《高分子材料》第6章涂料与粘合剂

第六章涂料和

粘合剂6.1涂料6.2粘合剂6.1涂料涂料是指一种涂覆在物体有面，能形成牢固附着的连续薄膜材料。涂料的作用和组成①作用：装饰，保护，标志，绝缘，示温，防伪，耐烧蚀等。②组成a)成膜材料：基料，是涂料最主要的成分，成膜物的性质对涂料的性能起主要作用。由植物油、天然树脂和合成树脂等组成。分类转换型或反应性涂料非反应型或挥发型涂料网状结构热塑性聚合物烘干型气干型b)颜料：涂料中加入颜料主要起遮着和赋色作用，但一些透明的不起遮盖作用的也被叫做颜料，颜料还有增加附着力，改变流变性能，改善耐候性，赋于特殊功能，降低成本等功用。常用的颜料有：无机颜料：钛白、锌钡白、氧化锌、锑白、炭黑、铁黑等。有机颜料：大红粉、联苯胺黄、耐光黄、酞菁绿等。金属颜料：铝粉、铜粉、银粉、金粉等。防锈颜料：如红丹、锌粉、氧化锌、锌铬黄、磷酸锌、盐酸锌黄、钼酸锌、偏硼酸钡等。清漆：没有颜料的涂料叫清漆；色漆（瓷漆）：含有颜料的涂料叫色漆。c)分散介质：挥发性有机溶剂或水，主要为有机溶剂，其主要作用在于使成膜物质分散而形成粘稠液体，用来改善涂料的可涂布性，帮助成膜物/颜料混合物转移到被覆物表面上，涂覆后，涂剂基本挥发干净。溶剂按来源可分为四类：植物系溶剂，松节油；煤焦系溶剂：苯、二甲苯；石油系溶剂：汽油、煤油、柴油；合成系溶剂：乙醇、丁醇、乙酸乙酯、丙酮、丁酮、乙二醇乙醚等。d)辅助材料（助剂）：本身不能成膜，但能帮助成膜物质形成一定性能的涂膜并保留在涂膜内。i)催干剂：能够加速漆膜氧化聚合而干燥成膜的物质叫催干剂，又称干料，加入油基漆、醇酸漆、环氧酯漆中，可以促进其中油类干燥成膜，缩短干燥时间。ii)增塑剂：为提高漆膜柔性而加的有机助剂，常用氯化石腊，邻苯二甲酸二丁酯、二辛酯等。iii)增稠剂及稀释剂：在溶剂型涂料中增稠剂是金属皂类、有机改性膨润土、硅酸铝等，乳胶漆中所有增稠剂有聚乙烯醇，羧甲基、羟乙基纤维素等。稀释剂则是降低涂料粘度，便于施工而加入的助剂，常用乙醇、丙酮等。iV)其它辅助材料，涂料中其它助剂还有杀菌剂、防腐剂、防霉剂、颜料分散剂，延长贮存的阻聚剂、防结皮剂等。2.涂料分类涂料的品种很多，可以从不同的角度进行分类。①按颜料分类：可分为清漆和色漆。②按形态分类：可为分水性涂料、溶剂性涂料、粉末涂料、无溶剂涂料。③按用途分：建筑涂料、汽车涂料、木器涂料、防污涂料、防腐涂料等。④按使用效果分：绝缘涂料、防锈涂料、防污涂料、防腐涂料、示温涂料等。⑤按施工顺序分：面漆和底漆两大类，度漆又分为封闭底漆、腻子或填充剂，头道底漆、二道底漆等。⑥按施工广泛分：喷漆、浸渍漆、电泳漆、烘漆等。