涂料与涂装

（4）电渗 刚沉积的涂膜疏松多孔，含水量很高。
电极反应产生的离子（H＋或OH－）通 过这种膜外移，在漆膜表面与树脂反 应，生成新的沉积膜。
同时，漆膜内部的水与离子一起从涂 膜中渗出，使涂膜脱水，形成致密的 漆膜（含水5～15%）。
这种湿膜就可直接进行烘烤。
电泳涂装设备一般由电泳槽、槽液循 环过滤系统、超滤（UF)装置、电极和 极液循环系统、调温系统、直流电源、 涂料补给装置、电泳后的清洗装置等 组成。
旋风布袋二级回收器。
摩擦静电喷涂
枪体使用强电阴性材料（如聚四氟乙 烯等）制造。在压缩空气推动下，粉 末与枪体及输粉管的内壁摩擦，枪体 产生负电荷，粉末带上正电荷，飞向 并吸附于工件表面。枪体的负电荷通 过接地电极引出。解决了法拉第屏蔽 效应，但荷电量一般比电晕喷枪的少， 且需要严格控制粉末粒径。
搅拌装置多采用循环泵循环。
用隔膜电极除去中和剂和用超滤装置 排除低分子量成分、无机离子等 。
溶剂主要是水，涂料利用率高达95％， 涂层覆盖性、厚度均匀性好 。
易自动化流水线生产 。
设备投资大，费用高 ；生产管理要求 高；
粉末涂料
把固态高分子熔融，将颜料和其他组 分分散在其中，冷却并粉碎制备的。
粉末涂装
薄粉末涂层用静电喷涂法施工。
保护性的厚膜用流化床，静电流化床 和火焰喷涂等热熔施工方法。
粉末高压静电喷涂原理
粉末从喷粉枪头喷出，通过电离空气区 获得负电荷，飞向接地工件。
因为粉末的绝缘电阻很高(体积电阻为 109～1013Ωcm)，最初到达工件的粉末 通过导电的工件把电荷释放出去，而随 后到达的带电粉末由于有最初粉末层的 阻挡，电荷不能立即减少，正负电荷的 吸引使带电粉末附着在工件上。
很细粒子受空气流动的影响很大，在 料斗和供给线上不能正确流动，涂布 效率不高。
细粒径且粒径分布较狭粉末的涂层平 整性最高。
装饰性涂层一般较薄，而防腐性能要求 高，则需要涂膜厚。
喷涂太厚，涂膜容易出现麻点和流挂现 象，可采用工件加热后再喷涂的方法。
厚涂膜一般采用火焰喷涂法、流化床法。
粉末静电喷涂的主要设备
水稀释涂料
水稀释丙烯酸涂料由丙烯酸或甲基丙 烯酸、丙烯酸羟烷基酯等共聚制成， 用六甲氧甲基三聚氰胺交联固化 (140℃左右)。
树脂在有机溶剂中聚合，然后加胺成 盐，可用水稀释，形成稳定的分散体。
水稀释性树脂在水稀释过程中有两个 异常现象： pH值异常；粘度异常。
即使中和羧酸所用胺的用量低于理论 值，体系的pH值仍大于7(一般为8.5～ 9.5)。
流化床涂装
浸渍槽底部是一块多孔板。压缩空气通过 多孔板吹起粉末悬浮。
工件先加热，后进槽。悬浮粉末碰到工件 并熔融在工件表面。涂层为热绝缘层，表 面温度足够低时，粉末就不再粘附。工件 需进入另一烘房，彻底熔融成膜。
常用于热塑性涂料施工，如涂覆小电机的 绝缘涂层和防腐涂层 。
火焰喷涂
火焰喷枪将粉末通过火焰，停留到刚 刚熔化，然后喷向工件。火焰除加热 粉末外，还加热底材到高于聚合物熔 融温度。但操作时须小心平衡火焰温 度、停留时间等。
最常用的是自乳化法：在聚氨酯分子 骨架上引入离子中心，然后用中和剂 中和后，进行分散，在水分散过程中 不用乳化剂，树脂自动分散于水中。
