涂料综述.doc

(完整版)涂料综述
认识涂料

摘 要：本文主要是对涂料的概况和品种进行综述，在认识涂料的基础上了解涂料的组成、分类、性能及品种。涂料由成膜物质、溶剂、颜料、助剂组成,其分类根据涂料的形态、施工方法、功能、用途、成膜物质等可以分为多种类型;而涂料的性能主要表现在施工使用性能、涂饰保护性能、装饰性能;另外，我国生产涂料品种千余种，本文主要介绍木材加工和木器家具常用的品种并对我国涂料发展趋势进行分析。
关键字: 涂料 组成 分类 性能 发展
前言
所谓涂料是一类呈流动状态，能在物体表面形成薄层，并随时间与加热以及供给其他能量,能在被涂饰表面牢固粘附固化，形成具有特定性能的连续皮膜的物质。绝大多数涂料为液体状，但最近粉末状涂料已经在使用。涂饰时,液体状涂料为了便于涂饰操作应对其粘度做适当的调整，粉末状涂料应能在空气流的作用下充分流动,因此要求涂料具有适当的粒子度。
现代的涂料正在逐步成为一类多功能性的工程材料，是化学工业中的一个重要行业。新中国成立60年来，伴随着国民经济各行业的发展，作为其配套的涂料工业从一个极不引人注目的小行业逐步发展成为国民经济各领域必不可少的重要行业。经过几代人的顽强拼搏、开拓进取，我国已成为世界第二大涂料生产国和消费国,进入到世界涂料行业发展的主流.
1. 涂料的发展
涂料本身有着悠久的历史。中国是世界上使用天然树脂作为成膜物质的涂料——大漆最早的国家.早期的画家使用的矿物颜,是水的悬浮液或是用水或清蛋白来调配的，这就是最早的水性涂料。从20世纪30年代中期开始,德国开始把聚乙烯醇作为保护胶的聚醋酸乙烯酯乳液作为涂料展色使用.到了50年代,纯丙烯酸酯乳液在欧洲和美国就已经有限售，但是由于价格昂贵，其产量没有太大增加。进入60年代,在所有发展的乳状液中，最为突出的是醋酸乙烯酯—乙烯，醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯共聚物也有所发展，产量有所增加。70年代以来,由于环境保护法的制定和人们环境保护意识的加强，各国限制了有机溶剂及有害物质的排放,从而使油漆的使用受到种种限制，75%的制造油漆的原料来自石油化工，由于西方工业国家的经济危机和第三世界国家调整石油价格所致,在世界范围内，普遍要求节约能源和节约资源。基于上述原因，水性涂料，特别是乳胶漆，作为代油产品越来越引起人们的重视。水性涂料的制备技术进步很快，特别是乳液合成技术进步更快。
70—80 年代作为当代水性涂料的代表——乳胶漆得到了一定的发展，但推广应用却进入了低谷。乳胶漆要和风行全国的内墙涂料进行价格竞争，其结果是身败名裂，甚至被相当部分的建筑商和装饰业所否定，同时风行一时的瓷砖又把外墙乳胶漆的市场夺去了大半.90年代至今，不光乳胶漆的质量性能大大提高，在价格上也慢慢被人们接受。特别是以荷兰、日本为首的多国大型涂料公司进入我国市场,真正揭开了现代水性涂料的新篇章.如今，高性能环保涂料涌现出市场，水性涂料、粉末涂料、高固体粉涂料等是当下涂料的发展趋势，涂料的发展将往几个方面迈进，一是涂料应用自动化，而是向环保型涂料方向发展，，三是增加新的组成成分。
2. 涂料的组成
大多数液体涂料是由固体份和挥发组成.将液体涂料涂于制品表面形成薄膜时，涂料组成的一部分将变成蒸汽挥发到空气中,这部分称为挥发部分，挥发份即为溶剂，其余不挥发的成分容易干结成膜，形成固体漆膜，一般包括成膜物质，着色材料与辅助材料（助剂）三大部分。
2。1成膜物质
成膜物质是液体涂料中决定漆膜性能的主要成分，是一些涂于制品表面能够干结成膜的材料。成膜物质的主要原料早年用的是植物油（桐油、亚麻油、豆油等),近年主要用的是合成树脂(醇酸树脂、聚氨酯、不饱和聚酯等).成膜物质可单独成膜，也可以粘结颜料等共同成膜,因此称固着剂、粘结剂.
