单、双组分塑胶漆配方设计及应用

单组份塑胶涂料（1K）

双组份塑胶涂料（2K）主讲：邱时信2013-08-252主要内容一，涂料的基本理论知识二，单组份塑胶涂料三，双组份塑胶涂料3目录

涂料的基本知识1，涂料的定义、功能及分类2，涂料的组成3，涂膜的形成4，涂料中的流变学和表面化学5，溶剂6，颜料7，漆膜的表观和颜色8，颜料的分散9，漆膜的力学性质与附着力

1-1,涂料的定义、功能及分类

1、涂料的定义：可涂覆在物体表面，能够形成某些所需性能的涂层材料。2、涂料的功能（1）、装饰作用：用于美化环境，增加被涂物的观赏性。（2）、保护作用：保护材料免受或减轻各种损害和侵蚀。（3）、标志作用：例如，道路交通标志。（4）、特殊功能，例如，电子工业中使用的导电、导磁涂料；航空航天工业上的烧蚀涂料、温控涂料；军事上的伪装与隐形涂料等等。3、涂料的分类（1）、按成膜机理分：转化型和非转化型涂料。（2）、按施工方法分：可分为刷涂、辊涂、喷涂、浸涂、淋涂、电泳。（3）、按干燥方式分：可分为常温干燥、烘干、湿气固化、辐射固化、蒸汽固化。（4）、按使用对象分：建筑涂料、汽车漆、船舶漆、集装箱漆、航空漆、家电漆、木器漆等。（5）、按功能分：防腐漆、绝缘漆、导电漆、耐热漆等。（6）、按成膜物质分：醇酸漆、环氧、丙烯酸、聚酯、聚氨酯、NC等

1-2,涂料的组成

一般涂料由成膜物、颜料、溶剂和添加剂组成。成膜物也粘结剂或称基料，它是涂料中的连续相，是形成连续涂膜的主要的成分，没有成膜物的表面涂覆物不能称之为涂料。颜料一是0.2—10μm般的无机或有机粉末。颜料主要起遮盖、赋予色彩及特殊视觉效果的作用。溶剂通常为能溶解成膜物的易挥发有机液体，涂料在涂覆于表面后，溶剂应该基本上挥发尽，因此溶剂只是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涂物表面上，而对最终的涂膜的性质没有重要的影响。添加剂主要是在涂料施工、成膜过程中起促进、改良等辅助作用。例如催干剂、抗沉降剂、流平剂等等。涂料的组分中溶剂和颜料有时可被除去，没有颜料的涂料被称为清漆，而含有颜料的涂料被称为色漆。没有溶剂的涂料称为无溶剂涂料。

1-3,涂膜的形成

用涂料的目的在于在基材表面形成一层坚韧的薄膜。一般说来，涂料首先是一种流动的液体，在涂布完成之后才形成固体薄膜，因此有一个玻璃化温度不断升高的过程。成膜方式主要有下列几种。

1、溶剂挥发和热熔的成膜方式:一般聚合物只在较高的分子量下才表现出较好的物理性质，但分子量高，玻璃化温度也高，为了使它们可以涂布，必须用足够的溶剂将体系的玻璃化温度降低，使溶液可以流动和涂布。当溶液在室温下接近0.1Pa·s左右时，可以用于喷涂。在涂布以后溶剂挥发，于是形成固体薄膜，这便是一般可塑性涂料的成膜形式。另外，也可用升高温度的办法使聚合物达到可流动的程度，亦即加热使聚合物熔融。流动的聚合物在基材表面成膜后予以冷却，便可得到固体漆膜，这也是热塑性涂料成膜的另一种形式，即热熔成膜。2、化学成膜方式聚合物涂覆在基材表面以后，在加温或其它条件下，分子间发生反应而使分子量进一步增加或发生交联而成坚韧的薄膜的过程。这种成膜方式是热固性涂料包括光敏涂料、粉末涂料、电泳漆等的共同成膜方式。3、乳胶的成膜方式

1-4,涂料中的流变学和表面化学

1、涂料中的流变学问题流变学是研究流动和变形的科学。粘度的定义与牛顿型流体：所谓粘度就是抗拒液体流动的一种量度。使液体流动的力有剪切力和拉伸力。牛顿型的液体：能够在一定温度下保持一定的粘度，在剪切率变化时，粘度保持恒定的液体。

