高分子化学与涂料-涂料复习提纲

涂料：一种材料，可以用不同的施工工艺涂敷在物件表面，形成黏附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。

涂料分类：

按稀释介质：溶剂型、水溶型、水乳型；粉末型；

按施工方法：涂刷漆、喷漆、烘漆（烤漆）、电泳漆；

按施工层次：腻子、底漆、面漆、罩光漆；

按漆膜的光泽：有光漆、半光漆（半光漆）、无关漆

按用途：

防锈漆、绝缘漆、耐高温漆（功能漆）；

地板漆、罐头漆、铅笔漆、黑板漆（产品漆）

船舶漆、汽车漆、化工漆（行业漆）；

最具学术意义的是按成膜物质分类：

油性涂料（油基树脂漆）：油脂漆、天然树脂漆、沥青漆

合成树脂漆：酚醛树脂、醇酸树脂、氨基树脂、聚酯树脂、环氧树脂，聚氨酯树脂涂料等。

涂料组成及作用：成膜物质（树脂），颜料，溶剂，助剂。装饰、防护及特殊作用。清漆：无颜料的涂料；色漆：有颜料的涂料；磁漆：面漆，涂膜平整光滑、坚韧耐磨。

成膜物质作用：对被涂敷表面有适宜的附着力，同时成膜物质必须与涂料中其他组分有良好相容性，形成连续而致密的膜层。

颜料赋予涂料颜色、遮盖力、耐腐蚀性及特殊作用；

助剂用于显著改善涂料生产加工、存储、涂布、成膜过程中的性能。树脂、颜料及助剂构成涂料的固体份。

溶剂主要用来溶解和稀释涂料，控制涂料的粘度以控制形成无缺陷的涂膜。溶剂属于挥发分。

成膜物质：油性涂料、天然树脂，合成树脂。天然树脂有松香、虫胶、阿拉伯胶和生漆。

成膜物质分类反应性和非反应性两种。反应性成膜物质包括热固性树脂、干性油（氧化交联）等；非反应性成膜物质包括热塑性树脂、聚合物真溶液、聚合物溶胶等。

涂料工业发展方向是发展低VOC涂料（环境友好型涂料，或绿色涂料），它们是水性涂料、粉末涂料、高固体份涂料及UV固化涂料。4 E 原则：Economy, Efficiency, Ecology, Energy

油性涂料

植物油：甘油三脂肪酸酯

R1，R2，R3大多是18碳酸，通式C17H35-x COOH

软脂酸/棕榈酸：CH3(CH2)14COOH

硬脂酸：CH3(CH2)16COOH 动物油脂

油酸：CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH

亚油酸：CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

9,12-十八碳二烯酸

亚麻油酸：CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)4COOH

6,9,12-十八碳三烯酸

亚麻酸：CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

9,12,15-十八碳三烯酸

桐油酸: CH3(CH2)3CH=CHCH=CHCH=CH(CH2)7COOH

9,11,13-十八碳三烯酸

蓖麻油酸：

12-羟基,顺-9-十八碳一烯酸

(蓖麻油脱水生成干性油，两种异构体。)

区别:双键的数目和位置不一样。

分类：干性油，半干性油，不干性油。

干性油可在空气中氧化交联成膜。鉴定：碘值，饱和100g油的双键需要的碘的克数。干性油，碘值大于140；125~140，半干性油；低于125，不干性油。

碘值是不饱和度的量度，只反映双键数目的多少，不能反映双键的分布情况。

干燥（成膜）与催化剂

非共轭双键干性油“干燥”

主要通过分子中活泼亚甲基，即两个双键中间的亚甲基：

~CH2—CH=CH—CH2—CH=CH—CH2~

单个双键旁边的亚甲基也可参与氧化反应，活性不及活泼亚甲基。氧化交联过程（链式反应）：

ROOH RO·+ ·OH

RO·+ ~CH=CH—CH2—CH=CH~

~CH=CH—CH—CH=CH~ （R'·）+ ROH

R'·+ O2 R'OO·

R'OO·+ R'H R'·+ R'OOH 氢过氧化物

R'OOH R'O·+ ·OH

双基终止：

R'·+ R'·R'—R'

R'O·+ R'·R'OR'

R'O·+ R'O·R'OOR'

分子中含有两个及以上活泼亚甲基时，分子间交联形成体型结构。

催干剂（催化剂），钴盐和锰盐，金属量为油的0.005%~0.2%。

原理钴和锰是可变价金属，与氢过氧化物组成氧化还原体系，ROOH 分解活化能大大降低。

ROOH + Co2+Co3+ + RO·+ OH-

ROOH + Co3+Co2+ + ROO·+ H+

助催化剂/透干剂，铅盐，锆盐，钙、锌、钡盐。

常用：辛酸和环烷酸的盐，钴、锰等离子易与一些化合物形成络合物，1,10-菲络琳，增加催干剂效率；另一类络合物如丁酮肟，与钴离子形成络合剂降低活性，常用的防结皮剂，涂膜后丁酮易挥发，络合物破坏，恢复催干作用。

共轭双键干性油的“干燥”

桐油酸，脱水蓖麻油酸共轭体

干燥机理与前不一样，比非共轭异构体干得快，表面易起皱，吸收少量氧即可成膜，氧与共轭双键形成1,4-过氧化物：

~CH=CH—CH=CH~ + O2

再进一步分解、自由基聚合反应，反应形成的交联结构主要为碳碳键，抗水解性能较非共轭干性油好，后者主要碳氧键。桐油有三个共轭双键，易变色。

醇酸树脂和聚酯树脂

醇酸树脂本质就是一种特殊的聚酯树脂。

干燥方式：气干型，烘干型。

原料

多元酸：邻苯二甲酸或其酸酐（苯酐），间苯二甲酸，己二酸，马来酸（酐）等二元酸，三元酸如偏苯三酸（酐）等。

多元醇：甘油，季戊四醇，山梨醇，三羟甲基丙烷及各种二甘醇。一元酸/油：亚麻油、豆油、桐油等植物油（以油的形式或脂肪酸的形式使用），苯甲酸或合成脂肪酸。

结构示意图：

苯酐∶甘油∶脂肪酸=1:2:4

侧基：脂肪酸