精细化工工艺学课程论文

1、精细化工工艺学课程论文 论文题目： 涂料的生产及发展前景 课程名称 精细化工品工艺学 学 院 轻工化工学院 专业班级 化学工程与工艺（卓越一班） 学 号 3113002040 姓 名 徐勤飞 联系方式任课教师 郭清泉 摘要 涂料是一种流动状态或者粉末状态的有机物质，将它涂覆在物质的表面，可以得到一层致密坚韧的涂膜，对材料起到装饰、保护、标志或其他特殊功能等作用。本文主要从涂料的定义、制备方法、特性、发展前景等方面简要的介绍了关于涂料一些知识。一、涂料的定义涂料是应用于物体表面而能结成坚韧保护的物料的总称，多数是含有或者不含颜料的粘液。通常叫油漆。石油化工和有机合成工业

2、的发展，为涂料工业提供了新的材料来源，使许多新型涂料不再使用植物油脂，“油漆”这个名词就显得不够贴切，而代之以“涂料”这个新名词。因此，可以对涂料下个定义：涂料是一种可借特定的施工方法涂覆在物体表面上，经固化形成连续性涂膜的材料，通过它可以对被涂物体进行保护、装饰和其他特殊的作用。二、涂料的组成、分类与特性涂料是由成膜物质、溶剂、颜料、填料和其他助剂组成，成膜物质是天然树脂或合成树脂，对涂膜的性能起着极为关键的作用。溶剂的作用是稀释涂料，使涂料成为均匀的分散体系，当溶剂挥发时，得到结构致密的涂膜。涂料的分类：涂料的品种繁多，国内已有近千种。重要的涂料有溶剂型涂料和水性涂料。溶剂型涂料的成分有颜

3、料、高聚物和溶于溶剂的添加剂。溶剂有利于薄膜的生成，当溶剂挥发时，高聚物就互相结合，从而生成平滑连续的薄膜。水性涂料包括水性树酯涂料、水性乳化性涂料和水性悬浮性涂料三类。涂料如果按成膜物质分类，可以分为天然树脂涂料和合成树脂涂料两大类。涂料一般是由成膜物质、溶剂、颜填料和其他助剂组成。成膜物质分为天然树脂或者合成树脂，对涂膜的性起关键作用。溶剂的作用是稀释涂料的不挥发成分，使成膜固化过程中，溶剂挥发后得到结构致密的涂膜。天然树脂涂料是以干性植物油与天然树脂为主要成膜物质，通常称为油基树脂涂料。这类涂料有油脂涂料、天然树脂涂料、酚醛油树脂涂料、沥青涂料。由于这类涂料成本低，原料易得，现国内仍有较

4、大市场。合成树脂涂料是以合成树脂为成膜物质，为了适应不同的应用，经人工合成的涂料这类涂料共有13种，包括：醇树脂涂料、氨基树脂涂料、硝基涂料、纤维素涂料、过氯乙烯涂料、乙烯树脂涂料、丙烯酸树脂涂料、聚氨酯树脂涂料、环氧树脂涂料、聚氨基甲酸酯树脂涂料、元素有机涂料、橡胶涂料及其他涂料。这类涂料性能优良，正在逐步取代油基树脂涂料。按照用途可分为建筑，车辆，船舶，家具，标志，导电，电绝缘，防蚀，耐热，防火，示温，发光，杀虫等专用的系列漆种。按照施工方法可分为刷用漆，喷漆，防腐漆，头道漆，二道漆等。按漆膜外观可分为大红漆，有光漆，无光漆，半光漆，皱纹漆等。按形态可分为溶剂型，水溶型，乳胶，粉末，固体，

