15萬噸； 2005年中國涂料行業(yè)總產(chǎn)量達(dá)382. 57萬噸，已成為世界涂料生產(chǎn)和消費(fèi)第二大國。 19802005年25年間涂料產(chǎn)量增長了7. 97倍。,8,我國涂料工業(yè)的現(xiàn)狀 據(jù)20062007年涂料行業(yè)發(fā)展與市場分析報(bào)告指出，我國涂料行業(yè)近年發(fā)展的特點(diǎn)是： 總產(chǎn)量連創(chuàng)新高，成為僅次于美國的涂料第二生產(chǎn)大國； 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整加快，已從油性涂料時(shí)代進(jìn)入合成樹脂涂料時(shí)代； 進(jìn)出口量迅猛增長，已成為美國、日本、德國之后的世界第四大涂料進(jìn)出口國； 形成了具有科技優(yōu)勢和市場優(yōu)勢的長三角、珠三角和環(huán)渤海地區(qū)的產(chǎn)業(yè)聚集地帶； 我國成為世界涂料潛在市場最大、發(fā)展最具活力的地區(qū)，眾多國際著名公司注資我國，投資熱情高漲。,9,我國涂料工業(yè)的現(xiàn)狀 我國涂料行業(yè)在快速發(fā)展的同時(shí)也面臨很多問題: 如企業(yè)規(guī)模偏小、涂料市場知名的民族品牌寥寥、科研投入不足、科研后勁和前瞻性不夠等。 中國涂料工業(yè)協(xié)會(huì)提出了“十一五”涂料行業(yè)的發(fā)展目標(biāo)，主要有： 大力扶持中國涂料名牌產(chǎn)品和企業(yè)；建立健全技術(shù)創(chuàng)新體系；支持大企業(yè)集團(tuán)的成長，力爭培育10家以上年銷售額10億元的企業(yè)，百家年銷售額超1億元的企業(yè)，使排名前30位的企業(yè)集團(tuán)的產(chǎn)量和銷售額在行業(yè)中的比重超過60%，淘汰大多數(shù)小企業(yè)等。,10,11,12,第一節(jié) 概 述,一、涂料的作用與分類 1、涂料的作用 （1）保護(hù)作用 （2）裝飾作用 （3）色彩標(biāo)志 （4）特殊用途,13,1、涂料的作用,14,保護(hù)作用,15,1、涂料的作用,16,多彩涂料,裝飾作用,17,1、涂料的作用,18,馬路標(biāo)志漆,色彩標(biāo)志,19,20,1、涂料的作用,21,發(fā)光涂料,特殊功能,22,示溫涂料,23,隱形涂料,24,2、 涂料的分類,按用途： 建筑涂料、汽車漆、飛機(jī)漆、木器漆等 按施工工序： 底漆、膩?zhàn)?、二道漆、面漆、光?涂漆方式： 噴漆、浸漆、烘漆、電泳漆等,25,按成膜物質(zhì)方式： 油基涂料、硝基涂料、醇酸樹脂涂料、環(huán)氧樹脂 按照形態(tài)： 水性涂料、溶劑型涂料、粉末涂料、高固體分涂料、無溶劑涂料等。 按固化方式： 揮發(fā)干燥型、轉(zhuǎn)化干燥型（自干型、烘烤型等）,2、 涂料的分類,26,按涂膜光澤度分類： 有光漆、半光漆、無光漆 按涂膜的特殊功能： 絕緣漆、防銹漆、防腐蝕漆等 按照是否有顏料： 清漆和色漆,2、 涂料的分類,27,二. 涂料的組成,1. 成膜物質(zhì) 2. 顏料和填料 3. 助劑 4. 溶劑,28,1.成膜物質(zhì)基料、漆料,29,1、成膜物質(zhì),天然高分子 油脂、生漆、松香、瀝青等 合成高分子合成樹脂 醇酸樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、丙烯酸樹脂,30,1、成膜物質(zhì),非轉(zhuǎn)化型成膜物質(zhì)熱塑性高分子 成膜過程中組成結(jié)構(gòu)不發(fā)生變化 轉(zhuǎn)化型成膜物質(zhì)熱固性高分子 成膜過程中組成結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,31,2、顏料、填料,顏（填）料：賦予涂料顏色和遮蓋力，提高涂層的機(jī)械性能和耐久性；有的能使涂層具有防銹、防污、磁性和導(dǎo)電等功能的物質(zhì)。 分類： 按成分分：有機(jī)顏料、無機(jī)顏料 按性能分：著色顏料、體質(zhì)顏料（填料）和功能性顏料,32,有機(jī)顏料： 偶氮顏料、酞箐顏料等 無機(jī)顏料： 鈦白、鋅白、硫化鋅、鋅鋇白（立德粉）、鉻黃、鉻綠等,按成分分：,33,按性能分：,著色顏料： 可賦予涂層美麗的色彩，具有良好的遮蓋，可以提高涂層的耐日曬性、耐久性和耐氣候變化等性能。 體質(zhì)顏料（填料）： 提高著色顏料的著色效果和降低成本 如：BaSO4、CaSO4、滑石粉、高嶺土 功能性顏料： 防銹、消光、防污等,34,涂料的性能受顏料性能的影響,涂料的性能： 遮蓋力，涂抹附著力，粘度，細(xì)度 顏料的性能： 形狀，顆粒大小及分布，體積分?jǐn)?shù)，分散效果,35,3、助劑,助劑對涂料或涂膜的某一特定方面的性能起改進(jìn)作用。