2、涂料施工中的表面张力问题①流平流平力来自表面张力，流平可以减少液体的表面积；在涂层的薄处，气体挥发得相对较快，表面张力上升得快，周围高处的涂料有向其铺展的趋向。涂料在固化之前应有足够的流动时间，以保证流平。厚边现象：涂层的边缘表面较大，挥发得较快，因此温度下降，表面张力升高，附近的涂料自动向其铺展，于是形成边缘变厚的现象。②缩孔现象湿的涂层上若落上一滴表面张力低的液体，可使邻近的涂料表面张力降低，并向周围表面张力较高处铺展，于是形成一个火山口的现象，这种现象称为缩孔。

1-4,涂料中的流变学和表面化学（续）

③桔皮现象桔子皮现象是指涂层表面微微地起伏不平，形状如桔皮的情况。

④贝纳尔漩流窝涂料在干燥过程中，随着溶剂的蒸发，表面浓度升高，温度下降，表面张力升高。由于表层和底层的表面张力不同，于是产生一种很大的推动力，使涂料从底层往上层运动，这种运动导致局部涡流，形成所谓贝纳尔漩流窝（Benardcell）。

⑤发花和浮色现象发花是指施工后漆膜中颜料不均匀分布，使外观呈花斑（蜂窝状条斑）。浮色是指漆膜表面颜色不同于底层，施工后漆膜颜色呈均匀变化，这是由不同颜料在漆膜层间分布不均匀引起的。发花和浮色的原因很复杂，但引起颜料分布不均匀（分离）的原因都与溶剂蒸发形成的贝纳尔漩流窝有关：当漆料运动时也带动悬浮的颜料粒子运动，如果颜料的大小、比重不同，这可引起颜料的重新分布，其结果是一种颜料在表面上或表面的某些部位上呈较高的浓度。

1-5,溶剂

1、涂膜溶剂挥发的两阶段论⑴，第一阶段，溶剂的挥发速度主要受下述四种因素的控制：温度、蒸气压、表面积/体积比、表面空气流速。⑵，溶剂的挥发速度不再是由表面溶剂的挥发所控制，而是由溶剂从涂膜内到表面的扩散所控制，溶剂的挥发速度与涂膜厚度的平方成反比。2、溶剂的分类

①石油溶剂：TOL、XYL。

②萜烯类溶剂：松节油、二戊烯等。

③醇和醚：IPA、NBA；ECS、BCS、CAC、PMA。④酮和酯：ACE、MEK、MIBK、CYC；EAC、BAC⑤氯代烃和硝基烃：三氯甲烷、硝基甲烷3、涂料中溶剂的作用

①降低粘度，调节流变性

②控制涂料的电阻③作为聚合反应溶剂④改进涂料涂布和漆膜性能

1-6,颜料

颜料是涂料中一个重要的组成部分，它通常是极小的结晶，分散于成膜介质中。颜料和染料不同，染料是可溶的，以分子形式存在于溶液之中，而颜料是不溶的。

1、颜料的作用与性质颜料最重要的是起遮盖和赋于涂层以色彩的作用，颜料的遮盖力是指颜料遮盖住被涂物的表面，使它不能透过漆膜而显露的能力。但它的作用不只于此，还有：①增加强度②增加附着力③改善流变性能④改善耐候性⑤功能作用⑥降低光泽⑦降低成本2，颜料的分类颜料按其功能分，可分为：着色颜料、体质颜料、功能颜料。

1-7,漆膜的表观与颜色

1、遮盖力遮盖力是指涂料覆于基材上，由于光的吸收、散射和反射而不能见到基材表观的能力2、光泽①光泽的概念指漆膜表面把投射其上的光线向镜面反射出去的能力②光泽的测定通常用光泽计以不同的角度测定相对的反射率来判断光泽。③影响光泽的因素：影响光泽因素很多，主要有：⑴光泽和漆面的平滑度有关⑵当表面有相同平滑度时，光泽的高低和漆膜的分子性质有关⑶消光消光的方法是赋予表面一定的粗糙度，主要是在涂料中加消光剂，如气相二氧化硅和石蜡或聚烯烃粉末等。3、光和颜色颜色的三属性：色相、明度和彩度。①色相:当光从短波向长波移动时，人们感到一系列不同的颜色：其顺序为紫、蓝紫、蓝、蓝绿、绿、黄绿、黄、橙、红等。这便是所谓色相。白色、黑色和灰色是没有色相的颜色，称为无彩色，其它称为有彩色。②彩度:又称饱和度或纯度。它代表颜色的纯粹度，最接近光谱色的是最纯粹的光，称纯色或高彩度或饱和度高。非彩色的纯度最低。③明度:或称亮度，是物体反射光的量度，一个明亮的彩色物体意味着它反射（或透过）了大部分投射在其上面的光。其中白色的反射能力最强，明度最高，黑色明度为0。。

