第九章涂料品種與選用

§9-1反應性涂料§9-2揮發(fā)性涂料§9-3環(huán)境友好涂料

一、高固體分涂料二、水性涂料三、粉末涂料四、輻射固化涂料§9-4涂料選用第九章涂料品種與選用

§9-1反應性涂料一、酚醛樹脂涂料 二、環(huán)氧樹脂涂料 三、醇酸樹脂和聚酯涂料 四、氨基樹脂涂料 五、聚氨酯涂料 六、丙烯酸樹脂涂料 七、氟樹脂涂料 八、有機硅樹脂涂料在成膜過程中伴有化學反應，一般均形成網狀交聯(lián)結構，成膜物相當于熱固型聚合物．第九章涂料品種與選用

§9-1揮發(fā)性涂料一、揮發(fā)性涂料類型與特性共同點是制造工藝很相似，即混和溶劑將一種或幾種樹脂溶解，然后加入幾種助劑，攪勻、過濾、包裝，即得清漆；若中途加入各種顏填料，研磨分散均勻，即制得色漆。成膜過程僅僅是溶劑揮發(fā)，聚合物未發(fā)生任何化學反應，成膜物是熱塑型聚合物，如硝基漆、氯化橡膠漆等。第十二章涂料品種與選用

§9-1揮發(fā)性涂料一、揮發(fā)性涂料類型與特性二、揮發(fā)性涂料缺點及改進揮發(fā)性涂料存在著突出缺點：固體分低，溶劑量大，且都是價格偏高的真溶劑，成本高，涂料施工后，溶劑揮發(fā)，造成環(huán)境污染；黏度小，只適合噴涂，噴涂道數(shù)多，工程量大；有些品種原料難得，如過氯乙烯，利潤低，國內生產廠家較少這類有機揮發(fā)性涂料研究進展緩慢，改進方法主要集中在提高涂料固體份，發(fā)展厚漿型，非水分散型和水性涂料?！?-3環(huán)境友好涂料現(xiàn)代涂料要求VOC低,降低溶劑量，發(fā)展高固體份涂料，是涂料研究的重要方向

一般溶劑型熱固性涂料，固含量40%-60%

高固體份涂料,固含量60%-80%

高PVC值底漆，一般50%

低PVC值面漆或清漆＞75%

固含量高，粘度也高，不利施工，為降低粘度，只有降低分子量<2000)，但分子量太低，引起涂膜性能下降，要找到一個平衡有必要分析樹脂分子量，分子量分布，官能團含量及分布等對涂料粘度的影響。一、高固體份涂料----（P140）1、分子量和分子量分布對粘度的影響k和x為體系有關常數(shù)。X：1-2舉例，若Mn=1000低聚物(1)若PDI是1，則Mw=1,η=1Pa.s,

如果x=1，則lgk=-3;(2)若PDI是3，則Mw=3000,得

η=3Pa.s?？梢姡悍肿恿糠植糚DI變大，粘度明顯變大。

2、玻璃化溫度與官能團對粘度的影響低分子量聚合物都要有足夠官能團，以便在成膜時形成交聯(lián)結構。

分子量愈低，活性官能團的量必然愈多，Tg和粘度增加同時交聯(lián)時交聯(lián)劑用量也會增多，漆料揮發(fā)性也會增強。3、漆膜形成中的有關問題（1）官能團含量及其分布不帶官能團的分子相當于“增塑劑”或“溶劑”，影響漆膜機械性能，也可能造成漆膜弊病。要盡量保證每個低聚物分子中至少有2個官能團，但并不容易做到。保證官能團均勻分布對高固體份涂料用樹脂來說非常重要。具體方法見P260。二、水性涂料--安全、成本低、環(huán)保

P142以水為溶劑或分散介質的涂料，涂料樹脂水性化三個途徑①分子鏈引入陽離子或陰離子基團，有水溶性或增溶分散性②分子鏈引入強親水基團（如羧基、羥基、醚基、氨基、酰胺基等），自乳化分散于水中③外加乳化劑，乳液聚合或樹脂強制乳化形成水分散乳液?；驇追N方法并用，提高樹脂水分散液穩(wěn)定性。水性涂料有：①水溶性；②膠束分散型；③乳液等三種。

