1、第二章 涂料的組成及各組成的作用,2.1 涂料的結構組成概述 2.2 成膜物質的組成、特性及作用 2.3 顏填料的組成、特性及作用 2.4 溶劑的組成、特性及作用 2.5 助劑的組成、特性及作用,環(huán)氧樹脂的特性指標 環(huán)氧值A：每100g環(huán)氧樹脂中含有環(huán)氧基的物質的量 例：兩端為環(huán)氧基封端的BPA環(huán)氧樹脂，分子量為340，則A值為多少？,環(huán)氧指數(shù)B：每1kg環(huán)氧樹脂中所含環(huán)氧基物質的量，B=10A 環(huán)氧當量C (EEW，epoxy equivalent per weight)：含有1mol環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂的質量(g/mol)。環(huán)氧樹脂的分子量愈大，環(huán)氧當量愈大。,羥基值F：每100g環(huán)氧樹脂中所

2、含羥基物質的物質的量。 如分子量為1000的BPA環(huán)氧樹脂，含有4個羥基，則羥基值F為： 羥基當量H ：含有1mol羥基的環(huán)氧樹脂的質量(g/mol)。,酯化當量E：酯化1mol單羧基所需環(huán)氧樹脂的質量 (g/mol)。 環(huán)氧樹脂中，羥基和環(huán)氧基都能與羧基生成酯，并且一個環(huán)氧基可與兩個羧基反應，所以酯化當量可表示為：,環(huán)氧樹脂結構與性能的關系 環(huán)氧樹脂中有許多羥基及醚鍵，能與基材相互作用，因而對金屬有極好的粘結力，并對陶瓷、玻璃、混凝土、木材等極性基材均有優(yōu)良的附著力，俗稱萬能膠。 結構中不含有不飽和鍵，交聯(lián)間距長，體積收縮率小。 環(huán)氧樹脂中僅有羥基及醚鍵，沒有酯基，因而耐堿性好。,固化后呈三

3、維網(wǎng)狀結構，因此其耐油類浸漬性能優(yōu)良。 與熱固性酚醛樹脂涂料相比較，環(huán)氧樹脂內含芳烴，質堅硬，醚鍵便于分子鏈內旋轉，環(huán)氧樹脂交聯(lián)間距長，具有一定的韌性。 酚醛樹脂因其交聯(lián)間距比環(huán)氧樹脂短，很脆。,與不同樹脂間相互配合，可制成多種涂料： 含有環(huán)氧基，可與活潑氫(酚醛樹脂、氨基樹脂、聚酰胺樹脂等)加成； 含有羥基，可與酯基(聚酯樹脂、異氰酸酯)等交換或聚加成。 雙酚A環(huán)氧樹脂結構中因為含有芳香醚鍵，其-H易被氧化發(fā)生降解，因而戶外耐候性差：,環(huán)氧樹脂固化性能 環(huán)氧樹脂被活潑氫物質加成，進行固化。 活潑氫物質包括： R-N-H：多元胺、聚酰胺樹脂、氨基樹脂。 R-O-H：多元酸、多元酚、酚醛樹脂。

4、R-S-H：多元硫醇。 環(huán)氧樹脂、固化劑(活潑氫)每分子含有2活性中心，交聯(lián)固化成3D網(wǎng)絡，形成熱固性的高分子涂膜。,與胺類固化劑的交聯(lián)反應 環(huán)氧樹脂在常溫下與多元胺反應固化，固化速度快，粘度低。 反應過程：伯胺與環(huán)氧基反應生成仲胺，仲胺與環(huán)氧基反應變成叔胺，叔胺與環(huán)氧基反應生成四價季銨鹽化合物，進而生成高分子涂膜。,多元胺固化特點 優(yōu)點 活性高、固化快 不足 放熱量大、施工時限短； 濕度較大時，漆膜泛白，橘皮、皺孔； 具有刺激性、臭味； 對策：以胺與少量液態(tài)樹脂加成物、或聚酰胺作固化劑，降低毒性，提高貯存穩(wěn)定性。,胺的反應活性： 伯胺仲胺叔胺； 正丁胺二乙胺二正丙胺二正丁胺二異戊胺乙苯胺正丙