2.1。1 植物油
植物油在涂料工业中较为常用，用来制造各种油类加工品、清漆、色漆、油改性树脂以及用作增塑剂等。植物油主要成分为甘油三脂肪酸酯（甘油三酸酯），其分子式简单表示为：

式中RCOO为脂肪酸基，是体现油类性质的主要成分。按分子结构式是否含有双键，又分为饱和与不饱和脂肪酸两大类。碳与碳之间以单键链接,即为饱和脂肪酸，分子中含碳原子以双键结合的,即为不饱和脂肪酸。
植物油成膜干燥原理是：涂料在空气中自然干燥成膜的物理化学过程：含不饱和脂肪酸的植物油，当涂成薄层时，与空气中氧发生氧化聚合反应，形成聚合度不等的高分子，而这种高分子会形成固态胶体薄膜。植物油中不饱和脂肪酸的含量越多，所含的双键数越多，活化能力越强，成膜越快，干燥越好。植物油根据不饱和程度分为干性油、半干性油、不干性油。该分类体现干燥性能。
2。1.2 树脂
树脂是一些非结晶型的固体或半固体的有机物质，分子量一般较大。多数可溶于有机溶剂,一般不溶于水.树脂溶液涂于物体表面，易形成连续的固体薄膜，因此许多树脂可用作涂料成膜物质,并且用树脂制漆比用植物油制漆，能明显地改进漆膜的硬度、光泽、耐水性、耐磨性、干燥性能等，所以近现代涂料工业大量应用树脂(尤其是合成树脂）为主要原料制漆。
涂料用树脂按其来源可分为三类：
（1)天然树脂：来源于自然界动植物，如紫胶虫分泌的虫胶，松鼠松脂蒸馏得到的松香.
(2）人造树脂：是天然高分子化合物加工制得，如棉花经硝酸硝化制得硝化棉。
（3)合成树脂:用各种化工原料经加聚或缩聚等反应合成，如酚醛树脂、醇酸树脂、氨基树脂、聚酯树脂、聚氨树脂等。
2.1。3 溶剂
括烃类溶剂（矿物油精、煤油、汽油、苯、甲苯、二甲苯等）、醇类、醚类、酮类和酯类物质。溶剂和水的主要作用在于使成膜基料分散而形成黏稠液体。它有助于施工和改善涂膜的某些性能.溶剂的作用可以概括为三点:溶剂或稀释成膜物质；增加涂料储存稳定性；改善涂膜的某些性能,如提高涂层的附着力、改善涂层流平性。溶剂选用原则则可以总结为:
(1）溶解力：指溶剂能把成膜物质溶解分散的能力。
（2）挥发速度：指溶剂从涂层中挥发到空气中去的速度。
(3）要根据涂料和涂膜的要求确定.一种涂料可以使用一个溶剂品种,也可以使用多个溶剂品种。
（4）溶剂组分虽然主要作用是将成膜物质变成液态的涂料，但它对涂料的生产、储存、施工和成膜、涂膜的外观和内在的性能都产生重要影响。因此，生产涂料时选择溶剂显得很重要.