二、水性涂料--安全、成本低、環(huán)保

1、水性涂料特點：（與溶劑性涂料比）①僅含百分之幾助溶劑或成膜助劑，大氣污染低，避免溶劑漆易燃易爆危險性；節(jié)省大量石油資源，涂裝工具可水清洗，不用溶劑清洗。②涂膜均勻平整，展平性好。電泳涂膜在內腔、焊縫、邊角部位都有較厚涂膜，整體防銹性良好；可在潮濕表面施工，對底材表面適應性好，附著力強。水性涂料具體可分成；乳膠漆、自干水性漆、烘干型水性漆、電泳漆和自泳漆等幾類二、水性涂料--安全、成本低、環(huán)保

2、

一般制備方法選用一種可與水混溶有機溶劑為共溶劑，聚合或反應得到含羧基(或氨基)的高濃度聚合物(酸值40-60)→在聚合物中加入胺(或羧酸)將聚合物中和成鹽→加水稀釋得到“水溶性”樹脂。

胺的選擇非常重要，會影響分散體系穩(wěn)定性，貯存穩(wěn)定性與固化反應。一般水性涂料都用氨基樹脂為固化劑，并用酸為催化劑，水分散性樹脂中生成的銨鹽可作為潛催化劑，在高溫下NR3可揮發(fā)，酸產生催化作用。P1631、水性涂料特點二、水性涂料--安全、成本低、環(huán)保

1、水性涂料特點2、一般制備方法

①穩(wěn)定性差，有的耐水性差；②烘烤型能耗大，自干型涂料干燥慢；③表面污物易使涂膜產生縮孔；④涂料的施工管理要求較嚴。建筑乳膠涂料是產量最大的涂料品種，工業(yè)化大批量涂底漆已全部被電泳漆所代替，水性浸漆、水性中涂及水性底色漆等已經在汽車行業(yè)得到了成功應用；高品質的汽車用水性面漆在國外巳進入試用階段；現(xiàn)場施工的水性重防腐蝕涂料研究也取得了一定的進展，并顯示出很大的潛力和更大的實際意義。3、水性涂料存在主要問題

4、水稀釋性涂料有關問題用水作溶劑也帶來一些困難和以下問題：

水反應性強，極性大、表面張力高、熱容大、揮發(fā)慢、揮發(fā)受相對濕度影響等。（1）水可稀釋性涂料成膜過程中的氣泡問題相當嚴重。上層揮發(fā)，Tg上升，下層不易揮發(fā)，T升高，形成氣泡，若沖出，不能流平，留下缺陷。解決辦法①

延長進烘箱前的干燥時間；②

烘箱中烘道加長并分成不同溫區(qū)；③控制漆膜厚度；④

控制胺的揮發(fā)速度(控制交聯(lián)反應發(fā)生速度)；⑤

防止涂料中夾帶氣體，使用涂料前要靜置；⑥使用高溫固化的氨基樹脂；⑦

樹脂的玻璃化溫度不宜過高；⑧

選擇揮發(fā)較慢的共溶劑。

2、水稀釋性涂料有關問題用水作溶劑也帶來一些困難和以下問題：

水反應性強，極性大、表面張力高、熱容大、揮發(fā)慢、揮發(fā)受相對濕度影響等。說明胺固化環(huán)氧樹脂漆面易泛白的原因及解決方法（1)用雙組分胺固化體系時，經常由于胺吸收空氣中的二氧化碳，生成無反應性的胺的碳酸鹽，在表面形成白霜（因折光指數(shù)不同），伯胺特別容易發(fā)生成鹽反應。

(2）解決方法：可將胺和環(huán)氧樹脂混合放置1h后再用，使其部分發(fā)生反應，消除伯胺，這樣可降低胺的吸水性。配方中最好盡量少直接使用伯胺。

（2）水可稀釋性涂料的起皺問題水性涂料使用不當，表面發(fā)皺，光澤變差現(xiàn)象。原因漆膜內層固化前，表層先已部分固化→當內層因固化而發(fā)生收縮時→表面不能流動→引起細小皺紋。這和胺的選擇有關，如胺在表層揮發(fā)很快，表層基本無胺，交聯(lián)劑

