第一节涂料基础

第三部分特种涂料及其应用

第四部分涂料的性能与测试第一章涂料基础涂料的定义和组成涂料的分类和命名涂料的作用涂料的发展过程涂料简介第二部分主要涂料树脂的合成工艺及其应用天然树脂涂料氨基树脂涂料醇酸树脂涂料环氧树脂涂料丙烯酸树脂涂料聚氨酯涂料有机硅涂料橡胶涂料不饱和树脂涂料特种功能涂料耐高温腐蚀的涂料防火涂料示温涂料导电、磁性、液晶涂料阻尼涂料防霉、杀菌、灭虫涂料润滑、耐磨、防滑涂料耐核幅射涂料隐身涂料舰船防污涂料飞机、航空器涂料热与高温性能涂料电、磁、光、声、机械性能涂料特定条件下的功能涂料第三部分特种涂料介绍第一章涂料基础涂料的发展概况涂料的定义和组成涂料的分类和命名涂料的作用涂料的发展过程涂料简介第一节涂料发展概况涂料的发展史一般可分为三个阶段：（1）天然成膜物质的使用；（2）涂料工业的形成；（3）合成树脂涂料的生产中国是世界上使用天然成膜物质涂料最早的国家之一。4000年前发现了生漆。春秋时代（公元前770年～公元前476年）就掌握了熬炼桐油制造涂料的技术;战国时代（公元前475～公元前221年）能用桐油和大漆复配涂料;明代(1368～1644年),中国漆器技术达到高峰。17世纪以后，中国的漆器技术和印度的虫胶（紫胶）涂料逐渐传入欧洲。天然成膜物质的使用

2100年的西汉马王堆的漆器和漆棺，属于天然漆战国漆器中国四大手工艺品漆器、丝绸、陶瓷、景泰蓝生漆：天然漆，在7000年就开始应用生漆的固化机理：世界上唯一不需提供能量便能在生物酶的催化作用下，常温固化成膜的天然高分子生态树脂特点：生漆具有防腐蚀、耐强酸、耐强碱、防潮绝缘、耐高温等。天然生漆具有世界公认“涂料之王”的美名。

缺点：固化受环境影响因素大，毒性大。目前还在广泛应用生漆-涂料之王生漆的制备过程主要成分是漆酚(60%-70%)、漆多糖(5%-7%)、漆酶(<1.0%)和水分(20%-30%)特殊的颜色变化乳白→浅黄→金黄→赤黄→血红→紫红→黑褐或纯黑

桐油桐油是我国特产油料树种──油桐种子所榨取的油脂。桐油是一种优良的干性植物油，具有干燥快、比重轻、光泽度好、附着力强、耐热、耐酸、耐碱、防腐、防锈、不导电等特性，用途广泛。它是制造油漆、油墨的主要原料，大量用作建筑、机械、兵器、车船、渔具、电器的防水、防腐、防锈涂料。主要成分为脂肪酸甘油三酯混合物

油漆在古罗马，工匠们用木材浸在醋和粘土浆液中，已达到防火的目的。18世纪涂料工业开始形成。亚麻仁油熟油的大量生产和应用，促使清漆和色漆的品种迅速发展。1790年，英国创立了第一家涂料厂。在19世纪，涂料生产开始摆脱了手工作坊的状态，很多国家相继建厂，法国在1820年、德国在1830年、奥地利在1843年、日本在1881年都相继建立了涂料厂。19世纪中叶，涂料生产厂家直接配制适合施工要求的涂料，即调合漆。从此，涂料配制和生产技术才完全掌握在涂料厂中，推动了涂料生产的大规模化。第一次世界大战期间，中国涂料工业开始萌芽，1915年开办的上海开林颜料油漆厂是中国第一个涂料生产厂。涂料工业的形成

19世纪中期，随着合成树脂的出现，涂料成膜物质发生了根本的变革，形成了合成树脂涂料时期。

1855年，英国人A.帕克斯取得了用硝酸纤维素（硝化棉）制造涂料的专利权，建立了第一个生产合成树脂涂料的工厂。

1909年，美国化学家L.H.贝克兰试制成功醇溶性酚醛树脂。

1925年硝酸纤维素涂料的生产达到高潮。与此同时，酚醛树脂涂料也广泛应用于木器家具行业。

1927年，美国通用电气公司的R.H.基恩尔突破了植物油醇解技术，发明了用干性油脂肪酸制备醇酸树脂的工艺，醇酸树脂涂料迅速发展为主流的涂料品种，摆脱了以干性油和天然树脂混合炼制涂料的传统方法，开创了涂料工业的新纪元。第二次世界大战结束后，合成树脂涂料品种发展很快。

