第9章涂料品种与选用13.12

第九章涂料品种与选用

§9-1反应性涂料§9-2挥发性涂料§9-3环境友好涂料

一、高固体分涂料二、水性涂料三、粉末涂料四、辐射固化涂料§9-4涂料选用第九章涂料品种与选用

§9-1反应性涂料一、酚醛树脂涂料 二、环氧树脂涂料 三、醇酸树脂和聚酯涂料 四、氨基树脂涂料 五、聚氨酯涂料 六、丙烯酸树脂涂料 七、氟树脂涂料 八、有机硅树脂涂料在成膜过程中伴有化学反应，一般均形成网状交联结构，成膜物相当于热固型聚合物．第九章涂料品种与选用

§9-1挥发性涂料一、挥发性涂料类型与特性共同点是制造工艺很相似，即混和溶剂将一种或几种树脂溶解，然后加入几种助剂，搅匀、过滤、包装，即得清漆；若中途加入各种颜填料，研磨分散均匀，即制得色漆。成膜过程仅仅是溶剂挥发，聚合物未发生任何化学反应，成膜物是热塑型聚合物，如硝基漆、氯化橡胶漆等。第十二章涂料品种与选用

§9-1挥发性涂料一、挥发性涂料类型与特性二、挥发性涂料缺点及改进挥发性涂料存在着突出缺点：固体分低，溶剂量大，且都是价格偏高的真溶剂，成本高，涂料施工后，溶剂挥发，造成环境污染；黏度小，只适合喷涂，喷涂道数多，工程量大；有些品种原料难得，如过氯乙烯，利润低，国内生产厂家较少这类有机挥发性涂料研究进展缓慢，改进方法主要集中在提高涂料固体份，发展厚浆型，非水分散型和水性涂料。§9-3环境友好涂料现代涂料要求VOC低,降低溶剂量，发展高固体份涂料，是涂料研究的重要方向

一般溶剂型热固性涂料，固含量40%-60%

高固体份涂料,固含量60%-80%

高PVC值底漆，一般50%

低PVC值面漆或清漆＞75%

固含量高，粘度也高，不利施工，为降低粘度，只有降低分子量<2000)，但分子量太低，引起涂膜性能下降，要找到一个平衡有必要分析树脂分子量，分子量分布，官能团含量及分布等对涂料粘度的影响。一、高固体份涂料----（P140）1、分子量和分子量分布对粘度的影响k和x为体系有关常数。X：1-2举例，若Mn=1000低聚物(1)若PDI是1，则Mw=1,η=1Pa.s,

如果x=1，则lgk=-3;(2)若PDI是3，则Mw=3000,得

η=3Pa.s。可见：分子量分布PDI变大，粘度明显变大。

2、玻璃化温度与官能团对粘度的影响低分子量聚合物都要有足够官能团，以便在成膜时形成交联结构。

分子量愈低，活性官能团的量必然愈多，Tg和粘度增加同时交联时交联剂用量也会增多，漆料挥发性也会增强。3、漆膜形成中的有关问题（1）官能团含量及其分布不带官能团的分子相当于“增塑剂”或“溶剂”，影响漆膜机械性能，也可能造成漆膜弊病。要尽量保证每个低聚物分子中至少有2个官能团，但并不容易做到。保证官能团均匀分布对高固体份涂料用树脂来说非常重要。具体方法见P260。二、水性涂料--安全、成本低、环保

P142以水为溶剂或分散介质的涂料，涂料树脂水性化三个途径①分子链引入阳离子或阴离子基团，有水溶性或增溶分散性②分子链引入强亲水基团（如羧基、羟基、醚基、氨基、酰胺基等），自乳化分散于水中③外加乳化剂，乳液聚合或树脂强制乳化形成水分散乳液。或几种方法并用，提高树脂水分散液稳定性。水性涂料有：①水溶性；②胶束分散型；③乳液等三种。