5、单组分，双组分涂料等。人类自古以来就使用涂料。例如，古埃及箱上就已使用漆，我国也有长期制造漆器的历史。进入近代文明社会以来，涂料的应用更是日益广泛，涂料的作用大致如下。1、保护作用 金属、木材等材料等长期暴露在空气中，会受到水分、气体、微生物、室外线的侵蚀，涂上涂料就能延长其使用期限，因为涂料漆膜能够防止材料磨损以及隔绝外界的有害影响。对金属来说，有些涂料还能起缓蚀作用，例如磷化底漆可以使金属表面钝化。一座钢铁结构桥梁，如果不用涂料只有几年使用寿命；如果用途料并且维护得当，则可以有百年以上的寿命。2、装饰作用 房屋、家具、日常用品涂上涂料使人感到美观舒适，焕然一新。3、色彩标志目前，应用涂料作

6、标志的色彩在国际上已逐渐标准化，各种化学品危险品的容器可利用涂料的颜色作为标志；各种管道、机械设备也可以用各种颜色的涂料作为标志；道路划线、交通运输也需要用不同色彩的涂料来表示警告、危险、停止、前进等信号。4、特殊用途 这方面的用途日益广泛，船底被海洋生物附殖以后会影响航行速度，用船底防污漆可使海洋生物不再附着；导电的涂料可移去静电，而电阻大的涂料却可以用于加热保温的目的；空间计划中需要吸收或反射辐射的涂料，导弹外壳的涂料在其进入大气层时能消耗自身同时也能使摩擦生成的强热消散，从而保护了导弹的外壳；吸收声音的涂料可以使潜艇增加下潜的深度。5、其他 在日常生活中，涂料用于纸、塑料薄膜、皮革等上面

7、，使他们能够抗水和抗油，以及能够使服装具有抗皱的性质。涂料的应用十分广泛，因此必须生产性能和规格各异的产品，以满足各种不同使用的要求。三、涂料的生产特点及典型生产工艺在涂料的生产中，确定涂料的配方是极为重要的。任何一种涂料可有多种的原料组合和配比，要根据需要选择合适的成膜物质、溶剂、颜填料和助剂，有时可以用某种廉价的物质代替其中一个原料，取得同样的效果。因此在考虑了底材的要求后，注意清洁环境，权衡经济成本，得到切实可行的原料配方。涂料的生产工艺设备简单，通用性强。下面分别以天然树脂涂料（即油基树脂涂料）中的酚醛树脂涂料和合成树脂中的环氧树脂涂料为例说明其生产过程。1、酚醛树脂涂料 酚醛树脂涂料

8、是以酚与醛在催化剂存在下缩合而成的产品。根据原材料种类、催化剂以及反应条件的不同，可以制得各种不同性能的酚醛树脂。在酚醛树脂生产中，一般来说，醛类用甲醛、酚类可以用苯酚、邻甲苯酚、对甲苯酚、间甲苯酚、2，4 二甲苯酚、2,5二甲苯酚。催化剂催化剂的酸性大小及用量对反应有较大影响。酸量越多，酸性越强，反应速度就越大，树脂的平均分子量也就越高。常用品种：盐酸，草酸，硫酸等。酚醛树脂漆是以酚醛树脂或改性酚醛树脂为主要树脂制成的漆类。酚醛树脂主要代替天然树脂与干性油配合制漆。由于酚醛树脂使涂料在硬度、光泽、快干、耐水、耐酸碱及绝缘方面有较好的性能。所以广泛应用于木器、家具、建筑、电气等方面。但酚醛树脂

9、可使漆料有较深的颜色，老化过程中漆膜泛黄，不宜用于制造浅色及白色漆。酚醛树脂漆可以应用于房地产业。适用于室内不常碰撞的木质表面。此类油漆干燥快、漆膜坚硬、耐久、耐热、耐水、耐弱酸碱，有一定的绝缘能力。其缺点是漆膜较脆，色易泛黄变深，耐气候性较差。2、环氧树脂涂料 环氧树脂是一种重要的热固性树脂品种。由于它具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐热及粘接性能，所以用它配制的环树脂胶粘剂素有“万能胶”之美称，广泛应用于化工、涂料、机械、电子、家电、汽车及航天航空等工业领域，对国民经济发展起着极其重要的作用。化学改性法又称自乳化法,通过对环氧树脂的改性,将一些亲水性的基团引入到环氧树脂