(如MF樹脂)可和活性基團發(fā)生交聯(lián)反應形成較硬漆膜，但內層依然有胺存在，抑制交聯(lián)反應進行，只有當內層胺緩慢地擴散到表面揮發(fā)后，才可進行交聯(lián)反應。一般三乙胺可引起較嚴重的發(fā)皺，二甲氨基乙醇次之，乙基嗎琳為最好

其原因：三乙胺是強堿，揮發(fā)件很好，沸點低(90oC，在表面揮發(fā)很快，但因堿性強，從內部克服羧基的阻力向表層擴散速度很慢，因此表層和內層胺的分布不均勻。乙基嗎啉堿性較弱，但揮發(fā)慢，沸點高(139oC)。因此擴散速度快，而在表面的逃逸速度慢，兩者結合可使胺在涂層中分布較為均勻，因此內外層固化速度可相當。三、粉末涂料(一)粉末涂料的制備(二)粉末涂料的涂裝(三)粉末涂料種類與應用(四)粉末涂料發(fā)展動向

粉末涂料是一種含100%固體份涂料，具有無溶劑、低污染、節(jié)省能源和資源、且涂裝效率高，保護和裝飾綜合性能好等優(yōu)勢，受到世界各國的重視。

主要用于金屬器件涂裝，現(xiàn)已廣泛用于家用電器、儀器儀表、汽車部件、輸油管道等各個方面，是發(fā)展很快的一種涂料。三、粉末涂料（一）粉末涂料的制備

由各種聚合物、顏料、助劑等混合后粉碎加工而成的，設備和塑料加工設備相近。熔融混合擠出最為關鍵，物料在擠出機內要經受進料、壓縮、塑化、混合、分散諸階段。在擠出機充分混煉，但不能發(fā)生局部固化反應1．配料2．預混合3．計量4熔融混合擠出5．冷卻粗粉碎6．細粉碎7．過篩、包裝粉末涂料制備工藝流程（二）粉末涂料的涂裝

粉末涂料分為熱塑性和熱固性兩大類。通過熱熔成膜1其涂裝兩個要點是：①如何使粉末分散和附著在被涂物表面，②是如何使它成膜。涂裝方法主要可分為兩大類，

(A)粉末熔融涂裝法

(B)靜電粉末涂裝法根據具體粉末分散的方法又可分

噴射法、流化床法散布法

（二）粉末涂料的涂裝

(1)噴射法---應用最廣的方法粉末通過特制噴槍獲得很高負電荷，被涂物接地，可吸附帶電粉末，粉末粘附于被涂物上，取出放在烘箱內熱熔固化成膜⑵流化床浸漬法和靜電噴涂法粉末裝入多孔底板的槽中，壓縮空氣從下吹動，粉末漂浮起來呈流動狀態(tài)(稱流化床)，被涂物預熱到粉末熔點以上并浸入槽中，粉末被熔融附著在被涂物上。取出被涂物，再經烘烤，冷卻即成漆膜，漆膜很厚

（3）熔融噴涂法

粉末涂料靠壓縮空氣從熔射機的噴嘴中央噴出，靠噴嘴外圍吹出氧氣和液化氣燃燒火焰而變成熔融狀態(tài)，噴射并附著到被涂物表面，冷卻至常溫即形成漆膜，用于熱塑性涂料的涂裝，可不經后烘烤，適用于整件烘烤有困難的大型工件和熱容量大的物件涂裝

⑸散布法最簡單涂布方法，將被涂物預熱，將粉散于其上，然后加熱成均勻薄膜，可用于連續(xù)的金屬板、織物的涂布粉

（三）粉末涂料種類與應用

分為熱塑性和熱固性兩大類。熱塑性粉末涂料發(fā)展很早，在l950年，首先將聚乙烯粉末用火焰噴涂法成功地涂裝在金屬表面上，50年代后期又發(fā)展了熱固性粉末涂料，粉末涂料是通過熱熔成膜的．粉末涂料生產成本中，原材料消耗約占60%--65%，主要包括樹脂、固化劑、顏料、填料和助劑等，其中樹脂和固化劑是最重要的成膜物質。五大類熱塑性和熱固性粉末涂料特點與用途見下表表1五大類熱固性粉末涂料特點與用途