涂料产品分类表序号代号类别代表性成膜物质1Y油脂漆天然植物油、清油（熟油）、合成干性油2T天然树脂漆松香及其衍生物、虫胶、动物胶、大漆及其衍生物、天然资源产生及加工后的物质，乳酪素3F酚醛树脂漆纯酚醛树脂、改性酚醛树脂、二甲苯树脂4L沥青漆天然沥青、煤焦沥青、石油沥青5C醇酸树脂漆醇酸树脂及改性醇酸树脂6A氨基树脂漆脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂及改性氨基树脂7Q硝基漆硝化纤维素及改性生成物8M纤维素漆醋酸纤维、苄基纤维、醋丁纤维、羧甲基纤维9G过氯乙烯漆过氯乙烯树脂及其改性过氯乙烯树脂10X乙烯树脂漆聚氯乙烯及其共聚物，聚醋酸乙烯、聚乙烯醇缩丁醛、聚苯乙烯、石油树脂等11B丙烯酸树脂漆丙烯酸类树脂及其共聚物，改性树脂12Z聚酯树脂漆饱和聚酯及不饱和聚酯13H环氧树脂漆环氧树脂及改性树脂14S聚氨酯漆聚氨酯树脂15W元素有机漆有机硅、有机钛、有机铝树脂16I橡胶漆天然橡胶、合成橡胶及其衍生物17E其它漆类以上16类不包括的成膜物质，如无机高聚物、聚酰胺、聚酰亚胺等18辅助材料释释剂、防潮剂、催干剂、固化剂等3.膜的形成（1）物理成膜（2）化学成膜3.涂装技术将涂料均匀的涂在基材表面的施工工艺称为涂装。表面处理的作用：一方面消除被涂物表面的污垢、灰尘、氧化物、水分、油污等；另一方面是对表面进行适当改造，以消除缺陷或提高附着力。表面处理方法：金属表面：除锈、除油、除旧漆、磷化处理、钝化处理。木材：晾干或低温烘干（70~80℃），控制水分含量7%~12%，还要除去未完全脱离的毛束。塑料：化学氧化处理改变表面能；另一方面为了增加涂料中成膜物质在塑料表面的扩散速度，也可用溶剂如三氯乙烯蒸汽进行侵蚀处理。涂装方法：（1）手工涂装：包括刷涂、滚涂、刮涂。（2）浸涂和淋涂：将被涂物浸在涂料中，然后吊起滴尽多余的涂料，经过干燥而达到涂装目的的方法称为浸涂。淋涂则是用喷嘴将涂料淋在被涂物上以形成涂层。这两种方法要控制好粘度。（3）空气喷涂：空气喷涂是通过喷枪使涂料雾化成雾状液滴，在气流带动下，喷到被涂物表面的方法。（4）静电喷涂：利用被涂物为阳极，涂料雾化器为阴极，形成高压静电场，在电场作用下，喷出液滴高效的被吸附在被涂物上。（5）电泳涂装：把电泳施工的水溶性涂料称为电泳漆。电泳涂装在电泳槽中进行，涂料置于槽中，在电场的作用下，带电荷微粒向电极移动，沉积在电极表面上，此电极为被涂物。5.合成树脂涂料（1）醇酸树脂涂料醇酸树脂是由多元醇、多元酸与脂肪酸通过酯化作用缩聚而制得。甘油季戊四醇常见的多元醇：常见的多元酸：对苯二甲酸酐常用的脂肪酸是以油的形式存在，主要是植物油，主要成分：甘油三脂肪酸酯分类干性油醇酸树脂：它是用不饱和脂肪酸或干性油、半干性油为主而制得，能固化成膜。不干性油醇酸树脂：是由饱和酸或不干性油为主而制得，它本身不能固化成膜需要与其它树脂经过加热交联，才能固化成膜。应用广泛，井架、军械、车辆仪表、桥梁几乎都能应用。（2）氨基树脂涂料涂料用氨基树脂是指含氨基化合物（尿素、三聚氰胺、烃基三聚氰胺）与醛类（甲醛）反应，形成三聚氰胺甲醛树脂（多羟甲基三聚氰胺）、脲醛树脂、烃基三聚氰胺甲醛树脂，再以醇类进行醚化改性而制得的能溶于有机溶剂的一类树脂。三聚氰胺与甲醛反应，生成六羟甲基三聚氰胺六羟甲基三聚氰胺与甲醇进行醚化，得到可溶于水的氨基树脂