通常用量很少，約10-3(w/w)，但作用很大，不可或缺。 助劑功能： 改進(jìn)生產(chǎn)工藝、改善施工條件、提高成膜性能 流平劑、流變劑、抗結(jié)皮劑、催干劑、消泡劑、消光劑、增光劑、偶聯(lián)劑、潤濕分散劑、乳化劑 賦予特殊功能 防污劑、防霉劑、導(dǎo)電（抗靜電）劑,36,1）流平劑,涂料在涂裝后有一個(gè)流動(dòng)及干燥成膜的過程。涂膜能達(dá)到平整光滑的特性稱為流平性。 流平劑的作用： 降低涂料與底材直接的表面張力，使二者具有良好的潤滑 調(diào)整黏度、延長流平時(shí)間 芳烴、酮類、酯類等高沸點(diǎn)溶劑類 高聚物,37,2）流變劑、防沉劑,流變性：物質(zhì)在外力作用下的變形和流動(dòng)性質(zhì)。（黏度） 理想的涂料，施工時(shí)具有較低的黏度，施工后具有較高的黏度，顏料不易沉降。 常見流變劑：有機(jī)黏土、氫化蓖麻油、纖維素醚、聚丙烯酸等,38,3）消光劑和增光劑,消光劑：使涂膜表面產(chǎn)生一定的粗糙度，降低其表面光澤。 常用消光劑：金屬皂（硬脂酸鋁、硬脂酸鋅）、改性油、蠟、硅藻土、合成二氧化硅 增光劑：降低涂膜的表面粗糙度、提高光澤。 常用增光劑：能提高流平性，或能改善顏料的潤濕分散性的物質(zhì)，如有機(jī)胺或非離子表面活性劑。,39,4）催干劑,加速不飽和油脂類和油基樹脂涂料發(fā)生氧化聚合固化的催化劑。 油脂的常用催干劑：鐵、鈷、錳、鋅等金屬的有機(jī)皂 有機(jī)酸的常用催干劑：環(huán)烷酸、植物油酸、松香等,40,5）潤濕分散劑,作用：顏料在溶劑中的分散。 表面活性劑 分散機(jī)理：可吸附在顏料顆粒表面，產(chǎn)生靜電斥力和空間位阻，防止顏料絮凝，使分散體系處于穩(wěn)定狀態(tài)。,41,6）偶聯(lián)劑,偶聯(lián)劑分子中有兩種或兩種以上的活性官能團(tuán)，可以把兩種不同類型化學(xué)結(jié)構(gòu)及親和力相差較大的材料在界面間連接起來，起到“橋”一樣穩(wěn)定連接的作用，從而使顏料、填料與成膜物質(zhì)緊密結(jié)合，提高涂膜的附著力等物理機(jī)械性能。,42,4、溶劑,在涂料中起到溶解、稀釋或分散成膜物質(zhì)及顏（填）料的作用，以滿足各種油漆施工工藝的要求，其用量在50%(V/V)左右。溶劑（或分散介質(zhì)）并非成膜物質(zhì)，它可以幫助施工和成膜。,水 無機(jī)化合物 有機(jī)化合物：品種最多，多為揮發(fā)性物質(zhì)， 且對環(huán)境危害極大,溶劑,43,4、溶劑,現(xiàn)代涂料中有些品種應(yīng)用了一些既能溶解或分散成膜物質(zhì)，又能在成膜過程中與成膜物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成新物質(zhì)而存留在漆膜中的化合物，被稱為反應(yīng)活性劑或活性稀釋劑。,溶劑含量： 熱塑性涂料：50% 熱固性涂料：30%50%,溶劑有的是在涂料制造時(shí)加入，有的是在涂料施工時(shí)加入。有的涂料所含溶解是單一溶劑，有的是用多個(gè)溶劑品種。,44,涂料的組成,45,三、涂料的固化機(jī)理,涂料被涂于物件表面后形成了可流動(dòng)的液態(tài)薄膜，通稱為“濕膜”，涂料由“濕膜”變?yōu)椤案赡ぁ钡倪^程稱之為涂料的固化或干燥。 涂料通常施工(“濕膜”)粘度約在0.051Pa·s之間 成為具有一定機(jī)械性能的“干膜”時(shí)粘度至少要達(dá)到107Pa.s以上。 涂料固化的實(shí)質(zhì)：固化成膜過程發(fā)生的變化也就是流動(dòng)性或粘度的變化。,46,成膜固化機(jī)理可分為物理成膜和化學(xué)成膜 物理成膜 溶劑性涂料：主要是靠溶劑的揮發(fā)和分子鏈纏結(jié)成膜。 乳膠涂料：水份揮發(fā)和乳膠粒凝聚成膜。 化學(xué)成膜 是在室溫或高溫下通過化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)成膜 交聯(lián)反應(yīng)-通過樹脂中不飽和基團(tuán)的自動(dòng)氧化或是基團(tuán)之間進(jìn)行縮聚完成的。,47,從成膜機(jī)理角度看，溶劑型涂料與乳膠涂料的本質(zhì)區(qū)別在于： 溶劑型涂料的成膜是隨著有機(jī)溶劑的揮發(fā)高聚物分子鏈相互纏結(jié)而成膜； 乳膠涂料則是隨著分散介質(zhì)（主要是水和共溶劑）揮發(fā)的同時(shí)產(chǎn)生高聚物粒子的接近、接觸、擠壓變形而聚集起來，最后由粒子狀態(tài)的聚集變成為分子狀態(tài)的凝聚而形成連續(xù)的涂膜。,物理成膜 溶劑型、乳膠,48,乳膠是在表面活性劑存在下聚合物粒子在水中的分散體系。是通過乳液聚合制備的。 