10、的非极性分子链中,或嵌段或接枝,使其成为亲水亲油的双亲性聚合物,从而获得自乳化的性能。通过引入的亲水段的方法不同,又可分为醚化型,酯化型和接枝反应型3种。A、醚化型用对氨基苯甲酸与环氧树脂反应,使更多的羧基能引入环氧树脂骨架上,增强树脂的水性分散性,制得水性环氧树脂可分散于水溶液中。B、酯化型 利用环氧树脂主链上的-OH与多元酸酐或者磷酸进行反应,将羧基或者二磷酸酯引入到环氧树脂的骨架中,其中二磷酯在水或者醇的作用下解离为单磷酯,用胺中和后得到不易水解的水性乳液。C、接枝反应型 Robsison和Woo等4将丙烯酸单体接枝到环氧骨架上,得到不易水解的水性环氧树脂，由于没有酯键的存在,用碱中和,

11、可得稳定的水基乳液。D、相反转法 采用OP-10和十二烷基磺酸钠复合乳化剂对环氧树脂E-51进行乳化,乳化温度为70或更低,采用相反转法,获得了稳定的环氧树脂乳液。相反转法是一种制备高分子树脂乳液较为有效的方法,几乎可将所有的高分子树脂借助于外加乳化剂的作用并通过物理乳化的方法制得相应的乳液。外加乳化剂型环氧树脂乳液仅需要占树脂1%10%的乳化剂就能获得理想的乳液,对环氧树脂的本身性质影响也较小具有一定优势。3、含氟树脂涂料 氟树脂涂料是指以氟树脂为主要成膜物质的涂料，又称氟碳漆、氟涂料、氟碳涂料等。在各种涂料中，氟树脂涂料由于引入的氟元素电负性大，氟碳键能强，耐候性、耐热性、耐低温性、耐化学

12、药品性等各项性能特别优越；而且具有独特的不粘性和低磨擦性。经过几十年的快速发展，氟涂料在建筑、化学工业、电器电子工业、机械工业、航空航天产业、家庭用品的各个领域得到广泛应用。成为继丙烯酸涂料、聚氨酯涂料、有机硅涂料等高性能涂料之后，综合性能最高的涂料品种。目前，应用比较广泛的氟树脂涂料主要有PTFE、PVDF、FEVE等三大类型。国外新品种的氟树脂涂料研究的一个主要途径是通过氟乙烯和一些不饱和单体，如甲基丙烯酸酯等共聚，利用共聚改善其在溶剂中的溶解性能，共聚所得到的树脂溶于普通溶剂。此外，利用共聚还可能接上反应性官能团，如用羟乙基乙烯基醚或环氧基乙烯基醚参与共聚，则在高分子链上接上羟基或环氧基

13、，可用异氰酸脂或氨基树脂进行交联固化，还可把带有不同反应官能团的树脂液混合在一起。这样选用固化剂便可得到固化的氟树脂涂料，并形成互穿网络结构，改善固化膜性能，得到综合性能良好的氟树脂涂料。另一主要途径是采用含有全氟烷基支链的不饱和单体进行聚合，大多为带有支链的甲基丙烯酸酯类，支链大量分布于主链周围。聚合可采用溶液聚合或乳液聚合，形成聚合物溶液或水溶液，此外在聚合单体中也可加入带官能团的不饱和单体参加共聚以便固化，改善涂料性能。四、涂料的应用前景目前，中国是世界第二大涂料市场，仅次于美国。近年来，我国的涂料总产量一直保持两位数的高速增长。但是，受到全球经济增长放缓的影响，2009年，我国涂料市场

