涂料基本技术(共88张PPT)

• 助溶剂
• 不能单独溶解树脂，与某种良溶剂混合可以获得相同或更大的溶解能力，也称潜溶剂
• 稀释剂
• 主要用来稀释涂料，调节涂料的黏度，达到便于施工的目的
• 涂料含有溶剂都可能作为该涂料的稀释剂，但有的稀释剂不一定可以作为溶剂使用
常用的溶剂
• 脂肪烃：200＃溶剂汽油
• 芳香烃：甲苯、二甲苯 • 萜烯类：松节油、双戊烯 • 醇类：乙醇、异丙醇和丁醇
• 催干剂 在水和氧的作用下与油基漆料生成铅皂，具有缓蚀作用
Munger, Corrosion Prevention by Protective Coaitngs, Second Edition, NACE International,1999 长期耐150℃，短期200℃
防腐蚀涂料与•涂装用应于用. 氧化和聚合的涂料，如油性漆、醇酸树脂涂料等，对漆膜有加速干燥的作用
Paint Technology and Generic Types
涂料技术和涂料的类型
内容
• 什么是涂料 • 涂料的基本组成
• 成膜物质
• 颜填料 • 助剂
• 溶剂
• 涂料的分类和命名 • 涂料的干燥成膜 • 涂料的类型
• 生漆
• 沥青漆 • 醇酸树脂涂料
• 氯化烯烃类涂料 • 丙烯酸涂料
• 环氧树脂涂料
• 漆膜脆，柔韧性和冲击强度差 • 耐碱性差
• 耐候性不好
• 过敏性皮炎：漆疮
沥青漆
• 沥青
• 天然沥青
• 石油沥青 • 煤焦沥青
• 常用产品
• 沥青清漆 （水罗松）
• 沥青防锈漆
• 煤焦沥青瓷漆
• 冷底子油 • 环氧煤沥青涂料
（焦油环氧）
• 为什么限制沥青的使用
• 接触皮肤会有红斑，重者水肿水疱及渗液 • 致癌物
• REACH法规 • 黑色偷光
醇酸树脂 Alkyd
• 醇酸树脂是用油料，多元醇如甘油和季戊四醇等，多元酸如苯二甲酸酐等，制备而成的 一种聚酯.
• 醇酸树脂之父： Kienle
Al（Alcohol醇）＋ Acid（酸） Alcid
Alkyd
醇酸树脂
• 醇酸树脂漆的脂肪酸含量（油度） • 短油度 <40% • 中油度 40-60%
• 含氯聚合物涂料
• 丙烯酸涂料
• 环氧树脂涂料 • 聚氨酯涂料 • 聚脲弹性体
• 有机硅树脂涂料
• 聚硅氧烷涂料 • 含氟聚合物涂料 • 不饱和聚酯涂料
• 乙烯基酯涂料
• 聚苯胺涂料
生漆
• 大漆、国漆
• 主要成分漆酚
• 漆膜坚硬富有光泽 • 耐油、耐水、耐溶剂和化学品 • 长期耐150℃，短期200℃
• 分散剂在颜料的分散过程中发挥作用，吸附在颜料粒子表面，使分散处于稳定状态
溶剂 Solvent
• 用来溶解树脂,降低黏度以改善加工制造性能，影响涂料施工性能
• 影响涂料的黏结性、防腐性、户外耐久性以及涂膜的表观性能，如起泡、流挂 和流平性
• 溶剂型涂料
• 水性涂料
溶剂
• 主溶剂
• 溶解树脂，制成树脂溶液
• 片状：铝粉、玻璃鳞片
• 化学性防锈颜料
• 缓蚀型
• 铅系：红丹 • 铬酸盐：锌黄
• 磷酸盐：磷酸锌
• 电化学： 锌粉
红丹的防锈性
• 化学名：四氧化三铅 Pb3O4 • 优异的防锈性能
