涂料及黏合剂.doc

涂料及黏合剂
Paints and Adhesives
涂料与黏合剂的异同点
l 作用
涂料的主要作用是对被涂物体表面起保护和装饰作用。
黏合剂的主要作用是将两种或两种以上同质或异质的材料连接在一起，固化后具有足够强度的物质。
涂料与黏合剂的异同点
l 配方组分
涂料主成分大多是以高分子树脂为基础的成膜物质；其次是起装饰效果的颜料；助剂包括固化剂、催干剂、流平剂及表面活性剂。
涂料与黏合剂的异同点
l 配方组分
胶黏剂的主成分大多是以高分子树脂为基础的胶接力强大的粘合物质。它基本不含颜料；也有溶剂或水；助剂以固化剂、偶联剂为主而不需要催干剂、流平剂等。
涂料与黏合剂的异同点
l 性能
涂料性能主要要求粘附力好、成膜均匀并有一定的韧性和硬度，其次还要求有流平性、遮盖力、透明度、光泽、颜色、耐磨性、耐老化、耐霉菌等性能的要求。
涂料与黏合剂的异同点
l 性能
胶黏剂则以胶合强度、韧性、固化速度、耐热性、耐寒性、耐水性、耐溶剂性及可靠性等性能要求为主。
涂料与黏合剂的异同点
l 表面处理
为提高涂膜的粘附力和胶黏剂的粘合力，均需要对被涂底材或被粘物表面进行表面处理，处理方法亦大致相同。
第一章 涂 料
学习目标
二、了解涂料的分类
第一节 涂料的组成与作用
涂料的定义：
一、涂料的组成
1.成膜物
是使涂料牢固附着在被涂物表面上形成连续薄膜的主要物质，是构成涂料的基础，决定着涂料的基本特性。
植物油
• 植物油的主要成分为甘油三脂肪酸酯。
• 植物油中不饱和脂肪酸的含量越多，不饱和脂肪酸中所含双键数越多，活化能力越强，成膜就越快，干性越好。
• 根据植物油所含不饱和酸的双键数量可分为干性油、半干性油与不干性油三类。
干性油
• 分子中平均双键数6个以上，碘值在140g以上。
• 这类油具有较好的干燥性能，干后的涂膜不软化。
• 如桐油、梓油、亚麻油、苏籽油等。
半干性油
• 分子中平均双键数在4～6个之间，
• 碘值在100～140g以上。
• 干燥成膜速度较干性油慢 。
• 如豆油、葵花油、棉子油等。
不干性油
• 分子中平均双键数在4个以下，碘值在100g以下。
• 这类油在空气中不能自行干燥，因此不能直接作成膜物质，一般用于制造合成树脂及增塑剂，如蓖麻油、椰子油等。有的不干性油可经化学改性而转变成干性油，如蓖麻油可经脱水而转变成干性油，即脱水蓖麻油。
树脂
• 树脂包括天然树脂、人造树脂与合成树脂等。
• 天然树脂有松香、沥青、阿拉伯树胶等。
• 人造树脂是对天然高分子化合物加工制得的，如硝化纤维素、醋酸纤维素、各种松香衍生物等。
由植物油、天然树脂和人造树脂调配的涂料，施工性能和应用性能均有局限性，只能作低档涂料使用。
• 合成树脂相对分子质量低，赋予涂料良好的涂布性能。转化型涂料树脂可以通过交联固化形成更高相对分子质量而赋予良好的应用性能。
• 由于合成树脂结构的多样性，可满足不同施工和应用要求。合成树脂可引入羟基、羧基、氨基、环氧基、异氰酸酯基及不饱和基团，改善涂膜交联固化性能；合成树脂之间基本都有很好的相容性，可增强涂膜某方面的应用性能。
• 合成树脂本身具有良好的性能，有更广阔的应用领域。
• 适于作为涂料的合成树脂，应具有如下性能：
（1）易于涂饰；
（2）干燥速度快；
（3）尽可能减少涂饰次数，并能形成所要求的涂膜；
（4）与基材附着性好，并且涂膜坚韧；
（5）对颜料的分散性好，涂料的贮存稳定性好；
（6）涂膜光泽性好，鲜明，保色性好；
（7）耐久性、耐候性优良，不易受污染；
（8）耐水性、耐药品性好。
2.有机溶剂和水
作为分散介质，使成膜物分散而形成粘稠液体，调整体系粘度，使涂料粘度适合贮存和施工应用。
选用原则
（1）赋予涂料适当的黏度；
（2）有一定的挥发速度，与涂膜的干燥性相适宜；
（3）能增加涂料对物体表面的润湿性，赋予涂膜良好的附着力；
（4）考虑安全性和经济性。
溶解能力
溶剂对聚合物的溶解，有以下判断标准：
根据△δ =∣δ1- δ2∣，一般分为三个等级：