应用：（3）环氧树脂涂料环氧树脂是指分子中含有两个以上环氧基团的高分子化合物。双酚A型环氧树脂环氧树脂与胺类固化剂发生交联固化。环氧树脂地板漆（4）聚氨酯树脂聚氨酯树脂是由多异氰酸酯（主要是二异氰酸酯）与多元醇聚合而成。因聚合物中含有氨基甲酸酯基，故称为聚氨基甲酸酯，简称聚氨酯。（5）丙烯酸树脂涂料丙烯酸树脂涂料是由丙烯酸或腈类、酰胺类单体聚合而成，可以制成热塑性和热固性两大类涂料，热塑性丙烯酸涂料多采用氨基树脂、环氧树脂聚氨酯等低聚物作为固化剂进行交联固化。热固性丙烯酸涂料又分为自交联型和交联剂固化型两类。（6）各种新型涂料①水性涂料，水性涂料是由以水代替涂料中的有机溶剂，因而从安全、成本、毒性及环境保护等方面看都是十分重要的。以水溶性树脂涂料和乳胶涂料为主。a)水溶性树脂涂料在成膜聚合物中引进亲水或水可增溶的基团使之水溶，如带有氨基的聚合物以羧酸中和成盐，带有羧基的聚合物以胺或碱中和成盐，以及玻坏氢键、皂化等。b)乳胶涂料：乳胶涂料是水分散聚合物乳胶加入颜料，体质颜料，保护胶体、增塑剂、润滑剂、增稠剂、消泡剂、防霉剂等。②高固份涂料：一般溶剂型热固性涂料，在喷涂要求的粘度下，其固含量一般为40%-60%，而高固份涂料固含量则在60%-80%。③粉末涂料：粉末涂料是粉末状无溶剂树脂涂料，具有操作工序简单，节约能源和资源，不污染环境，生产效率高等优点。粉末涂料分热固性和热塑性两大类。粉末涂料的制造方法分为干法（干混法和熔融混合法）和湿法（喷雾干烘法、溶剂蒸发法、熔融分散法、溶剂脱去法）两大类，干法工艺：干混（固化剂、颜料、填料、助剂）→熔融混合→冷却→粗粉碎→细粉碎→分级→成品。④光敏涂料：光敏涂料又叫光固化涂料，一般用紫外光作光源，引发漆膜内的成膜物质进行自由基或阳离子聚合，从而固化成膜的涂料，目前光固化涂料主要是自由基型固化涂料。光敏剂：光敏剂受紫外光照射激发，离解形成自由基，从而引发进行自由其聚合。二苯甲酮聚合型树脂、活性稀释剂、体质颜料、着色剂和助剂。光敏印章紫外线光敏涂料工艺耳机（7）功能性涂料凡是具有保护和装饰这两种基本功能外，还另有特殊功能的涂料称为功能涂料或特种涂料。功能性涂料可分为六大类：①电、磁功能涂料：包括电绝缘涂料，导电性和磁性涂料。②热功能涂料：包括耐高温涂料，防火涂料、阻燃涂料、烧蚀涂料、隔热涂料、示温涂料。③机械功能涂料：包括防碎裂涂料、润滑涂料、可剥涂料、隔音防震涂料、弹性涂料。④光学功能涂料：包括发光涂料、荧光涂料、光反射涂料、太阳能选择性吸收涂料、光敏涂料、伪装涂料等。⑤界面功能涂料：包括防雾涂料、防水涂料、防止冰雪附着涂料。⑥生物功能涂料：包括防霉涂料、防污涂料、防虫涂料等。①防火涂料：防火涂料具有两种功能，一是涂层本身具有不燃烧或难燃烧性，即能防止被火点燃；二是能阻止底材的燃烧，对其燃烧的蔓延有阻滞作用。