• 对钢铁的表面处理要求不高 • 对残锈表面仍有良好的防锈性能
• 在水和氧的作用下与油基漆料生成铅皂，具有缓蚀作用 • 晶格离子交换出Pb 2＋，有助于吸收腐蚀介质中的硫酸根离子、氯离子和碳酸根离子等，生成不
优异的附着力使损伤处不会继续扩大
第2道有机面漆
Zn 2+
无机锌底漆
钢材
当表面涂层损坏时无机硅酸锌底漆发生化学反应以 保护钢铁底材不受腐蚀
着色颜料
• 主要作用是着色和遮盖物面 • 具有良好的着色力和遮盖力
• 不溶于水、油和溶剂
• 色彩鲜艳美丽
• 对光、热稳定性好
体质颜料
• 不具备着色力和遮盖力，习惯上称之为填料 • 增加涂料的固体含量和降低涂料成本 • 改善涂料各方面的性能：
件而定 • 高VOC，一次成膜较低
含氯防腐蚀涂料
聚氯乙烯树脂涂料 溶剂型涂料，溶剂的挥发，涂膜干燥成膜
晶格离子交换出Pb 2＋，有助于吸收腐蚀介质中的硫酸根离子、氯离子和碳酸根离子等，生成不溶于水的PbSO4、PbCl2、PbCO3等
接触皮肤会有红斑，重者水肿水疱及渗液
过氯乙烯树脂涂料
能温长度期 高耐于15乙02º0C℃烯时以会上类产的生树涂热料脂塑性涂料
• 气相二氧化硅、氢化蓖麻油和改性膨润土
水性分散型涂料，在水的挥发过程中，聚合物粒子彼此接触挤压成形，由粒子状聚集变为分子状态的聚集而形成连续的漆膜。 Munger, Corrosion Prevention by Protective Coaitngs, Second Edition, NACE International,1999
• 涂膜阻止了腐蚀介质与钢铁的接触， 隔断了腐蚀电池的通路，增大了电阻
• 片状颜料，如云母粉、铝粉、云铁、玻璃鳞片等能增强涂膜的屏蔽性
防腐蚀涂料的防腐机理
• 缓蚀作用
• 化学防锈颜料对钢铁起到缓蚀作用
• 铅系颜料，红丹
• 铬酸盐，锌黄
• 磷酸盐，磷酸锌、三聚磷酸铝
涂料基本类型
• 生漆
• 沥青漆 • 醇酸树脂涂料
锌的标准电极电位：-0. 在炎热，多风的天气条件下易
• 润湿剂和分散剂 Al（Alcohol醇）＋ Acid（酸）
双酚A和环氧氯丙烷在氢氧化钠的催化下合成 耐水性差（使用在浸水区域）
双酚F（2分子•苯酚润和湿1分剂子甲在醛的颜缩料合物的）润和环湿氧氯过丙程烷反中应发合成生作用，降低液／固之间的界面张力，提高颜料的分散效率，缩短研磨 时间 钢铁表面氧化成Fe2O3的均匀薄膜，使表面钝化，不使其有更深的锈蚀
什么是涂料
涂料的作用
• 防腐作用 • 装饰作用
• 特殊功能作用
✓ 防污 ✓ 警示
✓ 防滑
✓ 防静电
✓ 伪装 ✓ 耐高温
✓ 阻燃
✓ 减阻
涂料的基本组成
• 黏结剂
binder
主要成膜物质
• 颜填料
pigment
次要成膜物质• 助剂 addi Nhomakorabeaive 辅助成膜物质
• 溶剂 solvent
挥发性物质
涂料的基本组成
• 聚氨酯涂料
• 聚脲弹性体 • 有机硅树脂涂料
• 聚硅氧烷涂料 • 含氟聚合物涂料
• 不饱和聚酯涂料 • 乙烯基酯涂料 • 聚苯胺涂料
• 水性防腐涂料
• 功能性专用涂料
– 磷化底漆 – 车间底漆 – 耐高温涂料