乳膠漆成膜-是隨著分散介質(zhì)(主要是水和共溶劑)揮發(fā)的同時(shí)產(chǎn)生聚合物粒子的接近、接觸、擠壓變形而聚集起來，最后由粒子狀態(tài)的聚集變成為分子狀態(tài)的凝聚而形成連續(xù)的涂膜。,乳膠涂料的固化,49,乳膠涂料的固化機(jī)制,50,1）連鎖聚合反應(yīng)成膜自由基加成聚合 氧化聚合 引發(fā)劑引發(fā)聚合 能量引發(fā)聚合 2）逐步聚合反應(yīng)成膜縮聚反應(yīng)成膜 氫轉(zhuǎn)移聚合反應(yīng) 外加交聯(lián)劑固化劑,化學(xué)成膜,51,反應(yīng)型涂料的貯存,將相互能發(fā)生反應(yīng)的組分分罐包裝，使用時(shí)現(xiàn)用現(xiàn)配 用溶劑將組分充分稀釋，但這種涂料貯存期不長 選用在常溫下不發(fā)生反應(yīng)，只在高溫下或受輻射時(shí)才發(fā)生反應(yīng)的組分,反應(yīng)型涂料的成膜物質(zhì)一般是黏性的、分子量較小的聚合物或簡單化合物。,52,固態(tài)涂料（粉末）,固態(tài)涂料多為粉末狀，但施工被粘附在被涂物件表面后還不能形成連續(xù)的薄膜，它也要發(fā)生形態(tài)的變化即從分散的粒子凝聚為連續(xù)涂膜才能實(shí)現(xiàn)成膜過程。（熱熔、分子鏈纏結(jié)） 不論液態(tài)涂料和固態(tài)涂料，成膜過程都是由涂料本身組成結(jié)構(gòu)、成膜的條件(溫度，濕度，涂膜厚度等)和被涂物件的材質(zhì)特性所決定的。,53,四.涂料的命名,全名=顏料或顏色名稱+成膜物質(zhì)名稱（用途或特性）+基本名稱 例：鋅黃酚醛防銹漆，醇酸導(dǎo)電磁漆， 白硝基外用瓷漆,54,五.涂料的發(fā)展趨勢,（1）涂料向高固體份、水性和粉末等省能型涂料轉(zhuǎn)變。 （2）涂裝工程的合理化，紫外光固化、電子束固化和低溫快速固化的推廣。 （3）涂料制造技術(shù)的改進(jìn)，如能量和原材料消耗的降低、溶劑和涂料的回收等。 （4）涂裝作業(yè)環(huán)境的改善、污染的減少等。 （5）從擺脫對石油化工原料的依賴出發(fā)，開發(fā)無機(jī)涂料。,55,涂料的基料,1、天然油脂類涂料 干性油 如桐油、梓油、亞麻油、大麻油 主要成分：甘油的三脂肪酸脂， 其結(jié)構(gòu)表示為： CH 2OCOR1 CH 2OCOR2 CH 2OCOR3 R1, R2, R3是脂肪酸,含有不飽和脂肪酸的植物油 含有雙鍵，可在空氣中氧的作用下進(jìn)行聚合和交聯(lián)反應(yīng),天然高分子和合成高分子,56,脂肪酸大多是18碳酸，其通式C17H35-xCOOH 主要的脂肪酸有： 硬脂酸 CH3(CH2)l6COOH 油酸 CH3(CH2)7CHCH(CH 2)7COOH 亞油酸 CH3(CH2)4CHCHCH2CH=CH (CH 2)7COOH 亞麻酸 CH 3CH2CH=CHCH2CH CHCH 2CH=CH(CH2)7COOH,57,干性油的特點(diǎn):是可在空氣中氧化而成膜，主要是由兩個(gè)雙鍵之間的亞甲基決定 CH3(CH2)4CHCHCH2CH=CH(CH 2)7COOH 由存在于油中過氧化物開始 游離基結(jié)合并引起分子間的結(jié)合，交聯(lián),58,空氣干燥過程需要幾天，可以加入鈷鹽或錳鹽作為催干劑(用量在0.5-2%）一天便可干燥。,上述反應(yīng)很慢,59,2、松香,松香是從松樹的樹根或樹干上取得的，顏色由微黃至棕紅色的透明。 固體天然樹脂主要成分為松香酸及其異構(gòu)體，它的分子式為 C19H39COOH 在油性涂料中加入松香能提高涂膜的光澤和硬度，但是耐候性和耐水性很差， 因此一般要將松香進(jìn)行加工，制成松香的衍生，或者與其他合成樹脂合用。,60,3、大漆（生漆、中國漆）,大漆是從漆樹的韌皮層內(nèi)割流出來的灰白色乳狀液，經(jīng)機(jī)械方法除漆渣和雜質(zhì)，得生漆。 經(jīng)過加熱氧化煉制得到熟漆。,生漆是一種油包水型乳膠 W/O 主要成分：漆酚和漆酶，糖類和糖蛋白類化合物及油和水,61,漆酚是幾種具有不飽和度脂肪烴取代基的鄰苯二酚,脂肪烴,生漆的固化包括漆酚中的酚被漆酶催化氧化和側(cè)鏈中雙鍵部分自動(dòng)氧化兩部分。 生漆固化有一個(gè)變色的過程，即由乳白色紅棕色淺褐色深褐色。,62,大漆成膜：自然干燥或烘烤成膜 優(yōu)點(diǎn)：大漆高光澤、耐水性好、有絕緣性等。 不足：干燥條件高、粘度不高、性脆。,改性：利用酚漆上的羥基進(jìn)行成鹽、酯和醚，利用R基上的雙鍵加成，氧化等反應(yīng)改性。 可以與醇、甲醛、苯乙烯等單體共聚得改性大漆樹脂。,63,油脂類樹脂涂料多為溶劑型。 不需要調(diào)配就能使用的色漆稱為調(diào)和漆。 以油脂為單一成膜物質(zhì)的調(diào)和漆稱為油性調(diào)和漆。 以油脂、松香和樹脂作為成膜物質(zhì)的調(diào)和漆稱為磁性調(diào)和漆。