5、苯胺正丁苯胺,脂肪胺的活性高于芳香胺。 胺固化劑的用量一般為4-5%。 弱酸、多元醇以及取代醇可以促進固化反應。 馬來酸、鄰苯二甲酸、低分子量酮、酯等傾向于抑制該固化反應。 如工業(yè)固化促進劑 2,4,6-三(N,N-二甲基胺亞甲基)苯酚：,堿、酸催化固化機理,與多元酸及其酸酐的反應 多元酸及其酸酐是第二類常用的環(huán)氧樹脂固化劑。 如鄰苯二甲酸酐，在加熱條件下首先和環(huán)氧樹脂中的羥基反應生成單酯 酸或堿做催化劑，可以加速酸酐的固化反應，常用的催化劑有KOH、叔胺、季銨鹽、有機堿以及質子酸等。,與多元硫醇化合物的固化反應 早期認為，硫醇化合物作固化劑時沒有胺類化合物活波，環(huán)氧樹脂固化時需要烘烤，后來發(fā)

6、現(xiàn)，在適當?shù)拇呋瘎┐嬖谙拢虼嫉墓袒磻芸臁?尤其是三級胺作用下，環(huán)氧樹脂/硫醇的固化反應很快； 比環(huán)氧樹脂/胺的固化反應快幾倍，在低溫下尤其如此。,與酚醛樹脂的固化反應 酚醛樹脂固化環(huán)氧樹脂具有極好的粘結性、韌性、耐溶劑性、耐酸堿性和耐化學藥品性。是環(huán)氧樹脂涂料中耐腐蝕性最好的一種。 固化反應要在高溫下進行，此樹脂會有游離酚醛，污染環(huán)境。,環(huán)氧樹脂固化 要選分子量高的樹脂，含羥基多的樹脂，羥基官能度較大，固化速度快。 高分子量環(huán)氧樹脂具有較長的分子鏈，可提高涂膜的彈性。,環(huán)氧樹脂在涂料中的應用,工業(yè)保護、維修 低溫固化環(huán)氧樹脂用于大型結構的保護和防腐（此時不便進行高溫固化） 固化時間242

7、7h； 漆膜厚度150200微米； 含有35%45%的顏料、防腐劑,容器涂料 高分子量環(huán)氧樹脂用作食品罐頭內壁涂料，固化劑采用酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺樹脂等。 分子量為1300016000，濕粘結力較好； 環(huán)氧值3.55，粘接力較好； 20%30%高分子組分(31000)與低分子組分(9500)復合，粘接性較好； 加入磷酸酯形成強氫鍵，提高柔韌性、防腐性、粘結性； 引入烷基鏈、烷氧基(醚鍵)鏈，降低Tg。,重涂料固態(tài)環(huán)氧樹脂或其混合物溶解于丙酮/乙醇/芳烴混合溶劑中形成的涂料； 一般以酰胺作固化劑； 高耐溶劑、耐油產(chǎn)品以胺、胺加成物為固化劑； 耐堿、耐溶劑，硬度、強度高，用于貯存設備內涂層

8、。,民用涂料雙組份環(huán)氧樹脂（AB膠） 主劑（B）：環(huán)氧樹脂，溶劑、助劑、填充劑、顏料。 固化劑（A）：聚酰胺。 適用于： 鋁板、鍍鋅板、合金鋼板、鐵板設備及特殊材質表面的保護； 地板、墻面、家電、泳池等。 環(huán)氧樹脂分子量 900,醇酸樹脂 醇酸樹脂是一種合成的聚合物，是聚酯的一種。 可通過聚合物中組分的調節(jié)制備出性能優(yōu)良的適用于表面涂層的樹脂。 制備：醇酸樹脂是由多元醇、多元酸及脂肪酸為主要成分，通過縮聚反應進行酯化制備的。,X：羥基OH，烷氧基OR，羧烷基OCOR，(酰)氯； Y：醇堿金屬陰離子RO-，醇ROH，氨RNH，羧酸COO-；,主要用作涂料、油漆，在金屬防護、家具、車輛、建筑等方面

9、有廣泛應用，也可用作漆包線的絕緣層，制成油墨大量應用于印刷工業(yè)，此外也用于制造模壓塑料 干性醇酸樹脂可在空氣中固化；非干性醇酸樹脂則要與氨基樹脂混合，經(jīng)加熱才能固化 固化成膜后，有光澤和韌性，附著力強，并具有良好的耐磨性、耐候性和絕緣性等。,醇酸樹脂原料組成： 多元醇：甘油、季戊四醇、山梨醇、三羧甲基丙烷及各種二甘醇。 多元酸：鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、己二酸、馬來酸等。 一元酸：主要是桐油、亞麻油、豆油等植物油中所含旳酸，也可以是苯甲酸、合成脂肪酸。,油度：對于油性樹脂漆，油度以每1重量份硬樹脂中所含油的重量份數(shù)來表示，但美國以100磅硬樹脂中所含油的加侖數(shù)來表示。 對于醇酸樹脂，油度以樹脂固