14、的增速明显放缓。尽管如此，我国仍然是世界上涂料市场增速最快的地区之一。2014年，全球油漆涂料增长了3.9%，销售量达到4338万吨，共计销售额850亿英镑，约合1323亿美元。2014年的涂料销售中，建筑涂料的销售量为2169万吨，占行业总销售量的50%，年销售额为635.04亿美元，占总销售额的48%；工业涂料销售量为1258.02万吨，占行业总销售量的29%，年销售额为330.75亿美元，占总销售额的25%。中国产业调研网发布的2015-2020年中国涂料行业发展研究分析与市场前景预测报告认为，2014年中国涂料市场规模格局变化，保持总量稳定增长，产品结构调整阶段性成果，建筑涂料增势放缓

15、，工业涂料占比提升，环境友好型涂料受到市场热捧。国家房地产调控，导致建筑涂料、木器涂料等产品市场流通受阻，对2015年全年市场的影响不是很大。船舶涂料行业缓慢复苏，高端型、高功能性等新兴领域的涂料应用明显增长，涂料行业整体优化提升。在涂料品牌如林的竞争格局下，已有少许意识超前的企业开始着力于品牌建设，打造自属品牌特色，提高品牌知名度。而随着互联网的不断推进，突破传统营销思维，注重网络营销的涂料企业也会如雨后春笋般遍布行业。2015年作为涂料行业的上市企业，又将迎来新一轮的发展黄金期。 涂料工业以后的发展动向：1、重视环保，发展“绿色涂料”随着环保、健康概念的普及人类对环境保护重要性的认知逐渐加

16、深，以及涂料生产技术的不断提高，“多色彩、环保、健康、多功能”将是中国涂料未来发展道路上的主题曲。环保健康的水性涂料或者说环保多功能型涂料将是全球消费者共同的追求，同样这也是保护地球、建立健康宜居环境的必经之路。2、加强市场和品牌营销力度与国外知名品牌相比，除了生产技术、产品质量之外，中国涂料企业相对欠缺的还包括市场营销以及品牌宣传方面。国内涂企营销水平相对低下，品牌营销缺乏力度，“酒香不怕巷子深”已经不适于这个时代的发展要求。再好的产品，也需要通过一定的品牌宣传活动、一定的市场营销手段把品牌形象、产品传达到每一个现有消费者甚至潜在消费者面前。3、加大研发投资力度，加强“产、学、研”一体化受企

17、业生存、竞争压力的影响，中国涂料企业在未来需加大对技术研究的投资力度。未来5年内，世界涂料知名品牌用在技术开发上的费用将会占到销售额的20%以上；而中国的技术研发费用也将会从现在总消费额的3%上升到10%左右。同样，涂料企业也需要继续深入“产、学、研”一体化战略，亦及继续把产业、学校、科研机构相互配合，发挥各自优势，形成强大的研究、开发、生产一体化的先进系统，并在 运行过程中体现出综合优势。在当前经济发展来看，科技利益日益重要。“产、学、研”是推进高等院校和科研院所科技创新成果转化的有效途径，同样是顺应科技经济发展一体化趋向的必然要求。此外，涂料企业也需加大投资，引进国外先进技术设备，积极培养

18、专业人才。这一系列举措将会有助于我国涂料技术的提升，生产出更适合环境的涂料。4、涂料工业向集团化、规模化、专业化方向发展当今世界涂料工业发展的最显著特点，是一些世界级的大公司通过相互收购、合资合作、技术转让等方式，使涂料生产向集团化、规模化、专业化方向发展，以强化其在某一产品市场领域的竞争能力，从而达到全球化、合理化经营的目的。荷兰阿克苏公司与瑞典Nobel公司合并组建的Akzo-Nobel公司，成为世界上最大的涂料公司之一，最引人注目。总之，涂料工业的发展趋势是:管理科学化、经营全球化、规模大型化、产品功能化、清洁绿色化、品种多样化、生产专业化、质量多元化、助剂专业化。涂料产品的发展方向是高质量、节约能源、环境友好、节约