1-8，颜料的分散

1、颜料的分散过程颜料的分散有三个过程：润湿、分散和稳定。⑴润湿⑵研磨与分散⑶稳定颜料分散以后，仍有相互聚集的倾向，即絮凝倾向，为此需要将已分散的粒子稳定起来主要可以通过两种方式：①电荷稳定使颜料表面带电，即在表面形成双电层，利用相反电荷的排斥力，使粒子保持稳定。加一些表面活性剂或无机分散剂，如多磷酸盐及羟基胺等，可达到这一目的。②立体保护作用

1-8，颜料的分散（续）

2、分散体的稳定作用一个稳定的颜料分散体，应该在存放时不致发生下列三种现象：①颜料发生沉降；②颜料发生絮凝；颜料的粒子在介质中不断的进行布朗运动，亦即热运动，每个粒子具有一定的动能。粒子和粒子间不断发生碰撞，如果粒子的动能可克服粒子间的斥力便可导致相互密切的接触，从而产生絮凝。③由于颜料与介质间的物理或化学作用导致体系粘度增加。颜料粒子相互接近时通常有三个主要作用力：色散力、静电力和空间阻力。

3、表面活性剂的作用表面活性剂在颜料分散中的主要用途有如下几个方面：⑴润湿作用：主要是因为表面活性剂可以降低介质的表面张力和介质与颜料间的界面张力。⑵稳定作用⑶挤水颜料

1-9，漆膜的力学性质与附着力

作为保护层的涂料，经常受到各种力的作用，如摩擦、冲击、拉伸等，因此要求漆膜有必要的力学性能。1、无定型聚合物力学性质的特点材料的力学性质主要是指材料对外力作用响应的情况。

①模量与温度的关系：产生单位形变所需的应力称为模量。。在T＜Tg时，模量很高；当T≥Tg时，模量急剧下降。②粘弹性与力学松弛：无定形聚合物材料介于弹性体和粘流体两者之间，属粘弹性材料；当外力保持恒定时，形变随时间的延长而增大，叫做蠕变；聚合物的形变固定不变，应力随作用时间的延长而下降，称为应力松弛。蠕变和应力松弛都属于力学松弛。2、漆膜的强度：①漆膜的展性，通常将Tg和Tb之差除以Tg所得之值q作为展性高低的衡量②漆膜的耐磨性：涂料的耐磨性和漆料的磨擦系数、脆性、弹性有关③漆膜的抗冲击：是评价在高速冲击条件下的耐断裂性。④影响聚合物材料强度的因素：聚合物分从微观上来看，聚合物材料的断裂破坏都意味着外力破坏或克服了化学键、氢键及范德华力。子结构，缺陷与应力集中，形态的影响，附着力的影响。由于聚合物材料的强度主要决定于主链的化学键力和分子间的作用力，增加主链的强度或增加分子间的作用力都可使聚合物的强度增加。

1-9,漆膜的力学性质与附着力（续）

2.漆膜的附着力:附着力是指涂层与被涂物表面之间或涂层与涂层之间相互结合的能力。⑴粘附的理论漆膜与基材之间可通过机械结合，物理吸附，形成氢键和化学键，互相扩散等作用接合在一起，由于这些作用产生的粘附力，决定了漆膜与基材间的附着力。①机械结合力涂料渗透到基材凹穴或孔隙中去，固化之后就象有许多小钩子和楔子把漆膜与基材连结在一起。

②吸附作用从分子水平上来看，漆膜和基材之间都存在着原子、分子之间的作用力。这种作用力包括化学键、氢键和范德华力。③化学键结合化学键（包括氢键）的强度要比范德华力强的多，因此如果涂料和基材之间能形成氢键或化学键，附着力要强得多。④扩散作用涂料中的成膜物为聚合物链状分子，在一定条件下由于分子或链段的布朗运动，涂料中的分子和基材的分子可相互扩散，相互扩散的实质是在介面中互溶的过程，最终可导致界面消失。

1-9,漆膜的力学性质与附着力（续）

⑤静电作用当涂料与基材接的电子亲合力不同时，便可互为电子的给体和受体，形成双电层，产生静电作用力。⑵影响实际附着力的因素漆膜和基材之间的作用是非常复杂的，它是多种因素综合的结果。因此实际附着力和理论分析有着巨大的差异。

①涂料粘度的影响②基材表面的润湿情况要得到良好的附着力，必要的条件是涂料完全润湿基材表面。③表面粗糙度提高表面粗糙度可以增加机械作用力，另一方面也有利于表面的润湿。