△δ ＞2.5，耐溶剂；
△δ = 1.7～2.5，有轻微溶胀作用；
△δ ＜ 1.7，不耐溶剂。
作为涂料用溶剂，常以△δ ＜ 1作为良溶剂判断标准。
混合溶剂
现代涂料用合成树脂的溶度参数多数在δ=9～11范围内，酯、酮类溶剂是它们的良溶剂，但价格较贵。
醇类溶剂δ＞12，有一定的助溶作用，为溶剂。
非极性烃类溶剂δ＜ 9，为不良溶剂，但成本较低。
若将多种溶剂混合，混合溶剂的溶度参数可按下式
计算：
利用这个加和公式，可以将δ值很大的助溶剂与δ值较小的廉价烃类溶剂混合，使混合溶剂的溶
度参数落在δ= 9～11范围内。该混合溶剂是合成树脂的良好稀释剂。
溶剂挥发性
溶剂挥发速度决定着涂层的干燥速度。影响涂膜的形成质量。挥发速度太快，涂料流平性差；挥发速度太慢，易产生流挂。
E =
相对挥发速率也可以用一定时间内挥发的体积（Ev）或质量（Ew）相对比率表示。
以醋酸丁酯的Ev等于100作为参考标准，常用溶剂的挥发速率如下表所示。
常用溶剂的挥发速率（25℃ ）
溶剂挥发速率受溶剂分子本身特性及环境条件的影响。
沸点低的溶剂挥发性高。
溶剂挥发难易程度与分子间作用力有关，分子小的易挥发；极性溶剂较难挥发；醇类溶剂挥发慢。
提高环境空气流速，将提高溶剂的挥发速率。
溶剂品种
烃类溶剂
烃类溶剂分脂肪烃和芳香烃两大类。
脂肪烃主要是200号溶剂汽油，俗称松香水 。毒性较小，不溶于合成树脂。

芳烃溶剂有二甲苯、甲苯、苯等。
溶解性比脂肪烃大。苯的闪点低，挥发快，安全性差，使用较少。
甲苯和二甲苯广泛用作合成树脂漆的稀释剂，甲苯的溶解力、挥发性及毒性均大于二甲苯。
在挥发性涂料中，要求有较快的挥发性和较好的溶解力，甲苯用量较多；在热喷涂用热塑性漆和烘漆中，多选用挥发速度适中的二甲苯。
萜烯溶剂
此类溶剂为松节油，沸点140～200℃，挥发性适中，对天然树脂和油类的溶解力大于松香水，小于苯类 。
该类溶剂含有双键，能促进涂膜干燥。
沸点在195～220℃的叫松油，含大量萜烯醇，溶解力强，挥发慢，有流平作用。
醇类溶剂
主要有乙醇和丁醇。
乙醇多用作乙基纤维素、聚乙烯醇缩丁醛及醇溶性酚醛树脂的溶剂。
丁醇挥发性较慢，溶解力不如乙醇，是氨基树脂的良溶剂。
醇类溶剂对含有亲核基团的树脂有溶剂化作用，即氢键作用。它们对大多数合成树脂没有单独溶解性，但具有潜在溶解力，称为助溶剂。
酯类溶剂
各类溶剂中溶解力较强的一类，常用的为醋酸酯类。
醋酸乙酯溶解力强，挥发快，为高极性溶剂；
醋酸丁酯溶解力强，挥发速度适中 ；
醋酸戊酯溶解力强，挥发速度较慢 。
酮类溶剂
对合成树脂的溶解力很强，与酯类溶剂常合称为强溶剂，常用的有丙酮、甲乙酮、环己酮等。
丙酮、甲乙酮挥发性大；环己酮挥发性最
慢，常用于改善流平性。
3、颜料和填料
• 根据颜料在涂料中的不同作用，可分为防锈颜料、体质颜料和着色颜料等三大类。
• 防锈颜料和体质颜料基本上是无机的，着色颜料中，有机颜料拥有更多的优点而得到较多应用。
颜料的特性
• 遮盖力：是指色漆涂膜中的颜料能够遮盖被涂饰表面，使其不露底色的能力。遮盖力对制造色漆是个重要的经济指标，选用遮盖力强的颜料，使色漆中颜料用量虽少，却可达到覆盖底层的能力。
• 它的数值是单位面积物体表面的底色被完全遮盖时所需颜料质量。（g/m2）
颜料遮盖力与下列因素有关：
• 颜料的吸光性：颜料的吸光能力强，遮盖力就高。
• 如炭黑，入射光几乎能全部被吸收。用很少量颜料就能遮盖住底色。
• 颜料与基料的折射率差别：如果颜料的折射率大于基料，遮盖力好。（树脂的折射率均小于1.55）
• 无机颜料的折射率大，如钛白（2.72）、铁红（3.6），遮盖力好。
• 着色力：是某种颜料和另一种颜料混合后形成颜色强弱的能力。着色力是控制颜料质量的一个重要指标。决定颜料着色力的主要因素是颜料的分散度。分散得越好，着色力越强。色漆的着色力随着漆的研磨细度增大而增强。
• 着色力与遮盖力没有直接关系。