a)防火涂料：基料常用含卤素的水性树脂，也可以用高度反射散热和传导散热的颜料，以钛白、云母、石棉等较常用，在涂料组成中还加入防火剂如硼酸锌、磷酸铵、淀粉、硅油等，它们不仅受热放出不燃气体降低燃烧性，而且还可使漆膜起泡，形成厚的泡沫层而产生隔热保护底材的作用。b)阻燃涂料：阻燃涂料可分为合成型和添加型两种，合成型阻燃涂料由氯化醇酸树脂或溴化环氧树脂制成的涂料，目前用量最大的还是添加型阻燃涂料，就是将各种阻燃添加剂加到漆料中所制成的涂料。②变色涂料：变色涂料是指涂层颜色随环境条件如光、温度、湿度、pH值、电场、磁场等变化而变化的涂料，种类很多。a)示温涂料：是通过涂层颜色的变化测量物体表面温度及温度分布的特殊涂料。示温涂料主要由变色颜料（色物质）、基料（树脂）、稀释剂（溶剂）和其它助剂所组成。示温涂料通常分为两大类：可逆和不可逆型。常用的可逆示温颜料是Co、Ni与六次甲基四胺所形成的带结晶水的复合盐类。不可逆示温颜料常采用Co、Ni、Fe、Cu、Mn的盐类。b)防伪涂料：在各种设施和仪器装备上涂上一层伪装涂料后，在可见光、红外光、紫外光、雷达等侦察条件下，可不被敌人发现，但在无照射时又可恢复原有银色的现象。其中光致变色现象为受可见光照射而互逆互变现象。伪装涂料便是在涂料中加有光色互变物质，特别是光致变色物质。③导电涂料和磁性涂料：a)导电涂料涂层具有导电性质或能排除积累静电荷能力的涂料都称为导电涂料。导电涂料可分为两种，掺合型导电涂料及本征性导电涂料，因为涂料中的成膜物质基本上都是绝缘的，为了使涂料具有导电性，最常用的方法是在成膜物质中加入导电微粒（如炭黑、石墨、金属粉等），使其导电，而本征性导电涂料是由成膜物质本身具有导电性，而使涂料导电。b)磁性涂料：磁性涂料主要用来制备各种磁性记录材料的涂料，如磁带、磁盘、磁卡、磁鼓和磁轮等，其中用于磁带量最大。磁性涂料是指在成膜物质中掺以磁性粉末如针状，r-Fe2O3磁粉，含钴r-Fe2O3磁粉，CrO3磁粉和金属磁粉等。④隐身涂料：隐身涂料也可叫防伪涂料，但它主要指防雷达侦察的涂料，主要是通过波的作用来吸收电磁波，当雷达波射到隐身涂层时，一部分反射、部分透过涂层经底部反射再穿出涂层，这两部分波位相相反，振幅相当，因此因干涉而被消除，在飞机、子弹上涂上这种涂料后，能突破雷达的红外线的防御。隐形飞机光盘⑤烧蚀涂料：高速的航天器由于和空气剧烈摩擦所产生的气动热可达几千度最好的耐高温合金也会在此温度下熔化、烧毁，而且可迅速将热量传入飞行器内部，有机烧蚀材料的应用解决了在高热空气动力热下的热保护问题，它是利用其本身在高温作用下发生物理（熔融、蒸发、升华、辅射）和化学（分解、解聚、离子化）的复杂过程，本身烧蚀（消耗或消失）带走热量而达到保护飞行器正常飞行的一种材料。有机烧蚀涂料由成膜物质如酚醛、环氧、聚丙烯酸酯、聚氨酯、有机硅和有机氟等和无机物SiO2纤维素等组成。烧蚀材料6.2黏合剂将单层粘合形成多层板的胶剂。粘合剂是具有粘性的物质，借助其粘性能将两种分离的