溶剂的组分虽然是制备液态涂料所必须，但它在施工成膜以后要挥发掉，造成资源的损失，而且有些带毒性的溶剂在涂料生产和施工中造成环境污染，危害人类健康,这些都是使用溶剂组分带来的严重问题。努力解决这些问题是涂料发展的一个重要方向。
2。1。4颜料
颜料是一种微细的粒状物，不溶于它所分散的介质中，而且颜料的物理性质和化学性质基本上不因分散介质而变化。其作用为：表现出色彩和装饰性；改善涂料的物理化学性能；提高漆膜的机械强度、附着力，防腐性能，耐光性,赋予涂料以特殊性能。
颜料的特性主要表现为颜色、遮盖力、着色力、吸油量。如右表所示：

2.1.4助剂
助剂也称为涂料的辅助材料组分，在配方中用量很少,但能显著改善涂料或涂膜的某一特定性能。不同的涂料需 要使用不同的助剂。按照其作用分类如右表：

3. 涂料的分类
涂料的分类方法很多，通常有以下几种分类方法：
（1）按涂料的形态可分为水性涂料、溶剂性涂料、粉末涂料、高固体分涂料等
(2）按施工方法可分为刷涂涂料、喷涂涂料、辊涂涂料、浸涂涂料、电泳涂料；
（3)按功能可分为铁装饰涂料、防腐涂料、导电涂料、防锈涂料、耐高温涂料、隔热涂料、防火涂料、防水涂料等
（4）按用途可分为建筑涂料、汽车涂料、飞机涂料、家电涂料、木器涂料、桥梁涂料、塑料涂料、纸张涂料、船舶涂料等。
(5）按成膜物质分（天然树脂类漆、酚醛类漆、醇酸类漆、氨基类漆、硝基类漆、环氧类漆、氯化橡胶类漆、丙烯酸类漆、聚氨酯类漆、有机硅树脂类漆等）
4. 涂料的性能
涂料的性能分为施工使用性能、涂饰保护性能、装饰性能。施工性能主要包括：颜色与透明度、粘度与固体份高含量、干燥时间；涂饰保护性能主要包括：附着力、硬度、柔软性、耐液、寒性；装饰性能则包括：光泽与保光性、色泽与保色、清漆透明度。
5. 涂料的品种
（1） 油性漆
又称油脂漆.以干性油为主要成膜物质的一类涂料，主要有清油，厚漆,油性调合漆、油性防锈漆和腻子、油灰等。所用油脂主要是桐油、亚麻油、梓油、豆油、葵花籽油、鱼油等，其特点是易于生产、价格低廉、涂刷性好、涂膜柔韧，渗透性好。缺点是干燥慢，涂膜物化性能较差，现大多已被性能优良的合成树脂漆所取代。
其特点为:油性漆含有强烈的刺激性气味，气体中含有大量的有害物质，伤害人体健康，一般使用后1-2月，强刺激性气味挥发至基本无味，但大量有害气体仍会缓释挥发10-15年。
（2） 天然树脂漆
天然树脂漆（natural resin paint）是以干性油与天然树脂经过热炼后，加入有机溶剂、颜料、催干剂等制成的.包括松香及其衍生物的涂料、大漆、沥 青树脂涂料等。其特点是施工方便，原料易得,制造容易，成本低廉，但耐久性差，主要用于质量要求不高的木器家具、民用建筑和金属制品的涂覆.
天然树脂漆含油度及性能：在漆料中，油与树脂的配比也很重要，漆料含油多少对漆膜的性能有较大影 响。当树脂与油的比例在1：2以下时，叫短油度漆，其特点是漆膜干燥快、光泽好、坚硬耐磨，但耐侯性不好,只适合于室内涂饰。树脂与油的比例在 1：3以上时称长油度漆,其特点是漆膜较软,柔韧性、光泽好，耐侯性有所改进，漆膜干燥要慢些,适宜室外使用。树脂与油的比在1：2-1：3时称中油度漆，其性能介于前两者之间，室内外均可用.