④内应力影响内应力有两个来源：一、涂料固化过程中由于体积收缩产生的收缩应力；二、涂料和基材的热膨胀系数不同，在温度变化时产生的热应力。17目录

单组份塑胶涂料1，单组份塑胶涂料的特点2，基本组成及配方原理3，制作过程4，稀释剂的组成5，应用注意事项6，常见的施工问题及处理7，常用溶剂的基本特征8，常见塑料简介

2-1,单组份塑胶涂料的特点

1，漆膜干燥快。2，只有一组份，施工方便，不受时间限制；且价格低。3，可在较低气温条件下应用。4，附着力好、耐热性能好。5，具有良好的保色性、保光性、色彩丰富。

2-2,基本组成

树脂----热塑性丙烯酸树脂，醋酸丁酸纤维素溶剂----、酯类（乙酯、丁酯）、酮类（丙酮、丁酮、环己酮）、醇类（异丙醇）、脂肪烃（白电油）着色剂----有机和无机颜料助剂----有机硅及其衍生物芳烃（甲苯、二甲苯）清漆----树脂+溶剂（+助剂）色漆----树脂+溶剂+着色剂+助剂

2-3,制作过程

先制作半制品光油----树脂+溶剂（+助剂）着色剂色浆----树脂+溶剂+着色剂（+助剂）染水---染料+溶剂效果颜料浆（铝粉浆、铜粉浆、珠光浆）再调漆得到油漆成品清漆----光油+天那水（调整粘度）色漆----光油+着色剂+天那水（调整粘度）

2-4,稀释剂的组成

脂肪烃溶剂（白电油）:10-20wt.%芳烃溶剂（甲苯、二甲苯）:10-20wt.%醇类溶剂（IPA、乙醇）:30-60wt.%酯类溶剂（乙酸乙酯、乙酸丁酯）:10-25wt.%酮类溶剂（丁酮、MIBK、丙酮、环己酮）:20-25wt.%醚醇类溶剂（防白水）:10-15wt.%2-5，应用注意事项注意溶剂体系的溶解力不能太强，太强容易出现过度溶蚀（俗称“烧胶”）现象由于是溶剂挥发型油漆，干膜各项性能的建立需要一个过程，性能测定一般应当在施工24小时后进行被喷涂工件表面洁净状态非常重要,直接影响油漆的附着力。底材本身的物理、化学结构会对油漆的漆膜性能产生影响注塑工艺会影响塑胶工件表面状态，进而对漆膜性能产生影响底材性能差异较大。既要不烧胶、不渗色又要保证油漆的附着力，不得不采用不同的天那水

2-6,常见的施工问题及处理

发白或者哑色空气湿度大；溶剂挥发过快。处理：添加防白水等慢干溶剂。施工时有“油窝”油漆受到污染，或者喷涂压缩空气有冷凝水，工件表面受到污染。处理：添加少量抗油剂清洗工件表面脱油（附着力不够）表面有污染物，塑胶工件未获得适度的溶蚀处理：清洗工件表面添加少量强溶剂

2-6,常见的施工问题及处理（续）

流挂

粘度太低，溶剂过慢干，涂膜过厚，施工方法不当

处理：提高粘度，增加快干溶剂，降低一次性漆膜厚度，调整合适的压力和距离。咬底（烧胶）

溶剂过强，烘烤温度过高，素材太差

处理：添加IPA等弱溶剂，以适当的温度干燥，更换素材。

漆膜有“粗粒”喷涂粘度太高，开油水溶解力不够，油漆中有杂质施工环境不够洁净，处理：调整开油比例；增加强溶剂；用过滤网过滤

2-6,常见的施工问题及处理（续）

起泡施工粘度太高，施工方法不当，溶剂挥发太快，油漆本身原因处理：提高开油水比例，降低施工时的“剪切速率”添加消泡剂。龟裂：品种选择不当，PVC过高，附着力差，喷涂过厚

选择合适的品种，降低漆膜厚度桔皮施工粘度太高，气压过大，距离不合适，漆膜过薄，溶剂挥发太快。处理：降低施工粘度，调整喷涂手法，增加漆膜厚度，添加慢干溶剂，添加流平剂。