類型特點用途1環(huán)氧防腐性能和機械性能良好、耐化學品和耐水性能優(yōu)異但耐候性差，易失光和泛黃管道、鋼筋、鑄件、電絕緣件以及室內建筑構件2環(huán)氧/聚酯綜合性能，耐熱性能良好靜電吸附性能很好家用電器、金屬構件、建筑內部金屬構件以及金屬家具（消耗量最大、應用最廣）3聚酯/TGIC耐候性極佳，優(yōu)異的耐久性、耐熱性、耐腐蝕性和抗粉化性能，室外建筑構件、汽車零部件、機械及家用電器等。4聚酯/IPDI(聚氨酯）機械性能良好，耐熱性能和耐候性能很好，金屬家具、戶外建筑構件和家用電器等方面。5丙烯酸類耐化學腐蝕性和戶外保光、保色性優(yōu)良，機械性能良好可內用也可外用，汽車罩光面漆樹脂體系固化劑類型環(huán)氧胺或酚類環(huán)氧/羧基官能聚酯聚酯(羧基官能團)TGIC和HAA聚酯(羥基官能團)IPDI丙烯酸樹脂(用甲基丙烯酸縮水甘油酯官能化)十二烷酸、聚酐類、羧基封端聚酯

TGIC:異氰尿酸三縮水甘油酯；HAA：β-羥基烷基酰胺

IPDI：異佛爾酮二異氰酸酯。粉末涂料常用樹脂和固化劑粉末涂料是一種含100%固體份涂料，具有無溶劑、低污染、節(jié)省能源和資源、且涂裝效率高，保護和裝飾綜合性能好等優(yōu)勢，受到世界各國的重視。粉末涂料在世界涂料市場中所占比例越來越大。Howard曾預測2000--2010年世界工業(yè)涂料類型與產品.

2010年電泳涂料、水性涂料、反應型涂料和粉末涂料將成為世界環(huán)保型工業(yè)涂料的四大支柱產品。預示世界工業(yè)涂料將向無污染、環(huán)保型涂料方向發(fā)展。其中省能源、低污染的粉末涂料代表著涂料工業(yè)的發(fā)展方向（四）粉末涂料的發(fā)展2000--2010年世界工業(yè)涂料類型與產品%

涂料類型

2000年2005年2010年低固體分溶劑涂料

30.5

15.0

7.0高固體分涂料

12.0

10.0

8.5電泳涂料

10.0

15.0

17.0水性涂料

16.0

19.0

22.5反應型涂料

15.0

16.5

17.5粉末涂料

12.0

17.0

20.0紫外/電子線固化涂料

4.5

6.5

7.5低溫固化:使粉末涂料能適應于熱敏性材料的涂裝，

更好地與溶劑型涂料接軌;

薄膜化:

可用于厚度為30微米的連續(xù)涂層，以占領更多

的溶劑型涂料市場;

功能化:

主要包括重防腐型、耐高溫型、耐候型、阻燃型、

導電型等被涂物,提供特殊保護和裝飾功能

專用化:

汽車、預涂鋼板等專用粉末涂料;美術型，開

發(fā)無光、高光、高鮮艷性、金屬閃光，以及

遮蓋粗質底材的花紋粉末涂料。未來幾年粉末涂料發(fā)展方向:

此外,研究開發(fā)新型固化劑在聚酯/TGIC粉末涂料中，以HAA(羥基酰胺)，四甲氧甲基甘脲和低環(huán)氧化合物代替有毒的TGIC固化劑。在聚酯/IPDI粉末涂料中，以無封閉劑的新型固化劑代替以已內酰胺作封閉的IPDI固化劑。在環(huán)氧粉末涂料中，開發(fā)新型固化劑和促進劑，如咪唑金屬鉻合物，使粉末涂料向低溫固化和多品種方向發(fā)展。

四、輻射固化涂料1、光固化涂料一般用紫外光作為漆膜固化的能源，它是一種幾乎無溶劑的涂料，它具有節(jié)省能源，減輕空氣污染，固化速度快，占地少，適于自動化流水線涂節(jié)等的特點，特別適用于不能受熱的基材的涂裝，它的應用范圍很廣，發(fā)展很快。輻射固化涂料包括光固化涂料和電子束固化涂料(高能射線)2、光固化涂料中顏料的影響3、光敏涂料中的光引發(fā)劑濃度4、光固化涂料的應用五、特種功能型涂料特種涂料是指具有除防護和裝飾性之外的特殊功能的專用涂料。如：防火涂料、防污涂料、偽裝涂料、