二、水性涂料--安全、成本低、环保

1、水性涂料特点：（与溶剂性涂料比）①仅含百分之几助溶剂或成膜助剂，大气污染低，避免溶剂漆易燃易爆危险性；节省大量石油资源，涂装工具可水清洗，不用溶剂清洗。②涂膜均匀平整，展平性好。电泳涂膜在内腔、焊缝、边角部位都有较厚涂膜，整体防锈性良好；可在潮湿表面施工，对底材表面适应性好，附着力强。水性涂料具体可分成；乳胶漆、自干水性漆、烘干型水性漆、电泳漆和自泳漆等几类二、水性涂料--安全、成本低、环保

2、

一般制备方法选用一种可与水混溶有机溶剂为共溶剂，聚合或反应得到含羧基(或氨基)的高浓度聚合物(酸值40-60)→在聚合物中加入胺(或羧酸)将聚合物中和成盐→加水稀释得到“水溶性”树脂。

胺的选择非常重要，会影响分散体系稳定性，贮存稳定性与固化反应。一般水性涂料都用氨基树脂为固化剂，并用酸为催化剂，水分散性树脂中生成的铵盐可作为潜催化剂，在高温下NR3可挥发，酸产生催化作用。P1631、水性涂料特点二、水性涂料--安全、成本低、环保

1、水性涂料特点2、一般制备方法

①稳定性差，有的耐水性差；②烘烤型能耗大，自干型涂料干燥慢；③表面污物易使涂膜产生缩孔；④涂料的施工管理要求较严。建筑乳胶涂料是产量最大的涂料品种，工业化大批量涂底漆已全部被电泳漆所代替，水性浸漆、水性中涂及水性底色漆等已经在汽车行业得到了成功应用；高品质的汽车用水性面漆在国外巳进入试用阶段；现场施工的水性重防腐蚀涂料研究也取得了一定的进展，并显示出很大的潜力和更大的实际意义。3、水性涂料存在主要问题

4、水稀释性涂料有关问题用水作溶剂也带来一些困难和以下问题：

水反应性强，极性大、表面张力高、热容大、挥发慢、挥发受相对湿度影响等。（1）水可稀释性涂料成膜过程中的气泡问题相当严重。上层挥发，Tg上升，下层不易挥发，T升高，形成气泡，若冲出，不能流平，留下缺陷。解决办法①

延长进烘箱前的干燥时间；②

烘箱中烘道加长并分成不同温区；③控制漆膜厚度；④

控制胺的挥发速度(控制交联反应发生速度)；⑤

防止涂料中夹带气体，使用涂料前要静置；⑥使用高温固化的氨基树脂；⑦

树脂的玻璃化温度不宜过高；⑧

选择挥发较慢的共溶剂。

2、水稀释性涂料有关问题用水作溶剂也带来一些困难和以下问题：

水反应性强，极性大、表面张力高、热容大、挥发慢、挥发受相对湿度影响等。说明胺固化环氧树脂漆面易泛白的原因及解决方法（1)用双组分胺固化体系时，经常由于胺吸收空气中的二氧化碳，生成无反应性的胺的碳酸盐，在表面形成白霜（因折光指数不同），伯胺特别容易发生成盐反应。

(2）解决方法：可将胺和环氧树脂混合放置1h后再用，使其部分发生反应，消除伯胺，这样可降低胺的吸水性。配方中最好尽量少直接使用伯胺。

（2）水可稀释性涂料的起皱问题水性涂料使用不当，表面发皱，光泽变差现象。原因漆膜内层固化前，表层先已部分固化→当内层因固化而发生收缩时→表面不能流动→引起细小皱纹。这和胺的选择有关，如胺在表层挥发很快，表层基本无胺，交联剂

(如MF树脂)可和活性基团发生交联反应形成较硬漆膜，但内层依然有胺存在，抑制交联反应进行，只有当内层胺缓慢地扩散到表面挥发后，才可进行交联反应。一般三乙胺可引起较严重的发皱，二甲氨基乙醇次之，乙基吗琳为最好