合成树脂涂料时期40年代后期，壳牌公司瑞士汽巴公司首先生产环氧树脂50年代初，聚氨酯涂料在联邦德国拜耳公司投入工业化生产。1950年，美国杜邦公司开发了丙烯酸树脂涂料20世纪50～60年代，又开发了聚醋酸乙烯酯胶乳和丙烯酸酯胶乳涂料，这些都是建筑涂料的最大品种。在50～60年代，先后发明了乙烯类树脂热塑粉末涂料。壳牌化学公司开发了环氧粉末涂料、电沉积涂料、光固化涂料，开辟了低污染涂料的新领域。随着电子技术和航天技术的发展,以有机硅树脂为主的元素有机树脂涂料,发展迅速，在耐高温涂料领域占据重要地位。为配合合成树脂涂料的推广应用，涂装技术也发生了根本性变化。20世纪50年代，高压无空气喷涂在造船工业和钢铁桥梁建筑中推广，大大提高了涂装的工作效率。静电喷涂是60年代发展起来的，它适用于大规模流水线涂装，促进了粉末涂料的进一步推广。电沉积涂装技术是60年代适应于水溶性涂料的出现而发展的。七十年代以来，由于石油危机的冲击，涂料工业向节省能源，减少污染、有利于生态平衡和提高经济效益的方向发展。高固体涂料、水型涂料、粉末涂料和辐射固化涂料的开发，是其具体表现。九十年代初，世界发达国家进行了“绿色革命”，在北美和欧洲，1992年常规溶剂型涂料占49%，到2000年降为26%；水性涂料、高固体份涂料、光固化涂料和粉末涂料由1992年的51%增加到2002年的74%。

现在，涂料工业的技术发展将主要体现在“四化”——水性化、粉末化、高固体份化和光固化。

（1）涂料的水性化在水性涂料中，乳胶涂料占绝对优势，此外，水分散体涂料在木器、金属涂料领域的技术、市场发展很快。（2）涂料的粉末化

无溶剂、100%地转化成膜、具有保护和装饰综合性能的粉末涂料，便因其具有独有的经济效益和社会效益而获得飞速发展。

（3）涂料的高固体份化

（4）涂料的光固化光固化涂料也是一种不用溶剂、节省能源的涂料，美国现约有700多条大型光固化涂装线，德国、日本等大约有40%的木质或塑料包装物采用光固化涂料。

第二节涂料的概念、作用和组成涂料的定义：涂料是一种涂覆在物体（被保护和装饰的对象）表面并能形成牢固附着的连续薄膜的配套性工程材料。二、涂料的作用1、保护作用金属材料，尤其是钢铁，容易受到环境中腐蚀性介质、水分和空气中氧的侵蚀和腐蚀；木材易受潮气、微生物的作用而腐烂；塑料会受光和热的作用而降解；混凝土易风化或受化学品的侵蚀，因此材料需要用涂层来保护。2、装饰作用建筑装饰涂料用色彩来装饰我们的环境，是人类的天性，并伴随着人类及其社会整个发展过程。由于涂料很容易配出成千上百种颜色，色彩丰富；涂层既可以做到平滑光亮，也可以做出各种立体质感的效果。3、标志作用标志作用是利用色彩的明度和反差强烈的特性，引起人们警觉，避免危险事故发生，保障人们的安全。有些公共设施，如医院、消防车、救护车、邮局等，也常用色彩来标示，方便人们辨别。4、特殊作用如输油管内壁防结蜡涂料、船底防污涂料、变色涂料、烧蚀涂料、伪装涂料、防辐照涂料等。防热烧蚀材料是利用材料的热解、熔化蒸发等方式散热的烧蚀材料示温涂料

示温涂料是指当涂层被加热到一定温度后发生颜色的变化或其他现象变化来指示物体表面温度分布的涂料，也称变色涂料、热敏涂料。主要用于飞机发动机、武器等。受热某一反应，温度是产品质量的重要影响因素，可在反应釜表面涂刷“可逆示温涂料”。温度高于上限温度再次恢复原色温度下降低于上限温度多变色可逆示温涂料示例t=95℃t=24℃t=45℃t=91℃CuCl2·2H2OCoCl2·6H2OMgCl2·6H2OAl2O3变色机理升华蓝色涂层靛蓝+钛白升华白色涂层钛白靛蓝晶格转变热分解氧化固相反应高分子液晶示温涂料涂料的组成（1）成膜物质：主要由树脂组成。还包括部分不挥发的活性稀释剂。它是使涂料牢固附着于被涂物质表面上形成连续薄膜的主要物质，是构成涂料的基料，决定涂料的基本特征。（2）分散介质:有机溶剂或水。（3）颜料和填料：主要用于涂料着色和改善涂膜性能，增强涂膜的保护、装饰和防锈作用。（4）助剂：是原料的辅助材料。如催干剂，增塑剂，固化剂，防老化剂，防霉剂，流平剂，防沉淀剂，防结皮剂等。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。成膜物油脂高分子材料天然高分子材料合成高分子材料有机天然高分子材料无机天然高分子材料有机合成高分子材料无机合成高分子材料主要成膜物质是液体涂料中决定漆膜性能的主要成分，是一些涂于制品表面能够干结成膜的材料。可以作为涂料成膜物质的主要原料，早年是用植物油（桐油、亚麻油、豆油等），近年主要是用合成树脂（醇酸树脂、聚氨酯、不饱和聚酯等）。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。