• 例如透明颜料着色力很强，但遮盖力却很低。
• 吸油量:100g颜料，逐滴加入精制亚麻油，并用刮刀仔细压研至颜料由松散状态正好转变成团状粘联体时油的质量，为该颜料的吸油量。
• 另一种测量方法是在烧杯中，用玻璃棒搅拌到能挂在玻璃棒上往下滴的糊状的耗油量作为吸油量。
• 油除了用于填充颜料粒子间隙外，还在颗粒表面形成一层吸附层。
体质颜料
• 指那些不具有着色力与遮盖力的无色粉状物质。
• 不能给漆膜添加色彩，能改善涂料的流动性及涂膜的物理力学性能，可降低涂料的成本，故又称填料。
• 常用的品种有碳酸钙与滑石粉等。
• 碳酸钙（CaCO3）：重质碳酸钙和轻质碳酸钙。
• 重质碳酸钙（大白粉）：天然石灰石粉末，细度和颜色不如轻质碳酸钙。
• 轻质碳酸钙（沉淀碳酸钙）：由人工加工制成。质量纯、颗粒细、体质轻，遮盖力和着色力也高。
• 滑石粉（3MgO ·4SiO2 ·H2O）：天然水合硅酸镁矿粉。
• 系天然矿石经加工磨细而得，质地轻而滑腻，能防止颜料的沉降，可用在底漆和面漆中增加防护性、耐磨性。可作消光剂。
• 着色颜料
• 具有一定着色力与遮盖力，在色漆中主要起着色与遮盖作用的一些颜料。
• 白色颜料
• 钛白粉（TiO2）：由于高折射率，是白色颜料中着色力与遮盖力最强的一种，白度纯白，具有很高的着色力与遮盖力，
• 锌钡白（ZnS·BaSO4 ）：又称立德粉，是硫化锌和硫酸钡的混合物，折射率约为2，遮盖力仅次于钛白粉，但耐酸与耐光性差，多用于室内。
黑色颜料
• 炭黑：炭黑的主要成分是碳，由碳氢化合物经高度炭化而制成。是最细、着色力与遮盖力最好的颜料。耐光性，对酸、碱等化学药品及高温作用都很稳定，吸油量较高。
• 铁黑（Fe3O4）：带有永久磁性，遮盖力和着色力均良好。
• 红色颜料
• 氧化铁红（Fe2O3） ：也称铁红。天然氧化铁红颜色为橘红至深棕色，多用于廉价涂料作着色剂。合成氧化铁红纯度高，着色力很高，应用广泛。铁红耐热、耐碱性好，不耐强酸。能吸收紫外线，赋予涂膜良好耐光性，遮盖力仅次于炭黑。
• 甲苯胺红：偶氮类有机颜料。色泽鲜艳，遮盖力好。
• 耐光、耐水、耐油性好，易溶于芳烃溶剂，耐溶剂性差
• 黄色颜料
• 铅铬黄（PbCrO4）：也称铬黄，其主要成分是铬酸铅，颜色因制造条件与成分之不同介于柠檬色与深黄色之间。铬黄具有较高的遮盖力、着色力，遇H2S气体颜色会变暗。是底漆、面漆应用较多的一种黄色颜料。
4.助剂
助剂是原料的辅助材料。如：催干剂、流平剂、防结皮剂、防沉剂、抗老化剂、防霉剂、固化剂、增塑剂等。这些物质一般不能成膜，但对基料形成涂膜的过程与耐久性起着相当重要的作用。
二、涂料的作用
1、保护作用
2.装饰作用
3.标志作用
4.特殊作用
如输油管内壁防结蜡涂料 、船底防污涂料 、示温涂料 、“烧蚀涂料” 、伪装涂料、防辐照涂料等。

• 第二节 涂料的分类
• 一、涂料的分类方法
• 一、涂料的分类方法
• 一、涂料的分类方法
• 二、涂料的命名及编号原则
• 二、涂料的命名及编号原则
• 第四节 涂料工业的特点和发展趋势
• 所谓涂料工业就是以油脂、天然树脂、合成树脂、颜料、填料、溶剂和助剂为基本原料，生产各种产品并提供其应用的工业。其实质包括了涂料制造和涂料施工应用两大部分。
• 一、特点
• ☆广泛性和专用性
• 二、发展趋势
• 世界涂料工业发展，正在本着力求符合“4E”原则的方向发展，即
• 1.涂料工业的行业发展趋势
• 企业向专业化、规模化、集团化方向发展
• 2.涂料工业的技术发展趋势
• 目前涂料研究的方向
• ☆ 涂料应用的自动化
• 三、技术发展趋势分述
• 1、水性涂料
• 2、粉末涂料
3、高固体分涂料
4、光固化涂料
和传统涂料固化技术相比，辐射固化具有节能、无污染、高效、适用于热敏基材、性能优异、采用设备小等优点。
5、防腐涂料
6、建筑涂料技术
1、发展趋势
7、汽车涂料
☆ 需求量大
8、特种涂料
9、涂装技术与工艺
10、其它有关方面的发展趋势