其原因：三乙胺是强碱，挥发件很好，沸点低(90oC，在表面挥发很快，但因碱性强，从内部克服羧基的阻力向表层扩散速度很慢，因此表层和内层胺的分布不均匀。乙基吗啉碱性较弱，但挥发慢，沸点高(139oC)。因此扩散速度快，而在表面的逃逸速度慢，两者结合可使胺在涂层中分布较为均匀，因此内外层固化速度可相当。三、粉末涂料(一)粉末涂料的制备(二)粉末涂料的涂装(三)粉末涂料种类与应用(四)粉末涂料发展动向

粉末涂料是一种含100%固体份涂料，具有无溶剂、低污染、节省能源和资源、且涂装效率高，保护和装饰综合性能好等优势，受到世界各国的重视。

主要用于金属器件涂装，现已广泛用于家用电器、仪器仪表、汽车部件、输油管道等各个方面，是发展很快的一种涂料。三、粉末涂料（一）粉末涂料的制备

由各种聚合物、颜料、助剂等混合后粉碎加工而成的，设备和塑料加工设备相近。熔融混合挤出最为关键，物料在挤出机内要经受进料、压缩、塑化、混合、分散诸阶段。在挤出机充分混炼，但不能发生局部固化反应1．配料2．预混合3．计量4熔融混合挤出5．冷却粗粉碎6．细粉碎7．过筛、包装粉末涂料制备工艺流程（二）粉末涂料的涂装

粉末涂料分为热塑性和热固性两大类。通过热熔成膜1其涂装两个要点是：①如何使粉末分散和附着在被涂物表面，②是如何使它成膜。涂装方法主要可分为两大类，

(A)粉末熔融涂装法

(B)静电粉末涂装法根据具体粉末分散的方法又可分

喷射法、流化床法散布法

（二）粉末涂料的涂装

(1)喷射法---应用最广的方法粉末通过特制喷枪获得很高负电荷，被涂物接地，可吸附带电粉末，粉末粘附于被涂物上，取出放在烘箱内热熔固化成膜⑵流化床浸渍法和静电喷涂法粉末装入多孔底板的槽中，压缩空气从下吹动，粉末漂浮起来呈流动状态(称流化床)，被涂物预热到粉末熔点以上并浸入槽中，粉末被熔融附着在被涂物上。取出被涂物，再经烘烤，冷却即成漆膜，漆膜很厚

（3）熔融喷涂法

粉末涂料靠压缩空气从熔射机的喷嘴中央喷出，靠喷嘴外围吹出氧气和液化气燃烧火焰而变成熔融状态，喷射并附着到被涂物表面，冷却至常温即形成漆膜，用于热塑性涂料的涂装，可不经后烘烤，适用于整件烘烤有困难的大型工件和热容量大的物件涂装

⑸散布法最简单涂布方法，将被涂物预热，将粉散于其上，然后加热成均匀薄膜，可用于连续的金属板、织物的涂布粉

（三）粉末涂料种类与应用

分为热塑性和热固性两大类。热塑性粉末涂料发展很早，在l950年，首先将聚乙烯粉末用火焰喷涂法成功地涂装在金属表面上，50年代后期又发展了热固性粉末涂料，粉末涂料是通过热熔成膜的．粉末涂料生产成本中，原材料消耗约占60%--65%，主要包括树脂、固化剂、颜料、填料和助剂等，其中树脂和固化剂是最重要的成膜物质。五大类热塑性和热固性粉末涂料特点与用途见下表表1五大类热固性粉末涂料特点与用途