10、體中所含油(脂肪酸)的重量百分數(shù)來表示，即： 油度(%)=油用量/樹脂理論產(chǎn)量100%。,W0：植物油的用量； WR：醇酸樹脂理論產(chǎn)量； WA2、WG：分別為苯酐和甘油的用量； WA、WH2O：分別為高級脂肪酸和水的理論生成量。 短油度 中油度 長油度醇酸樹脂 3343 4359 5984,常見的飽和脂肪酸： 1、月桂酸（十二酸）； 2、豆蔻酸（十四酸）； 3、軟脂酸（十六酸）； 4、硬脂酸（十八酸）。,常見的不飽和脂肪酸： 1、油酸（十八碳烯9酸）； 2、亞油酸（十八碳二烯9，12酸）； 3、亞麻酸（十八碳三烯9，12，15酸）； 4、桐油酸（十八碳三烯9，11，13酸）； 5、蓖麻油酸（1

11、2羥基十八碳烯9酸）。,油度主要應用于醇酸樹脂 醇酸樹脂按含油多少分為短、中、長三種油度: 短油度多顯示樹脂的性能，長油度多顯示出油的特點; 油度的意義： 表示醇酸樹脂中弱極性結構的含量 ：長鏈脂肪酸相對于聚酯結構極性較弱； 表示醇酸樹脂中柔性成分的含量 ：長鏈脂肪酸殘基是柔性鏈段 , 而苯酐聚酯是剛性鏈段 ；,合成方法： 直接酯化、酯交換、酸酐法（具有商業(yè)價值） 酰氯法 直接酯化法：同一分子或不同分子的羧酸與羥基之間的反應 機理：羧酸不電離（自催化作用）,酯交換法（催化劑為電負性在1.01.7之間的金屬鹽：Ca、Mn、Zn、Cd、Pb、Sb、Co） 第一步：二元酯與過量的二元醇發(fā)生酯交換 第

12、二步：產(chǎn)物進一步縮聚（較高溫度、真空）,酸酐法 酸酐與醇進行酯化反應：,醇酸樹脂合成： 醇解法、酸解法、脂肪酸法。 醇解法：將油先與甘油進行醇解，形成甘油的不完全脂肪酸酯，再與苯酐酯化制備醇酸樹脂。 醇解法優(yōu)點：工藝簡單、易操作、腐蝕小、成本低。 醇酸樹脂的工藝過程：溶劑法、熔融法。 溶劑法優(yōu)點：提高酯化速度、降低反應溫度和改善產(chǎn)品質量。 結論：醇酸樹脂工業(yè)生產(chǎn)以醇解法和溶劑法為主。,檢驗指標：外觀、 粘度、酸值、固含量等 固含量：指涂料含有的不揮發(fā)物的量。,溶劑,油、多元醇,多元酸、二甲苯,醇解,聚酯化,兌稀,過濾,儲槽,檢驗,溶劑法醇解生產(chǎn)工藝流程：,醇酸樹脂的配方設計,1、凝膠點（Pc）

13、及工作常數(shù)（K）,Pc：凝膠點時的臨界反應程度； K為醇酸樹脂常數(shù)，簡稱工作常數(shù)，一般 K 值在 1 附近，過大，醇酸樹脂分子量小，過小，樹脂易提前凝膠化。,樹脂理論產(chǎn)量：等于苯二甲酸酐用量、甘油(或其他多元醇)用量、脂肪酸(或油)用量之和減去酯化時產(chǎn)生的水量。 則油量可由下列公式計算： 以 r 表示多元醇與苯二甲酸酐的比值，根據(jù)醇酸樹脂常數(shù)計算公式，有：,油當量數(shù),苯二甲酸酐當量數(shù),醇酐比,多元醇官能度,令配方中苯酐為1mol，即eA2=2，則有： 當多元醇為甘油時，如果K=1，則： 當多元醇為季戊四醇時，如果K=1，則：,例：以豆油脂肪酸、季戊四醇、苯酐為原料，設計一種長油度慢干漆、油度為62%的醇酸樹脂配方，要求K=1，并計算樹脂產(chǎn)量、理論出水量，作出樹脂配方表。已知季戊四醇當量為34.5，苯酐酸當量74，不飽和脂肪酸當量為280，