,64,第二節(jié) 涂料用合成樹脂,醇酸/聚酯樹脂、聚氨酯樹脂、丙烯酸樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸樹脂等 四大涂料合成樹脂： 環(huán)氧樹脂、醇酸樹脂、氨基樹脂、丙烯酸樹脂,65,常見涂料品種的應(yīng)用范圍,66,醇酸漆主要是由醇酸樹脂組成。是目前國內(nèi)生產(chǎn)量最大的一類涂料。 具有價(jià)格便宜、施工簡單、對施工環(huán)境要求不高、涂膜附著力好、豐滿堅(jiān)硬、耐久性和耐候性較好、裝飾性和保護(hù)性都比較好等優(yōu)點(diǎn)。 缺點(diǎn)是干燥較慢、涂膜較軟，耐水、耐堿性欠佳， 一般是與其它樹脂復(fù)配使用。 醇酸漆主要用于一般木器、家具及家庭裝修的涂裝，一般金屬裝飾涂裝、要求不高的金屬防腐涂裝、一般農(nóng)機(jī)、汽車、儀器儀表、工業(yè)設(shè)備的涂裝等方面。,一、醇酸/聚酯樹脂,67,一、醇酸/聚酯樹脂,多元醇和多元酸（多元羧酸、脂肪酸）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），這種聚合物稱為聚酯。涂料工業(yè)中，將脂肪酸或油脂改性的聚酯樹脂稱為醇酸樹脂,68,醇酸樹脂的合成原料 多元醇、多元羧酸、脂肪酸（油脂） 一、多元醇 丙三醇（甘油）、三羥甲基丙烷、三羥甲基乙烷、季戊四醇、乙二醇、1,2丙二醇、1,3丙二醇等。 二、 多元羧酸 鄰苯二甲酸酐（PA）、間苯二甲酸(IPA)、對苯二甲酸(TPA)、順丁烯二酸酐(MA)、己二酸(AA)、癸二酸(SE)、偏苯三酸酐（TMA）等。,69,三、油脂 油脂一般是指植物油類，主要有桐油、亞麻仁油、豆油、棉籽油、妥爾油、紅花油、脫水蓖麻油、蓖麻油、椰子油等。植物油是一種脂肪酸甘油酯。,70,重要的不飽和脂肪酸有： 油酸（十八碳烯-9-酸）： 亞油酸（十八碳二烯-9，12-酸）： 亞麻酸（十八碳三烯-9,12,15-酸）： 桐油酸（十八碳三烯-9,11,13-酸）： 蓖麻油酸（12-羥基十八碳烯-9-酸）：,71,醇酸樹脂的性質(zhì)，取決于油脂種類、油度、醇酸樹脂分子中殘留的羥基和羧基等。 1）油脂種類：油類一般根據(jù)其碘值將其分為：干性油、不干性油和半干性油。,干 性 油： 碘值140，雙鍵數(shù)6個(gè)； 不干性油：碘值100，雙鍵數(shù)4個(gè)； 半干性油：碘值100140，雙鍵數(shù)46個(gè)。,72,干性：醇酸樹脂的固化性能，源自于脂肪酸基中雙鍵在空氣中的氧化聚合反應(yīng)。 干性油醇酸樹脂，可在室溫和空氣氧作用下干燥成膜。 不干性油醇酸樹脂，在空氣中不能干燥成膜，不能單獨(dú)用作成膜物質(zhì)。,73,2）油度（%）,油度（%）= (油的用量/樹脂的理論產(chǎn)量)×100%,長油度，較多表現(xiàn)出油的特性，富有彈性，柔韌耐久，適合室外涂裝。 短油度，表現(xiàn)較多樹脂特性，涂膜硬脆、抗摩擦性較好，易打磨，耐久性差，適用于室內(nèi)用品的涂裝。,74,不同性能醇酸樹脂的主要性能和用途,75,3）酯基、羧基和羥基,羥基、羧基使樹脂涂膜具有良好的附著力 羧基能提高樹脂對顏料的潤濕能力 羥基、羧基使涂膜耐水性變差 可與具有反應(yīng)性官能團(tuán)的成膜物質(zhì)作用，改善醇酸樹脂性能，如氨基-醇酸樹脂,76,環(huán)氧樹脂,環(huán)氧樹脂（Epoxy Resin）是指分子結(jié)構(gòu)中含有2個(gè)或2個(gè)以上環(huán)氧基并在適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)試劑存在下能形成三維網(wǎng)狀固化物的化合物的總稱，是一類重要的熱固性樹脂。環(huán)氧樹脂既包括環(huán)氧基的低聚物，也包括含環(huán)氧基的低分子化合物。環(huán)氧樹脂作為膠粘劑、涂料和復(fù)合材料等的樹脂基體，廣泛應(yīng)用于水利、交通、機(jī)械、電子、家電、汽車及航空航天等領(lǐng)域。 環(huán)氧樹脂可分為縮水甘油類環(huán)氧樹脂和非縮水甘油類環(huán)氧樹脂2大類。 縮水甘油類環(huán)氧樹脂可看成縮水甘油 的衍生化合物。主要有縮水甘油醚類、縮水甘油酯類和縮水甘油胺類3種。,77,雙酚A環(huán)氧樹脂,78,環(huán)氧樹脂及其固化物的性能特點(diǎn) (1) 力學(xué)性能高。環(huán)氧樹脂具有很強(qiáng)的內(nèi)聚力，分子結(jié)構(gòu)致密，所以它的力學(xué)性能高于酚醛樹脂和不飽和聚酯等通用型熱固性樹脂。 (2) 附著力強(qiáng)。環(huán)氧樹脂固化體系中含有活性極大的環(huán)氧基、羥基以及醚鍵、胺鍵、酯鍵等極性基團(tuán)，賦予環(huán)氧固化物對金屬、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等極性基材以優(yōu)良的附著力。 (3) 固化收縮率小。一般為12。是熱固性樹脂中固化收縮率最小的品種之一(酚醛樹脂為810；不飽和聚酯樹脂為46；有機(jī)硅樹脂為48)。線脹系數(shù)也很小，一般為6×10-5/。所以固化后體積變化不大。 (4) 電絕緣性優(yōu)良。環(huán)氧樹脂是熱固性樹脂中介電性能最好的品種之一。,79,(5) 工藝性好。環(huán)氧樹脂固化時(shí)基本上不產(chǎn)生低分子揮發(fā)物，所以可低壓成型或接觸壓成型。能與各種固化劑配合制造無溶劑、高固體、粉末涂料及水性涂料等環(huán)保型涂料。 (6) 穩(wěn)定性好，抗化學(xué)藥品性優(yōu)良。不合堿、鹽等雜質(zhì)的環(huán)氧樹脂不易變質(zhì)。只要貯存得當(dāng)(密封、不受潮、不遇高溫)，其貯存期為1年。超期后若檢驗(yàn)合格仍可使用。環(huán)氧固化物具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性。其耐堿、酸、鹽等多種介質(zhì)腐蝕的性能優(yōu)于不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂。因此環(huán)氧樹脂大量用作防腐蝕底漆，又因環(huán)氧樹脂固化物呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，又能耐油類等的浸漬，大量應(yīng)用于油槽、油輪、飛機(jī)的整體油箱內(nèi)壁襯里等。 (7) 環(huán)氧固化物的耐熱性一般為80100。環(huán)氧樹脂的耐熱品種可達(dá)200或更高。,80,丙烯酸乳膠漆,丙烯酸乳膠漆一般由丙烯酸類乳液、顏填料、水、助劑組成。具有成本適中，耐候性優(yōu)良、性能可調(diào)整性好，無有機(jī)溶劑釋放等優(yōu)點(diǎn)，是近來發(fā)展十分迅速的一類涂料產(chǎn)品。主要用于建筑物的內(nèi)外墻涂裝，皮革涂裝等。近來又出現(xiàn)了木器用乳膠漆、自交聯(lián)型乳膠漆等新品種。 丙烯酸乳膠漆根據(jù)乳液的不同可分為純丙、苯丙、硅丙、醋丙等品種。,81,聚氨酯漆,是目前較常見的一類涂料，可以分為雙組分聚氨酯涂料和單組分聚氨酯涂料。雙組分聚氨酯涂料一般是由異氰酸酯預(yù)聚物（也叫低分子氨基甲酸酯聚合物）和含羥基樹脂兩部分組成，通常稱為固化劑組分和主劑組分。這一類涂料的品種很多，應(yīng)用范圍也很廣，根據(jù)含羥基組分的不同可分為丙烯酸聚氨酯、醇酸聚氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、環(huán)氧聚氨酯等品種。一般都具有良好的機(jī)械性能、較高的固體含量、各方面的性能都比較好。是目前很有發(fā)展前途的一類涂料品種。,82,主要應(yīng)用方向有木器涂料、汽車修補(bǔ)涂料、防腐涂料、地坪涂料、電子涂料、特種涂料等。缺點(diǎn)是施工工序復(fù)雜，對施工環(huán)境要求很高，漆膜容易產(chǎn)生弊病。單組分聚氨酯涂料主要有氨酯油涂料、潮氣固化聚氨酯涂料、封閉型聚氨酯涂料等品種。應(yīng)用面不如雙組分涂料廣，主要用于地板涂料、防腐涂料、預(yù)卷材涂料等，其總體性能不如雙組分涂料全面。,83,硝基漆,目前比較常見的木器及裝修用涂料。優(yōu)點(diǎn)是裝飾作用較好，施工簡便，干燥迅速，對涂裝環(huán)境的要求不高，具有較好的硬度和亮度，不易出現(xiàn)漆膜弊病,修補(bǔ)容易。缺點(diǎn)是固含量較低，需要較多的施工道數(shù)才能達(dá)到較好的效果；耐久性不太好，尤其是內(nèi)用硝基漆，其保光保色性不好，使用時(shí)間稍長就容易出現(xiàn)諸如失光、開裂、變色等弊??；漆膜保護(hù)作用不好，不耐有機(jī)溶劑、不耐熱、不耐腐蝕。,84,硝基漆的主要成膜物是以硝化棉為主，配合醇酸樹脂、改性松香樹脂、丙烯酸樹脂、氨基樹脂等軟硬樹脂共同組成。一般還需要添加鄰苯二甲酸二丁酯、二辛酯、氧化蓖麻油等增塑劑。溶劑主要有酯類、酮類、醇醚類等真溶劑，醇類等助溶劑、以及苯類等稀釋劑。硝基漆主要用于木器及家具的涂裝、家庭裝修、一般裝飾涂裝、金屬涂裝、一般水泥涂裝等方面。,85,環(huán)氧漆,近年來發(fā)展極為迅速的一類工業(yè)涂料，一般而言，對組成中含有較多環(huán)氧基團(tuán)的涂料統(tǒng)稱為環(huán)氧漆。環(huán)氧漆的主要品種是雙組分涂料，由環(huán)氧樹脂和固化劑組成。其他還有一些單組分自干型的品種，不過其性能與雙組分涂料比較有一定的差距。環(huán)氧漆的主要優(yōu)點(diǎn)是對水泥、金屬等無機(jī)材料的附著力很強(qiáng)；涂料本身非常耐腐蝕；機(jī)械性能優(yōu)良，耐磨，耐沖擊；可制成無溶劑或高固體份涂料；耐有機(jī)溶劑，耐熱，耐水；涂膜無毒。