第五章 精细化学品概论

5.1
概
述
（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
5.1
OL（%）＝（油的质量/树脂理论产量）×100 ＝[油的质量/（多元醇质量＋多元酸质量＋油的质量－生成水的质量）] ×100 醇酸树脂按油度来分为：短、中、长三种油度 短：35~45%; 中：46~60%; 长：60%以上
b. 油度概念的扩展：扩展为醇酸树脂侧链所占的质量百分数。
5.2 醇酸树脂涂料
概
述
5.1.3 我国涂料工业的现状和发展趋向
（1）发展速度快 目前产量200万吨/年, 年增长速度3.4%，生
产企业约8000家
（2）普通型为主，高性能、环保型与国外发达国家有较大差距 （3）水溶性涂料、高固体粉未涂料、光固化涂料是发展方向
5.2 醇酸树脂涂料
5.2.1基本结构及合成方法
原料：多元醇、多元酸和单元酸（油）。其中多元醇常用甘 油和季戊四醇；多元酸常用苯酐，其次是间苯二甲酸、对苯二 甲酸和顺酐；单元酸常用植物油脂肪酸（如蓖麻油、松香油 等）、合成脂肪酸或芳香酸等。
• 对金属基本的腐蚀，需加入助溶剂、表面活性剂、
还原剂等，而为些助剂又会带来不同的负面影响； • 配制比溶剂型复杂。
5.2 醇酸树脂涂料
A. 有机硅改性的水性醇酸树脂涂料：
聚硅氧烷
CH3
CH3
CH3
H
O
Si
O
Si
O
Si
OH
n
CH3 CH3 CH3
制备方法： （1）制备反应性的有机硅低聚物，再和醇酸树脂上的羟基 反应。 （2）将有机硅低聚物作为多元醇与醇酯树脂进行共缩聚。
5.2 醇酸树脂涂料
5.2.3 羟值及其对醇酸树脂性能的影响：
a.羟值定义：100克树脂中含有的羟基的当量数，称为羟值。
b.羟值对树脂性能的影响： 1.超量的羟基值对树脂分子链长短起调节作用。过量的端 羟基值将对分子链起终止作用。醇酸树脂分子链的重复结 构单元（链节）数与羟基超量成函数关系：
U 1 r 1
H2C CH3 n H2C C + COOCH3 m CH 引发剂 溶剂 H2 （C CH3 H2 C ）（ C n C OCH3 O H C ） m
5.3 丙烯酸树脂涂料
A.热塑性丙烯酸树脂
热塑性丙烯酸树脂可溶或可熔，在施工和使用过程中不再进 行交联，溶剂挥发后就形成平滑光洁的膜。由于树脂本身不 再交联，因此用它制成的漆若不采用接枝共聚或互穿网络聚 合，其性能如附着力、玻璃化温度(Tg)、柔韧性、抗冲击力、 耐腐蚀性、耐热性、电性能等远不如热固性丙烯酸树脂。
c.油度对醇酸树脂性能的影响： 1.溶解度与极性：随油度增大，非极性增大，在非极性溶 剂中溶解度增大；反之，在极性溶剂中溶解度增大。
2.硬度：随油度减小，硬度增大。 3.干率：中等油度的干率性好。 4.耐久性：中等油度的室外耐久性好。 5.刷涂性：长油度，柔性增大，刷涂性好。 6.耐水性：中等油度的耐水性好，极性大易吸水。 7.保光保色性：随油度减小其保光保色性得到改善。
+
n RCOOH
O O H O H 2C C H C H 2C R O O O n OH
主链是强极性的，侧链的脂肪酸基和要由C－C，C＝C键构成的 非极性链。可以通过改变原料的组成来调节极性。
5.2 醇酸树脂涂料
5.2.2 油度及其对醇酸树脂性能的影响
a.油度的定义：醇酸树脂组分中油所占的质量百分数称为油 度（OL），其表示式如下：
5.2 醇酸树脂涂料
优点：既保留了醇酸树脂涂料涂刷性好、室温固化和涂膜 物理、机械性能好的优点，又具有有机硅树脂耐热、耐紫外 线老化及耐水性好的特点，是一种综合性能优良的涂料。
B. 丙烯酸树脂改性的水性醇酸树脂涂料 制备方法：将（甲基）丙烯酸（酯）单体与脂肪酸上有不饱和双键的 醇酸树脂共聚生成水性树脂。 优点：具有丙烯酸树脂优良的保色保光性、耐候性、耐腐蚀性及快干、 高硬度的特点，又具有醇酸树脂的特性
（甲基）丙烯酸 （甲基）丙烯酸羟乙酯 （甲基）丙烯酸羟丙酯 顺丁烯二酸酐 衣康酸酐（亚甲基丁二酸酐）
环氧基
胺 基
（甲基）丙烯酸缩水甘油酯， 烷基缩水甘油醚
（甲基）丙烯酸二甲氨基乙酯 （甲基）丙烯酰胺 顺丁烯二酰亚胺
多元羧酸，加热催化 自交联
自交联 自交联环氧树脂
酰胺基
ห้องสมุดไป่ตู้
5.4 聚氨酯树脂涂料
在聚氨酯分子链中含有相当量的氨基甲酸酯键：
5.4 聚氨酯树脂涂料
（1）多羟基化合物：聚醚、聚酯、环氧树脂和多羟基醇类。
（2）常用多异氰酸酯单体：