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。

半干性油不干性油

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

涂料的性能主要由基料决定，包括（半）干性油、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。总之，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。天然橡胶云母丙烯酸树脂硅酸盐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。VOC溶剂品种（1）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。（2）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。（3）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。（4）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。（5）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、颜料和填料颜料：着色、防锈、耐晒、耐水、耐化学品性（装饰、防护）填料：又称体质颜料，对涂料的着色不起作用，但可以改善涂料的某些性能，还可以降低涂料成本。碳酸钙硫酸钡二氧化硅硅酸盐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。涂料的分类（1）以成膜物质为基础分类：

GB2705-92以主要成膜物质为基础，将涂料划分为18大类：成膜物质分为17类，辅助材料列为第18类。油脂，天然树脂，酚醛树脂，沥青，醇酸树脂，氨基树脂，硝酸纤维素（酯），纤维素酯、纤维素醚，过氯乙烯树脂，烯类树脂，丙烯酸树脂，聚酯树脂，环氧树脂，聚氨酯树脂，元素有机聚合物，橡胶，其它树脂，辅助材料。序号代号发音成膜物质类别主要成膜物质1Y衣油性漆类天然动植物油、清油（熟油）、合成油2T特天然树脂漆类松香及其衍生物、虫胶、乳酪素、动物胶、大漆及其衍生物3F佛酚醛树脂漆类改性酚醛树脂、纯酚醛树脂、二甲苯树脂4L肋沥青漆类天然沥青、石油沥青、煤焦沥青、硬脂酸沥青5C雌醇酸树脂漆类甘油醇酸树脂、季戊四醇醇酸树脂、改性醇酸树脂6A啊氨基树脂漆类脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂7Q欺硝基漆类硝基纤维素、改性硝基纤维素8M模纤维素漆类乙基纤维、苄基纤维、羟甲基纤维、醋酸纤维、醋酸丁酯纤维、其它纤维及酯类9G哥过氯乙烯漆类过氯乙烯树脂、改性过氯乙烯树脂10X希乙烯漆类氯乙烯共聚树脂、聚醋酸乙烯及其共聚物、聚乙烯醇缩醛树脂、聚二乙烯乙炔树脂11B玻丙烯酸漆类丙烯酸酯树脂、丙烯酸共聚物及其他改性树脂12Z资聚酯漆类饱和聚酯树脂、不饱和聚酯树脂13H喝环氧树脂漆类环氧树脂、改性环氧树脂14S思聚氨酯漆类聚氨基甲酸酯15W吴元素有机漆类有机硅、有机钛、有机铝等元素有机聚合物16J基橡胶漆类天然橡胶及其衍生物、合成橡胶及其衍生物17E额其它漆类未包括在以上所列的其它成膜物质，如无机高分子材料、聚酰亚氨树脂等18辅助材料稀释剂、防潮剂、催干剂、脱漆剂、固化剂序号代号涂料类别序号代号涂料类别序号代号涂料类别1Y油性树脂7Q硝基纤维素13H环氧树脂2T天然树脂8M纤维素14S聚氨酯3F酚醛树脂9G过氧乙烯树脂15W元素有机聚合物4L沥青10X乙烯基树脂16J橡胶5C醇酸树脂11B丙烯酸树脂17E其他6A氨基树脂12Z聚酯树脂18辅助材料（2）涂料的形态分类

固态涂料：即粉末涂料

液态涂料：溶剂型涂料、水溶性涂料、水乳型涂料

（3）按涂料的特殊性能分类

建筑涂料、防腐涂料、汽车涂料、防锈涂料、防水涂料、保湿涂料、弹性涂料、绝缘涂料等（4）按涂料的光泽分类

高光型或有光型涂料、丝光型或半定型涂料、无光型或亚光型涂料涂料的分类第三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☆投资少，见效快

☆带有加工工业的性质

☆技术密集度高、涉及学科多

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EnergyEconomyEfficiencyEcology20世纪涂料和涂装技术的发展过程年代主要涂料品种涂漆方法特点50年代硝基、醇酸、沥青手工空气喷涂、浸涂效率低、危险、环境污染大60~70年代氨基、丙烯酸、粉末涂料静电喷涂阳极电泳、粉末涂装高效安全、低污染80年代无