,86,缺點(diǎn)是耐候性不好，日光照射久了有可能出現(xiàn)粉化現(xiàn)象，因而只能用于底漆或內(nèi)用漆；裝飾性較差，光澤不易保持；對施工環(huán)境要求較高，低溫下涂膜固化緩慢，效果不好；許多品種需要高溫固化，涂裝設(shè)備的投入較大。環(huán)氧樹脂涂料主要用于地坪涂裝、汽車底漆、金屬防腐、化學(xué)防腐等方面。,87,氨基漆,氨基漆的主要由兩部分組成，其一是氨基樹脂組分，主要有丁醚化三聚氰氨甲醛樹脂、甲醚化三聚氰氨甲醛樹脂、丁醚化脲醛樹脂等樹脂。其二是羥基樹脂部分，主要有中短油度醇酸樹脂、含羥丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂等樹脂。氨基漆除了用于木器涂料的脲醛樹脂漆（俗稱酸固化漆）外，主要品種都需要加熱固化，一般固化溫度都在100以上，固化時(shí)間都在20分鐘以上。,88,固化后的漆膜性能極佳，漆膜堅(jiān)硬豐滿，光亮艷麗，牢固耐久，具有很好的裝飾作用及保護(hù)作用。缺點(diǎn)是對涂裝設(shè)備的要求較高，能耗高，不適合于小型生產(chǎn)。氨基漆主要用于汽車面漆、家具涂裝、家用電器涂裝、各種金屬表面涂裝、儀器儀表及工業(yè)設(shè)備的涂裝。,89,不飽和聚酯漆,不飽和聚酯漆也是近來發(fā)展較快的一類涂料，分為氣干性不飽和聚酯和輻射固化（光固化）不飽和聚酯兩大類。主要優(yōu)點(diǎn)是可以制成無溶劑涂料，一次涂刷可以得到較厚的漆膜，對涂裝溫度的要求不高，而且漆膜裝飾作用良好，漆膜堅(jiān)韌耐磨，易于保養(yǎng)。缺點(diǎn)是固化時(shí)漆膜收縮率較大，對基材的附著力容易出現(xiàn)問題，氣干性不飽和聚酯一般需要拋光處理，手續(xù)較為煩瑣，輻射固化不飽和聚酯對涂裝設(shè)備的要求較高，不適合于小型生產(chǎn)。不飽和聚酯漆主要用于家具、木制地板、金屬防腐等方面。,90,乙烯基漆包括氯醋共聚樹脂漆、聚乙烯醇縮丁醛漆、偏氯乙烯、過氯乙烯、氯磺化聚乙烯漆等品種。乙烯基漆的主要優(yōu)點(diǎn)是耐候、耐化學(xué)腐蝕、耐水、絕緣、防霉、柔韌性佳。其缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在耐熱性一般、不易制成高固體涂料、機(jī)械性能一般，裝飾性能差等方面。乙烯基漆主要用于工業(yè)防腐涂料、電絕緣涂料、磷化底漆、金屬涂料、外用涂料等方面。,乙烯基漆,91,酚醛漆,酚醛樹脂是酚與醛在催化劑存在下縮合生成的產(chǎn)品。涂料工業(yè)中主要使用油溶酚醛樹脂制漆。酚醛漆的優(yōu)點(diǎn)是干燥快，漆膜光亮堅(jiān)硬、耐水性及耐化學(xué)腐蝕性好。缺點(diǎn)是容易變黃，不宜制成淺色漆、耐候性不好。酚醛漆主要用于防腐涂料、絕緣涂料、一般金屬涂料、一般裝飾性涂料等方面。,92,氨基高檔烤漆,組 成：該漆由醇酸樹脂，氨基樹脂、顏料及有機(jī)溶劑組成。 性 能：該系列產(chǎn)品具有干燥速度快，漆膜平整光亮、色彩鮮艷、硬度高具有優(yōu)良的裝飾和保護(hù)性能。 用 途：廣泛應(yīng)用于各種輕工產(chǎn)品、交通車輛、機(jī)械電器、五金工具、等金屬表面的涂飾。,實(shí)例展示,93,第三節(jié) 涂料的生產(chǎn),一、成膜物質(zhì)的生產(chǎn)（半成品漆料的制備）： 油的精制和煉制、專用樹脂的制備、漆料的制備 成膜物質(zhì)的生產(chǎn)主要是經(jīng)過化學(xué)反應(yīng)完成 二、涂料的配置（成品的完成）： 物理分散過程 清漆的制備：配制、過濾 色漆的生產(chǎn)：混合、研磨、過濾,94,1,2,3,涂料的生產(chǎn),95,一、成膜物質(zhì)的生產(chǎn),1、油的精制去除雜質(zhì) 制造涂料用的植物油主要是將油籽用壓榨法取得的。 雜質(zhì)：游離脂肪酸、磷脂、糖、蛋白質(zhì) 蠟質(zhì)、色素等 妨礙油的干燥速度、使涂膜顏色變暗、增加涂膜透水性，不易過濾，影響涂料的性能。,96,一、成膜物質(zhì)的生產(chǎn),1、油的精制 （1）熱處理 將油加熱，破壞油中的色素 （2）堿精制 ·用燒堿去除油中游離脂肪酸和其它雜質(zhì) ·蒸汽加熱變速攪拌釜、壓濾機(jī) ·加堿皂化分離皂腳水洗過濾 （3）吸附精制 吸附劑：活性白土,97,一、成膜物質(zhì)的生產(chǎn),2、油的煉制提高油的干性 精制干性油直接涂在物件表面上，也能干燥成膜，但干燥很慢，且涂膜很軟，光澤不強(qiáng)，抗水性不好，不符合涂料要求，因此經(jīng)過精制的油還需要進(jìn)一步煉制。 經(jīng)過煉制的油做油性涂料時(shí)，就是它的漆料，做油基涂料時(shí)，就是它的漆料的一種半成品。