– 油罐内壁导静电涂料 – 防火涂料
– 船舶防污漆
什么是涂料 What is paint
沥青 乙烯 丙烯酸 乳胶漆
化学固化
氧气固化 固化剂固化
水汽固化 辐射固化
热固化
油性、醇酸、环氧酯 环氧、聚氨酯
醇溶性无机硅酸锌 环氧丙烯酸酯 有机硅、氨基
物理干燥
• 经涂装后，溶剂或水挥发到大气中，就完成漆膜干燥的过程。 • 涂料类别
• 氯化橡胶，高氯化聚乙烯，丙烯酸，沥青
•
物理干燥型涂料
• 溶剂型涂料，溶剂的挥发，涂膜干燥成膜
物理干燥型涂料
• 溶剂型涂料的共性
• 可逆性 • 溶剂敏感性 • 漆膜成型不依赖于温度 • 热塑性
• 重涂性能比较好
物理干燥型涂料
• 水性分散型涂料，在水的挥发过程中，聚合物粒子彼此接触挤压成形， 由粒子状聚集变为分子状态的聚集而形成连续的漆膜。
物理干燥型涂料
• 水分散型涂料的共性
• 在一定温度下的可逆性
• 二氧化碳固化
• 水性硅酸钠/硅酸钾富锌底漆
• 高温固化
• 有机硅、氨基
• 辐射固化
• 共性
• 不可逆性 • 耐溶剂
• 成膜速度依靠温度 • 非热塑性 • 严格的重涂间隔
防腐蚀涂料的防腐机理
• 屏蔽作用 • 缓蚀作用 • 电化学保护作用 • 以上的联合作用
防腐蚀涂料的防腐机理
• 屏蔽作用
• 钢铁的腐蚀需要氧气、水、电解质和电路
• 对溶剂敏感 • 漆膜成型对温度有依赖
• 热塑性
• 重涂性能比较好
氧气干燥型涂料
氧气固化
溶剂挥发
氧气进入漆膜 开始反应 聚合物分子互相结合
固化剂固化
双组份固化剂固化
溶剂挥发
= 聚合物
= 固化剂 (hardener)
聚合物和固化剂的分子相反应，形成新的化学物质
化学固化型涂料
• 潮气固化：
• 醇溶性无机硅酸锌 • 湿固化单组分聚氨酯涂料
氯醋共聚树脂涂料
颜填料 黏结剂
pigment 次要成膜物质
偏氯乙烯共聚树脂涂料
• 酮类：甲乙酮、丙酮、环己酮 • 酯类：醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丁酯
• 醇醚类
挥发性有机物含量 —— VOC
• 与溶剂含量紧密关联
• 对涂料的品种影响很大
氯化橡胶、乙烯、丙烯酸
醇酸 环氧、聚氨酯
水性涂料
0 100 200 300 400 500 克/公升
涂料分类：干燥成膜的机理
物理干燥 氯化橡胶
• 涂料是涂覆在被涂物表面，形成牢固附着连续薄膜的材料
• 色漆 含有颜料的液体或黏稠状或粉状的涂层材料施工在底材上，形成不透明薄膜， 具有保护、装饰或特定的技术性特性。
• 清漆 施工在底材上形成固体的透明薄膜，有保护、装饰或特定的技术性特性。
油漆？涂料？
• 早期的主要原材料是动物和植物油脂
• 桐油 ＋ 生漆 ＝ “油漆”
溶于水的PbSO4、PbCl2、PbCO3等 • 钢铁表面氧化成Fe2O3的均匀薄膜，使表面钝化，不使其有更深的锈蚀 • 钢材表面锈蚀时，很快地氧化成Fe(OH)3沉积在表面，使表面阳极封闭
红丹的危害性
• 急性铅中毒
• 流涎、恶心、呕吐，腹绞痛 • 腹泻、头痛、血压升高、多汗少尿
• 慢性铅中毒 • 神经衰弱、多发性神经病和脑病