（3） 醇酸树脂漆
以多元醇、多元酸和干性植物油制成的醇酸树脂为主要成膜物质的一类涂料称为醇酸树脂漆。此类漆施工性能好,能常温干燥成膜,涂膜光亮丰满、附着力强、柔韧、坚固且不易老化。另外，还可利用醇酸树脂与其他树脂混溶性好的特点，拼配成多种各具特色的涂料产品，以满足不同需要.广泛用于建筑、桥梁、船舶、车辆、仪器、仪表等的涂饰。
(4）硝基漆
硝基漆，是比较常见的木器及装修用涂料。硝基漆的主要成膜物是以硝化棉为主,配合醇酸树脂、改性松香树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂等软硬树脂共同组成。
硝基漆是比较常见的木器及装修用涂料。硝基漆的主要成膜物是以硝化棉为主，配合醇酸树脂、改性松香树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂等软硬树脂共同组成。一般还需要添加邻苯二甲酸二丁酯、二辛酯、氧化蓖麻油等增塑剂。溶剂主要有酯类、酮类、醇醚类等真溶剂,醇类等助溶剂、以及苯类等稀释剂.硝基漆主要用于木器及家具的涂装、家庭装修、一般装饰涂装、金属涂装、一般水泥涂装等方面。
（5） PU漆
PU漆是所有聚氨酯涂料的统称，它的成膜方式为自然成膜,无须特殊工艺.其特点为:
a）化学性干燥，按配比操作.
b)综合性能好；硬度好、丰满度好、附着力好、耐久性好、手感好。漆膜较薄不是很硬；但其附着力特别好(就连柚木含油量那么高的木材都可以，其它更不用说）;其光泽均称，看上去不是很亮，可以很好的显示地板的纺理和色泽。
c)配好后有一定的使用期限。
d)PU漆目前普遍被工业和建筑使用，所以技术成熟，色系多,容易达到喷涂要求。但由于对人体有害，所以对喷漆房、烤漆房的要求较高，并同时需要加以人体防护措施.
（6） PE漆
PE漆，即不饱和聚酯漆，由主剂、促进剂、引发剂三者相互调合进行聚合架桥反应而固化，其溶剂为苯乙烯，成膜时参与反应。与溶剂型木器漆相比,PE漆的优点是具有“100%的反应能力”,这意味着液态组成物能在引发剂的作用下，没有副产物释放出来而能全部转变为固态聚合物.而溶剂漆却需要大量溶剂挥发后,才能形成漆膜，这样的漆膜并不象树脂固化成型那样坚硬，且溶剂的挥发造成了一定的环境污染，和给施工人员也带来了健康的损害。
6. 涂料发展趋势
当今涂料品种越来越多，应用范围越来越广。我国目前涂料年产量约为200万吨以上，其中工业涂料占60％，近年内需求量以3。4％的年平均速度增长。
目前应用涂料最广泛的航空、造船、车辆、机械、电子工业等领域发展迅速，对涂料产品不断提出新的更高的要求。
当下涂料的研究方向:一是涂料应用自动化，所提供的产品施工简便和安全，特别是产品涂料要自动化;二是向环保型涂料方向发展；三是增加新的组成成分,使涂料在涂覆后发生新的化学变化而构成涂膜。当下，极具发展市场与竞争力的发展趋势涂料：水性涂料、粉末涂料、高固体份涂料、光固化涂料、防污涂料、防腐涂料、阴极电泳涂料、涂料辅料等。
7. 结论
涂料在日产和工业中应用广泛,已经给人们的生活增添了多彩的活力，同时也推动了国民经济和生产技术的迅猛发展，作为化工学子，我们很有必要关注和了解涂料及其行业发展的动态,从中了解涂料的基础知识及其生产技术，并拓宽自己对涂料行业发展情况的认识，这对提高自身专业知识和专业领域认识具有很大的帮助，通过《胶黏剂和涂料》的自我学习，我对涂料及其行业发展有了较为深刻的了解，加上这学期以来的课程学习,总体来说，收益匪浅。
参考文献
［1] 顾继有.胶黏剂和涂料.中国林业出版社.1999(5）：277-325.
［2］ 孔志元。中国水性涂料的现状及发展。涂料技术与文献。2008：10-13.
[3] 国内涂料市场发展现状与趋势。全球化工GMT。2016.
[4] 涂料的组成及分类.精诚涂料绿色建材。2015.