,98,一、成膜物質(zhì)的生產(chǎn),2、油的煉制提高油的干性 （1）空氣氧化法氧化油 將油加熱（150），吹入空氣，使空氣中的氧與油結(jié)合，改變油分子的結(jié)構(gòu)，促進(jìn)了油的干性，提高了油的稠度。 （2）加熱聚合法聚合油 將油加熱到較高溫度（290300），使油在長時(shí)間高溫條件下，發(fā)生聚合作用，促進(jìn)油的干性。,99,一、成膜物質(zhì)的生產(chǎn),3、漆料的制備 （1）油基漆料的制備熱煉法 （2）樹脂漆料的制備,100,一、成膜物質(zhì)的生產(chǎn),3、漆料的制備 （1）油基漆料的制備熱煉法 將精制油或聚合油和樹脂在高溫下進(jìn)行反應(yīng)，然后冷卻加入溶劑制得的。 關(guān)鍵：油和樹脂的聚合程度。 設(shè)備：熱煉鍋 （2）樹脂漆料的制備,101,一、成膜物質(zhì)的生產(chǎn),3、漆料的制備 （1）油基漆料的制備熱煉法 （2）樹脂漆料的制備樹脂的溶解 將樹脂按規(guī)定的組成比例加入溶劑進(jìn)行溶解，經(jīng)過濾即成。 設(shè)備：溶解罐（密閉、攪拌、蒸汽夾套、冷凝裝置）,102,二、涂料的生產(chǎn),（一）清漆的生產(chǎn) （二）色漆的生產(chǎn) （三）乳膠漆的生產(chǎn) （四）粉末涂料的生產(chǎn),103,(一)清漆的生產(chǎn),清漆不含顏料，主要用于家具的涂裝和色漆罩光，清漆涂膜干燥快，涂膜透明、光亮堅(jiān)硬、耐候性、耐油性較好，耐水性差。 油基清漆的制備 油基漆料+溶劑+催干劑，過濾、包裝 樹脂清漆的制備 樹脂溶液+增塑劑+催干劑，過濾、包裝,清漆的生產(chǎn)過程基本上是各組成按比例調(diào)配的過程。,104,(二)色漆的生產(chǎn),色漆是由成膜物質(zhì)和一定數(shù)量的顏料及其他助劑，經(jīng)過研磨調(diào)配而成的有色涂料，分為底漆（頭道底漆、膩?zhàn)?、二道底漆和防銹漆）和面漆。 色漆的生產(chǎn)把顏料均勻分散在漆料中。 顏色均勻一致，顏料分散均勻 防止顏料沉底結(jié)塊 防止顏料團(tuán)結(jié)成較大的顏料團(tuán),105,在生產(chǎn)中用色漆的“細(xì)度”來表示分散均勻程度。細(xì)度是指色漆中的顏料允許的最大顆粒的大小程度，通常以微米m表示。不同色漆對細(xì)度的要求與色漆的性能有關(guān)，應(yīng)根據(jù)相應(yīng)的要求選擇適合的設(shè)備和加工方法。,106,(二)色漆的生產(chǎn),生產(chǎn)稠厚漿狀色漆如厚漆、膩?zhàn)?混合、研磨 生產(chǎn)粘稠液狀色漆如調(diào)和漆、磁漆 混合、研磨、調(diào)漆、過濾,混合：將配好的顏料和漆料進(jìn)行混合 設(shè)備：邊碾機(jī)、拌和機(jī) 研磨：滾磨機(jī)、球磨機(jī) 調(diào)漆：將其余漆料加入漆漿中調(diào)勻 過濾：清除顏料粗粒子、雜質(zhì),107,（三）乳膠漆的生產(chǎn),乳膠制備乳液聚合 乳膠漆制備,108,（三）乳膠漆的生產(chǎn),乳膠制備乳液聚合 裝置：帶有攪拌裝置、蒸汽加熱和冷卻裝置和蒸汽冷凝器的搪瓷襯里或不銹鋼反應(yīng)釜中進(jìn)行。 生產(chǎn)方式：單體滴加法,109,（三）乳膠漆的生產(chǎn),乳膠制備乳液聚合 工藝操作： 乳化劑溶解升溫滴加部分單體升溫放熱反應(yīng)開始滴加剩余單體反應(yīng)結(jié)束冷卻降溫調(diào)節(jié)pH值,110,（三）乳膠漆的生產(chǎn),乳膠制備乳液聚合 乳膠漆制備 聚合物乳液+顏料+助劑 助劑：分散劑、潤濕劑、增稠劑、成膜助劑、防凍劑、消泡劑、防銹劑等 生產(chǎn)設(shè)備：高速分散機(jī)、球磨機(jī)、砂磨機(jī),111,（三）乳膠漆的生產(chǎn),乳膠制備 乳膠漆制備 乳膠漆類型： 1、丁苯乳膠漆:丁二烯和苯乙烯乳液聚合 涂膜易變黃、附著力不好 2、聚醋酸乙烯酯乳膠漆 3、聚丙烯酸酯類乳膠漆：丙烯酸+甲基丙烯酸衍生物,112,（三）乳膠漆的生產(chǎn),乳膠制備 乳膠漆制備 先將水、顏料、填料、分散劑、潤濕劑及增稠劑的一部分或全部混合、研磨，達(dá)到細(xì)度要求后，加入乳液聚合得到的共聚乳液及其他成分，攪拌均勻即得成品。,113,涂料生產(chǎn)過程中應(yīng)注意的問題 涂料生產(chǎn)工藝條件復(fù)雜，配方物質(zhì)較多，生產(chǎn)過程中經(jīng)常出現(xiàn)絮凝、變色、結(jié)皮、配料后漆漿增稠、細(xì)度不易分散、調(diào)色在貯存中變膠、醇酸色漆細(xì)度不合格、沉淀、復(fù)色漆出現(xiàn)浮色和發(fā)花、凝膠化和發(fā)脹等問題。,114,（1）絮凝 當(dāng)用純?nèi)軇┗蚋邼舛鹊钠崃险{(diào)稀色漿時(shí)，容易發(fā)生絮凝。 