• 干燥固化、耐水性、耐盐雾、耐候性等等
• 通常用区别并称呼涂料的类别名称
• 环氧树脂涂料 • 醇酸树脂涂料 • 沥青漆
颜填料 Pigment
• 防锈颜料
• 着色颜料
• 体质颜料（填料）
• 其它功能性颜料
防锈颜料
• 防止金属腐蚀,提高漆膜对金属表面的保护作用 • 物理性防锈颜料
• 球状：氧化铁红
• 长油度 >60%
醇酸树脂涂料
• 优点
• 容易施工，刷涂/滚涂
• 单组分 • 良好的耐候性 • 适当的润湿性
• 好的可覆涂性 • 好的保光和保色性
• 耐干温最高可达120 ℃
• 成本较低
• 局限性
• 耐化学品性差 • 耐水性差（使用在浸水区域） • 有限的耐溶剂性 • 单涂层膜厚受限制 • 与丙烯酸的附着力差
• 光泽 • 流动性和流平性
• 透气性
• 耐水性
• 机械耐磨性
• ……
• 常用体质颜料
• 沉淀硫酸钡barium sulfate • 轻质碳酸钙Calcium carbonate • 滑石粉talcum powder • 高岭土Kaolin
• 云母mica powder
•…
特殊功能颜料
• 耐高温颜料 • 防污颜料 • 导静电颜料
黏结剂
天然树脂 •干性油 •沥青 •硝化纤维素
合成树脂 •醇酸树脂 •氯化橡胶 •环氧树脂 •聚酯 •聚氨酯 •丙烯酸 •乙烯
涂料
颜料
着色颜料 体质颜料 防锈颜料 功能性颜料
溶剂
烃类 酮类 酯类 醚类 醇类 水
助剂
润湿剂 触变剂 催干剂 防结皮剂 增塑剂
黏结剂 Binder
• 主要成膜物质，是涂料的主体和基础 • 黏结颜填料，提供涂层与底材的附着力 • 黏结剂的性能决定了涂料和涂膜的基本性能
• 腹绞痛、肝炎
• 干扰血红蛋白合成过程，导致溶血性贫血， • 循环系统铅中毒部分人会引发高血压
片状防锈颜料
• 含有玻璃鳞片或铝粉的涂层，潮气、氧气等腐蚀蚀气体到达钢材表面的路径 更长，时间也更长
水、氧气
含有玻璃鳞片或 或铝粉的漆膜
钢铁
富锌底漆的电化学保护作用
钢材表面涂层的损伤处
潮气将首先使锌腐蚀, 而保护钢铁不受侵蚀
• 与环氧间的附着力差
• 绝对不要使用在富锌涂层上 • 长期使用后易变脆 / 剥落 • 在炎热，多风的天气条件下易
• 易结皮
• 冬季干燥较慢（除了苯乙烯
和氨酯改性的醇酸）
含氯聚合物
• 含氯聚合物：含有大量氯原子的聚合物作为主要成膜物质
• 阻燃自熄，防霉
• 耐水、盐、酸、碱，防腐蚀性能良好
• 涂膜不耐高温，受热后易析出氯化氢气体而降解，性能变坏，故使用温度受到限制，一般不超过60℃ • 挥发型含氯涂料，干燥迅速，能在低温下成膜，这种涂料不耐有机溶剂 • 交联固化型含氯涂料，固化成膜随具体的树脂结构，固化成膜的速度则随具体的树脂结构、固化剂及施工条
•…
铝粉、锌粉
耐高温涂料
氧化亚铜
防污漆
碳黑、导电云母粉 导静电涂料
助剂 Additives
• 又称为添加剂 • 分别在涂料的生产、贮存、施工和成膜阶段发挥不同的作用 • 改进涂料或涂膜某一特定方面的性能
• 用量小，作用明显
• 涂料辅助成分，不能单独成膜
助剂
• 流变剂
• 改善涂料的流变性,增加液体的触变性,防止流挂和沉降