（ ⅰ ）芳香族二异氰酸酯
CH3 NCO OCN H2 C NCO
NCO 甲 苯 二 异 氰 酸 酯 （ TDA）
二 苯 基 甲 烷 二 异 氰 酸 酯 （ M D I）
5.4 聚氨酯树脂涂料
（ ⅱ ）脂肪族二异氰酸酯
组 分 亚麻油脂 肪酸
40
间苯二甲酸
21
三羟甲基 丙烷
24
聚醚聚 氨酯
10
重量份
3）水性醇酸树脂涂料：100份上述改性醇酸树脂＋15份丁基溶纤素 ＋25份乙基溶纤素，充分搅拌，＋4.4份三乙胺＋79份水，充分混合。
5.3 丙烯酸树脂涂料
丙烯酸树脂涂料以丙烯酸树脂为主要成膜物质的涂料。 特点:涂膜外观装饰性好，有优良的耐光性和户外耐候性， 保色保光，是现代装饰性涂料的主要品种。包括热塑型丙烯酸树 脂和热固型丙烯酸树脂两类。 最主要的用途:汽车工业，还广泛用于轻工、家用电器、卷 钢材料、仪器仪表以及木材、塑料、织物、皮革和纸张等制品。 丙烯酸乳胶漆是建筑涂料的主要品种。 目前正向高固体分含量、水性化、无溶剂化等的方向发展。
5.4 聚氨酯树脂涂料
（ ⅲ ）多功能异氰酸酯单体，如：
CH3 O H 2C C C O C H 2C H 2N C O
O HN C O R
凡是用异氰酸酯或其反应产物为原料的涂料都统称为聚氨酯涂料。
性能：（1）物理机械性能好，涂膜坚硬、柔韧、光亮、丰满、耐磨，附着力强。 （2）耐腐蚀性能优异，耐酸，耐石油。 （3）电性能好，宜作漆包线漆和其他电绝缘漆。 （4）施工适应范围广，可室温固化或加热固化。 （5）能和多种树脂混溶，可在广泛的范围内调整配方，配制成多品种、 多性能的涂料产品。
U：链节数；r＝n(多元醇)/n（二元酸），n为摩尔数
5.2 醇酸树脂涂料
c.羟值对醇酸树脂涂膜性能的影响：
• • • • 粘度随羟值增加而增大。 羟基与自动氧化过程中形成的过氧化氢能形成较稳定的
络合物，阻止过氧化氢基分解，降低膜干燥速度。 随羟值增加，涂膜的保光性下降。 游离羟基的存在，对涂膜的耐水性、硬度、抗张强度、 耐候性均有不利影响。
5.2 醇酸树脂涂料
5.2.4 水性醇酸树脂涂料的应用和发展前景
水性涂料
水溶型 乳胶型
水分散型
水性涂料的优点：水无毒、无味、不燃烧，既降低成本，又大大降低 VOC（挥发性有机物）含量，是绿色环保型涂料。
5.2 醇酸树脂涂料
水性涂料面临的问题：
• 水挥发比有机溶剂难； • 水的表面张力大，对颜料的分散和涂料的涂布不利
主要优点：溶解度好；与其它树脂的混溶性好；可制成高固体分涂料； 具有良好的耐化学性、耐候性，漆膜丰满，保光保色性好， 烘烤不变色。
主要应用：氨基－丙烯酸烤漆，用于汽车等交通工具。
5.3 丙烯酸树脂涂料
热固性丙烯酸树脂的官能单体和交联剂 官能团
羧 羟 酸 基 基 酐
单
体
交联及交联剂
三聚氰胺－甲醛树脂， 环氧树脂 多异氰酸酯，三聚氰 胺－甲醛树脂 环氧树脂、多异氰酸 酯自交联
5.4 聚氨酯树脂涂料
与水反应：潮（湿）气固化型涂料
O R N C O + H 2O R NH C O R N C O + RNH2 R HN C NH R OH RNH2 + CO2
5.4.2 聚氨酯涂料的制备方法
聚氨酯涂料主要分为单组分湿固化涂料和双组分涂料。 单组分：是含异氰酸酯基的预聚物，涂布后与空气中的湿气反应而交联固化。 常用的有以聚醚或蓖麻油（含有羟基）醇解物为基础的预聚物。 双组分：包括多羟基组分和多异氰酸酯两组分，在使用前将两组分混合，羟基 与异氰酸根反应而交联成膜。
5.2 醇酸树脂涂料
C.氨基树脂改性的水性醇酸树脂涂料 制备方法：氨基甲酸酯树脂中含有的氨基与醇酸树脂中的羧基 反应交联。
优点：漆膜的硬度得到明显的改善，耐水、耐酸碱性、耐溶剂性、耐污染性 优良，附着力强。 配方举例： 1）聚醚聚氨酯：由甲苯二异氰酸酯与聚乙二醇、聚丙二醇聚合而成。 2）改性醇酸树脂：
汽车、日用电器、设备、家具等
船体的防腐蚀和海洋生物附着，防热、防电等
5.1 概
述
涂料的组成：一般包含成膜物质、溶剂、颜料或填料、助剂 四个组分。
（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）有机溶剂或水：分散介质。 （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。
精细化学品概论
第 五 章
涂
料
5.1
概
述
5.1.1 涂料的概念、作用和组成
5.1 概