类型特点用途1环氧防腐性能和机械性能良好、耐化学品和耐水性能优异但耐候性差，易失光和泛黄管道、钢筋、铸件、电绝缘件以及室内建筑构件2环氧/聚酯综合性能，耐热性能良好静电吸附性能很好家用电器、金属构件、建筑内部金属构件以及金属家具（消耗量最大、应用最广）3聚酯/TGIC耐候性极佳，优异的耐久性、耐热性、耐腐蚀性和抗粉化性能，室外建筑构件、汽车零部件、机械及家用电器等。4聚酯/IPDI(聚氨酯）机械性能良好，耐热性能和耐候性能很好，金属家具、户外建筑构件和家用电器等方面。5丙烯酸类耐化学腐蚀性和户外保光、保色性优良，机械性能良好可内用也可外用，汽车罩光面漆树脂体系固化剂类型环氧胺或酚类环氧/羧基官能聚酯聚酯(羧基官能团)TGIC和HAA聚酯(羟基官能团)IPDI丙烯酸树脂(用甲基丙烯酸缩水甘油酯官能化)十二烷酸、聚酐类、羧基封端聚酯

TGIC:异氰尿酸三缩水甘油酯；HAA：β-羟基烷基酰胺

IPDI：异佛尔酮二异氰酸酯。粉末涂料常用树脂和固化剂粉末涂料是一种含100%固体份涂料，具有无溶剂、低污染、节省能源和资源、且涂装效率高，保护和装饰综合性能好等优势，受到世界各国的重视。粉末涂料在世界涂料市场中所占比例越来越大。Howard曾预测2000--2010年世界工业涂料类型与产品.

2010年电泳涂料、水性涂料、反应型涂料和粉末涂料将成为世界环保型工业涂料的四大支柱产品。预示世界工业涂料将向无污染、环保型涂料方向发展。其中省能源、低污染的粉末涂料代表着涂料工业的发展方向（四）粉末涂料的发展2000--2010年世界工业涂料类型与产品%

涂料类型

2000年2005年2010年低固体分溶剂涂料

30.5

15.0

7.0高固体分涂料

12.0

10.0

8.5电泳涂料

10.0

15.0

17.0水性涂料

16.0

19.0

22.5反应型涂料

15.0

16.5

17.5粉末涂料

12.0

17.0

20.0紫外/电子线固化涂料

4.5

6.5

7.5低温固化:使粉末涂料能适应于热敏性材料的涂装，

更好地与溶剂型涂料接轨;

薄膜化:

可用于厚度为30微米的连续涂层，以占领更多

的溶剂型涂料市场;

功能化:

主要包括重防腐型、耐高温型、耐候型、阻燃型、

导电型等被涂物,提供特殊保护和装饰功能

专用化:

汽车、预涂钢板等专用粉末涂料;美术型，开

发无光、高光、高鲜艳性、金属闪光，以及

遮盖粗质底材的花纹粉末涂料。未来几年粉末涂料发展方向:

此外,研究开发新型固化剂在聚酯/TGIC粉末涂料中，以HAA(羟基酰胺)，四甲氧甲基甘脲和低环氧化合物代替有毒的TGIC固化剂。在聚酯/IPDI粉末涂料中，以无封闭剂的新型固化剂代替以已内酰胺作封闭的IPDI固化剂。在环氧粉末涂料中，开发新型固化剂和促进剂，如咪唑金属铬合物，使粉末涂料向低温固化和多品种方向发展。

四、辐射固化涂料1、光固化涂料一般用紫外光作为漆膜固化的能源，它是一种几乎无溶剂的涂料，它具有节省能源，减轻空气污染，固化速度快，占地少，适于自动化流水线涂节等的特点，特别适用于不能受热的基材的涂装，它的应用范围很广，发展很快。辐射固化涂料包括光固化涂料和电子束固化涂料(高能射线)2、光固化涂料中颜料的影响3、光敏涂料中的光引发剂浓度4、光固化涂料的应用五、特种功能型涂料特种涂料是指具有除防护和装饰性之外的特殊功能的专用涂料。如：防火涂料、防污涂料、伪装涂料、