2-7,常用溶剂的基本特征

272-8,常见塑料简介

缩写全称英文ABS丙烯腈-丁二烯-苯乙烯AcrylonitriteButadieneStyrenePC聚碳酸脂PolycarbonatePP聚丙烯PolypropylenePMMA聚甲基丙烯酸甲酸PolymethylMethacrylate(Acrylic)PA-66聚酰胺-66Polyamide-66GF玻纤GlassFiberPOM聚甲醛PolyacetelPET聚对苯二甲酸乙二醇脂Poly(EthyleneTerephthalate)CAB丁酸纤维素CelluloseAcetatebutyratePPS聚苯硫醚PolyphenyleneSulfidePBT聚对苯二甲酸丁二醇脂Poly(ButyleneTerephthalate)28目录

双组份塑胶涂料

一

聚氨酯涂料的特点PU漆的基本化学反应三双组分聚氨酸涂料的配制四影响涂膜性能的因素五漆膜常见问题一

聚氨酯涂料的特点

1漆膜的耐磨性强

2聚氨酯漆附着力强3硬度高

4施工性好,0℃、室温、高温均可固化

5漆膜的耐温性能好

6具有优良的耐化学品性和耐油性及耐候性二

PU漆的基本化学反应固化剂内所含的异氰酸酯基（-NCO）是非常活泼，能与多种化合物反应，其基本的化学反应叙述如下：1、异氰酸酯与含羟基化合物的反应，反应式如下：R-N=C=O+R1-OH-----R-NH-C-O-OR1该反应是加成聚合逐步反应，无任何低分子物产生.反应所生成的氨基甲酸酯基中氮原子上的氢原子受羰基的电子效应影响，在较高温度（100℃以上）或在催化剂存在之下低温度又能和过量的异氰酸酯进一步反应生成脲基甲酸酯R-N=C=O+R-NH-C-O-OR1-----R-N(-C-O-OR)-C-O-OR1聚氨酯涂料经烘烤后的交联密度高，比常温固化的要好，特别是耐化学性要好得多，因为除了本身的氨酯键外，还存在脲基甲酸酯键2、异氰酸酯与水反应R-N=C=O+H2O----R-NH-C-O-OH----R-NH2+CO2R-N=C=O+R-NH2----R-NH-C-O-NH-R13、异氰酸酯与羧酸反应异氰酸酯与羧酸基反应也是逐步加成聚合反应，放出CO2，反应过程如下：R-N=C=O+R-C-O-OH----R-NH-C-O-O-C-O-R1----R-NH-C-O-R1+CO2

三双组分聚氨酯涂料的配制

成膜基理NCO/OH型双组分聚氨酯涂料的成膜过程实际上是一个复杂的固化反应的过程，成膜基理是-NCO基与-OH基团之间的化学反应。但所形成的氨酯键在催化剂存在下，其氨酯键中的仲氮原子上的活泼氢还会和过量的-NCO基反应生成脲基甲酸酯键。在一定条件下，这一反应还可以迅速地发展下去，直到耗尽残留的-NCO基。.上述反应在理论上只要有过量的-NCO基存在，氨酯键中的活泼氢即可参与反应下去。实际上，因成膜反应主要是-NCO与-OH基的反应，但尚存在所形成氨酯键中的活泼氢与-NCO反应以及羟基组分中带来微量水与-NCO的反应，在这些复杂反应中存在着竞争反应，而氨酯键中的活泼氢在室温下的反应极缓慢，当温度上升时反应速率又会加快。所以，双组分聚氨酯涂料的固化是多种化学反应的结果，生成不同的化学键使涂膜兼有多种结构，从而获得了各种良好的性能聚氨酯涂料的配制：A组份：多羟基化合物，即OH-树脂+溶剂+助剂；B组份：异氰酸酯的加成物或预聚物，即固化剂。使用前将两者按一定比例混合，可室温固化成膜，也可高温下烘烤干燥成膜。四影响涂膜性能的因素涂膜性能的因素影响，主要有：1、NCO/OH基的当量比配漆时光油与固化剂的比例，通过折算后就是NCO/OH基的当量比。若NCO：OH＜1，即固化剂太少，不足以与甲组分反应，则涂膜发软、发黏、耐水性差，更不耐溶剂及化学性；但NCO：OH＞1，即固化剂过多时，涂膜交联密度过大、涂膜脆性大、涂膜表面状况不好，易出现针孔弊病。一般选择OH/NCO=1:（1.1-1.2）2、固化条件固化条件主要指聚氨酯涂料固化的环境温度和湿度条件。反应温度的条件不同，所形成的涂膜的性能也各异。3、

催化剂品种和用量催化剂的作用在于增加-NCO基与-OH反应活性，加速交联固化成膜反应进行，对涂膜的交联程度有较大的影响。必须根据甲、乙组分的种