H2N(CH2)2NH(CH2)2SO3－Na＋
CH3OH CH3 C COOH
CH3OH
水性醇酸树脂中包括醇酸乳液和水稀 释醇酸树脂。
最有价值的是醇酸丙烯酸杂化乳液
聚合物中加入增塑剂，可以降低 MFFT 。因为不挥发性增塑剂永久地 降低漆膜的Tg，大多数乳胶漆使用挥 发性增塑剂，又被称作成膜助剂 。
成膜助剂溶解在聚合物粒子中，使漆 膜在较低温度时凝聚。
在成膜后，成膜助剂缓慢地从漆膜中 扩散并蒸发。
即使使用成膜溶剂，需要形成良好的 漆膜还存在一个最低温度限制（通常 2℃）。
当粉末层达到一定的厚度时，由于同 性相斥就不再继续增加厚度，得到厚 度均匀一致的漆膜。
未附着在底材的粉末粒子(过喷)回收， 通常和新的粉末拼混再利用。
吸附在工件表面的粉末经加热后，就 能熔融固化成涂膜。粉末堆积密度越 高，烘烤时漆膜内的气泡就越少。
施工膜厚为30～60μm，粉末的粒径 20～60μm最好。
电泳涂装
电泳涂料几乎都是热固性的，需要加热 烘烤固化。
电泳涂料分为阳极和阴极电泳涂料。
阳极电沉积涂料的树脂中含有羧基，品 种有纯酚醛、环氧酯、聚丁二烯等。
阴极电泳涂料树脂中含有大量的胺基， 氨基具有抑制腐蚀的作用。
工件是阴极，电泳时金属底材不被溶 解
阴极电泳漆膜的防腐能力比阳极的高 3～4倍。
第六章
水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性 涂料和乳胶漆。
目前最重要的是水稀释性涂料和乳胶 漆。
一般用成膜物的粒子尺寸范围界定： 粒径在0.001μm（1nm）以下者，是水
溶性涂料；
粒径在0.1μm以上者，称为乳胶漆；
粒径介于二者之间（1～100nm）的， 称为水稀释涂料，也简称为水分散体和 微乳胶，在胶体的尺寸范围。
供粉器给喷枪提供连续、均匀、定量 的粉流。目前常用的粉泵（见图）， 也称为文丘里射流泵。
喷粉柜又称粉末喷涂室。
喷粉柜中的风速要求既不能将附着在 工件上的粉末层吹掉，也不能让粉末 从喷粉室飞扬出来，以0.5m/s左右为 宜。
工件的上粉率大约为50～70％，其余 的粉末飞扬在空中或散落在喷涂室底 部。
水稀释涂料最重要应用是电泳涂料。
乳胶漆
乳胶漆分子量很高，无需交联即可提 供极佳的机械性能。
乳胶的粘度与分子量无关，可用相对 较高的固含量来施工。
制备乳胶漆先要乳液聚合合成要求的 乳液。
乳液聚合是用乳化剂把单体是乳化于 水中，用水溶性自由基引发的聚合。
甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯是不溶 于水的单体，加入水中分成两层，搅 拌分散成悬浮体系。
乳胶漆成膜时需要粒子发生凝聚，粒子 内和粒子间的聚合物分子相互扩散，跨 越粒子边界缠卷，才能形成高强度的漆 膜。
一个乳液发生足够凝聚形成连续漆膜的 最低温度，叫做最低成膜温度(MFFT或 MFT)。
MFFT是将样品放在有温度梯度的金属 条上测量的，干燥后连续透明薄膜和 白垩化部分明显形成时，测量二者分 界处的温度即为最低成膜温度。
以粉末状态涂装，然后加热熔融流平， 固化成膜。
粉末涂层目前广泛用于家电行业。
热塑性粉末涂料中应用较广的是聚乙 烯和聚氯乙烯。