其原因在于調(diào)稀過程中，純?nèi)軇┛蓮脑珴{中提出樹脂，使顏料保護(hù)層上的樹脂部分為溶劑取代，穩(wěn)定性下降；當(dāng)用高濃度漆料調(diào)稀時(shí)，因?yàn)橛腥軇┨崛∵^程，使原色中顏料濃度局部大增加，從而增加絮凝的可能。,115,（2）變色 清漆在貯存過程中由于某些原因顏色發(fā)生變化的現(xiàn)象叫變色。其原因有：羧基組分PH值偏低，與包裝鐵桶和金屬顏料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；顏色料之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變了原來顏料的固有顯色；顏料之間的相對密度相差大，顏料分層造成組分顏色不一致。 可以通過選用高pH值羧基樹脂，最好是中性樹脂避免變色；在顏料的選用上須考慮它們之間與其他組分不發(fā)生反應(yīng)。,116,（3）結(jié)皮 涂料在貯存中表層結(jié)出一層硬結(jié)的漆膜的現(xiàn)象成為結(jié)皮。 產(chǎn)生的原因有：涂料包裝桶的桶蓋不嚴(yán)；催干劑的用量過多。 可加入防結(jié)皮劑丁酮肟以及生產(chǎn)時(shí)嚴(yán)格控制催干劑的用量解決。,117,（4）配料后漆漿增稠 色漆生產(chǎn)中，會(huì)在配料后或砂磨分散過程遇到漆漿稠的現(xiàn)象。其原因，一是顏料由于加工或貯存的原因，含水量過高，在溶劑型涂料中出現(xiàn)了假稠現(xiàn)象，二是顏料中含有堿性雜質(zhì)，它與漆料混合后，脂肪酸與堿反應(yīng)生成皂而導(dǎo)致增稠。 解決方法：增稠現(xiàn)象較輕時(shí)，加少量溶劑；增稠情況嚴(yán)重時(shí)，可加入少量亞麻油酸或其他有機(jī)酸進(jìn)行中和。,118,（5）沉淀 由于雜質(zhì)或不溶性物質(zhì)的存在，色漆中的顏料出現(xiàn)沉底的現(xiàn)象叫沉淀。 原因主要有：色漆組分粘度小，稀釋劑用量過大，樹脂含量少；顏料相對密度大，顆粒過粗；稀釋劑使用不當(dāng)；貯存時(shí)間長。 可以加入適量的硬脂酸鋁或有機(jī)膨潤土等涂料常用的防沉劑，提高色漆的研磨細(xì)度避免沉淀。,119,（6）發(fā)脹 色漿在研磨過程中，漿料一旦靜置下來就呈現(xiàn)膠凍狀，而一經(jīng)攪拌又稀下來的現(xiàn)象稱為發(fā)脹。 原因主要有：羧基樹脂pH值偏低，采用的是堿性顏料，兩者發(fā)生皂化反應(yīng)使色漿發(fā)脹。 可以在發(fā)脹的漿料中加入適量的二甲基乙胺或甲基二乙醇胺，緩解發(fā)脹；用三輥機(jī)對發(fā)脹的色漿再研磨，使絮凝的顏料重新分散。,120,實(shí)驗(yàn)聚乙烯醇-水玻璃內(nèi)墻涂料的制備,特性與用途 聚乙烯醇和水玻璃為基料，這類涂料制法簡單，原料易得，價(jià)格低廉，無毒無味，而且有阻燃作用。 使用這類涂料時(shí)操作方便，施工中干燥快，大量用于住宅和公共場所的內(nèi)墻涂裝。,121,實(shí)驗(yàn)聚乙烯醇-水玻璃內(nèi)墻涂料的制備,實(shí)驗(yàn)原理 1、利用表面活性劑的乳化作用，在激烈攪拌下將聚乙烯醇和水玻璃充分混合并高度分散在水中，形成乳膠液。 2、然后加入其他成分?jǐn)噭?，成為產(chǎn)品。將涂料涂敷在墻面上，待水分揮發(fā)之后，可形成一層光潔的、包含有填充料和其他成分并起裝飾和保護(hù)作用的涂膜。,122,實(shí)驗(yàn)聚乙烯醇-水玻璃內(nèi)墻涂料的制備,主要儀器 三口燒瓶、滴液漏斗、電動(dòng)攪拌裝置、溫度計(jì)、恒溫水浴鍋等。 主要藥品 聚乙烯醇(1799)、水玻璃（模數(shù)=3即Na2O·3SiO2）、乳化劑BL、鈦白粉（約300目）、立德粉（約30目）、滑石粉（約300目）、輕質(zhì)碳酸鈣（約300目）、鉻黃或鉻綠。,123,實(shí)驗(yàn)聚乙烯醇-水玻璃內(nèi)墻涂料的制備,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與操作步驟 (1)溶解和乳化 在裝有攪拌器、滴液漏斗和溫度計(jì)的三口燒瓶中加入7g聚乙烯醇和128mL水，開動(dòng)攪拌，逐漸加熱升溫到90。直到聚乙烯醇完全溶解；冷卻至50，加入0.51.0g乳化劑BL，攪拌0.5h；降溫至30，慢慢滴加10g水玻璃；滴加完畢后，升溫至40，繼續(xù)攪拌0.51.0h，形成乳白色的膠體溶液，停止加熱。,124,實(shí)驗(yàn)聚乙烯醇-水玻璃內(nèi)墻涂料的制備,實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與操作步驟 (2)填料和顏料 攪拌下慢慢加入5g鈦白粉、8g立德粉、8g滑石粉、32g輕質(zhì)碳酸鈣和適量鉻黃或鉻綠顏料；充分?jǐn)嚢杈鶆?，即得成品?125,