缺点：
生产时难于粉碎成细粒度，仅能施工 为较厚的涂膜。
与金属的附着力差，需要涂底漆或用 改性树脂来改进。
熔融时粘稠，流动和流平性不好。
因此使用的主要是热固性粉末涂料。
水稀释 性丙烯 酸树脂 粘度的 对数值 随浓度 发生变 化的曲 线
水稀释丙烯酸涂料主要用于装饰性面 漆，取代溶剂型涂料。
环氧接技丙烯酸水分散体涂料不但已 成功地用于铝罐头内壁涂装，而且还 能用于其他金属表面的底漆，以及 ABS树脂、聚烯烃、聚酯和尼龙等塑 料表面涂装。
水稀释性聚氨酯中最重要的是20世纪 60年代后期发展起来的阴极电泳涂料。
1环氧粉末涂料
交联剂双氰胺粉末，145～165℃能使 环氧树脂在30分钟内固化。
芳香改性双氰胺更易溶于环氧树脂， 降低固化温度 。
机械性能非常优越，但耐候性不好。
N CN
H2N C NH2
双氰胺
NH NH H2N C NH C NH S R
改性双氰胺
2聚酯
端羧基聚酯，用于环氧/聚酯粉末涂料 中，是目前应用最为广泛的一种。
火焰喷涂可现场施工，可施工到不导 电底材上，如混凝土、木材和塑料。 涂层不需进一步烘烤。
一次涂装便可得到厚度为l00～300 µm 的涂层，涂料利用率高达95％以上。
不用有机溶剂，节省资源；烘房很少 补充新空气 ，节省能源 。
投资成本高 ；换色 不易；涂层装饰性 有限；可利用的原料范围较小
在表面活性剂和去离子水存在下，长 油度醇酸树脂，调整pH使偏碱性，搅 拌均匀，加入单体制成预乳液。然后， 进行自由基聚合，醇酸接枝在丙烯酸 聚合物上。
水稀释环氧树脂涂料 ，包括环氧酯 和 环氧–胺类。
采用电泳、喷涂、辊涂或淋涂施工时， 固含量约20～30NVV。
晾干时需要控制空气湿度。
易起泡和爆孔，湿漆膜在进入烘道前晾 干时间更长，需低温加热。
高压静电发生器
枪内供电将高压静电发生器微型化， 置于枪内。
枪外供电将高压静电发生器放在枪体 外面，高压通过金属电缆输送到喷枪 内的放电针上。
内带电喷枪的外电场强度较小，法拉 第屏蔽效应也小，当喷粉量较大时， 尤其是喷涂形状复杂，带有凹角的工 件时，应采用内带电式喷枪。
外带电式喷枪的电场强度较大，涂覆 效率较高，应用范围较广，适用性也 强。
加入乳化剂，如十二烷基硫酸钠，搅 拌下可得到比悬浮体更细的乳液。
因有乳化剂分子包围，分散了的单体 不易碰撞结合，就形成稳定乳液。
用于乳液聚合的主要引发剂是水溶性 的过硫酸盐，尤其是过硫酸铵。
表面活性剂也防止乳胶在贮存时胶凝。
工业上应用最多的是丙烯酸酯乳液和 醋酸乙烯乳液。
同醋酸乙烯乳液相比，丙烯酸乳液对 颜料的粘结力大，耐水性、耐碱性、 耐光性比较好，施工性良好，而且弹 性、延伸性能好，特别适于作墙面用 乳胶漆。
耐腐蚀性。
H+ + RCOO- = RCOOH
Fe2+ + 2RCOO- = ( RCOO)2 Fe
阴极电泳涂料槽液中的pH为5.5～6.5， 电解时电极表面pH上升到12 。
铵在水中的溶解度很大，而有机胺的 则很小 ，使电泳来的铵离子析出 。
沉积漆膜较厚的地方导电性下降，沉 积速率大幅度下降，而漆膜较薄处则 继续沉积，最后整个电泳涂层的厚度 基本均匀一致 。
电泳涂装原理