涂料技术基础
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n 增进涂膜表面滑爽性和抗划伤、抗擦伤 性，提高光泽
涂料的流变性和流平
粘
度
流平差
流平好,不流挂
流平, 流挂
10-3--10-1
易流挂 剪切速率, S-1
施工时 104--106
气泡的来源
n 吸附的气泡 n 反应型气泡 n 混入的气泡
(如生产, 施工) n 来自底材的气泡
气泡在涂膜中的上浮
V~
r2
氯化橡胶、环化橡胶、氯丁橡胶、氯化氯丁橡胶、丁 苯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶等 以上16类包括不了的成膜物质，如无机高分子材料、 聚酰亚胺树脂、二甲苯树脂等
三、溶剂型涂料组成
Ø 树脂 Ø 颜、填料 Ø 溶剂 Ø 助剂
中面涂涂料制造过程
配方软件
树脂、颜料 助剂、溶剂
采购
退货
预分散
研磨
优先 降低 不合 格计 划
脱
磷
电
脂
化
泳
中涂
实 金属底漆
色
面
清
漆
漆
汽车涂层分析
实色漆（单涂层）
金属漆（两涂层）
清漆：
实色面漆：
30-50微米
35-45微米
基色漆：12-20微米
中涂：30-40微米
电泳漆：15-30微米
低材：
钢板和磷化层
新发展的汽车涂层
实色漆（两涂层） 金属漆（三涂层）
清漆：
清漆：
30-50微米
30-50微米
树脂
n 丙烯酸树脂（acrylic） n 通过丙烯酸单体的自由基聚合反应获得。 n 分为热塑性丙烯酸（大分子量、玻璃化温度高，
含极少的反应性官能团） （OH-SZ-225，OHSZ-14）和热固性丙烯酸（单体多为含反应性 官能团：羟基、羧基等） 。（OHR-1067， 1004B，OHR-1008，OH-100H，VS-5E,SZ-68、 SZ-30，2008A等)
主要成膜物质分类
烯类树脂
丙烯酸树脂 聚脂树脂 环氧树脂 聚氨脂树脂 元素有机化 合物 橡胶
其他
聚二乙烯乙炔树脂、聚多烯树脂、氯乙烯共聚树脂、 聚乙酸乙烯及其共聚物、聚 乙烯醇缩醛树脂、聚苯乙烯树脂、含氟树脂、氯化聚 丙烯酸树脂、石油树脂等 热塑性丙烯酸树脂、热固性丙烯酸树脂 饱和聚脂树脂、不饱和聚脂树脂 环氧树脂、环氧脂、改性环氧树脂等 聚氨脂（基甲酸）树脂 有机硅树脂、有机钛树脂、有机锂树脂等
氨基树脂（melamine）
n 由三聚氰胺通过羟甲基化和醚化反应获得，主要与聚 酯或热固性丙烯酸树脂交联成膜。用于烘烤型油漆。 （甲醚化氨基树脂、丁醚化氨基树脂）（MT-12、MT16、MT-501、树脂6573）
氨基树脂与丙烯酸树脂的交联反应
树脂
n 环氧树脂（epoxy）（带环氧官能团），主要用于对烤 漆类树脂的改性剂双组份环氧底漆）（CYD-011，爱皮 E-51）
环氧酸固化体系的交联反应
聚异氰酸酯树脂（polyisocyanates）
n 含异氰酸根基团，与羟基丙烯酸树脂交联，用于双组 份聚氨酯涂料中。（K-50，SZ-217）可分为（TDI、 HDI、IPDI）。
聚氨酯体系涂料的交联反应
颜料
提供色彩和特殊效果
普通颜料（光吸收和反射） 金属效应颜料（镜面反射）
n 2对涂料贮存过程发生作用的助剂，如防结皮剂、防 沉剂（DP-6011-1）等；
n 3对涂料施工成膜过程发生作用的助剂，如催干剂 （H-250）、固化剂、流平剂（AF-01、AF-02、AF03）、防流挂剂（树脂8613）等；
n 4对涂膜性能发生作用的助剂，如增塑剂、平光剂、 防霉剂、阴燃剂、防静电剂、紫外光吸收剂等。
实色底漆：
基色漆2：12-20微米
30-40微米
基色漆1：12-20微米
中涂：30-40微米
电泳漆：15-30微米
低材：
钢板和钝化层
汽车车身涂层的功能
耐盐雾
保 抗石击 护 功 防紫外线 能
耐酸雨
抗划伤
装
色彩
饰
功 鲜映性 能
电泳漆 中涂漆 面漆、金属底漆和清漆 面漆、清漆
面漆、金属底漆 中涂、面漆、金属底漆和清漆
颜料
n 铝粉。铝粉呈片状，不透光，通过镜面反射达到金属 效果，具有随角异色效果。
颜料
n 铝粉粒径对光学效果的影响
颜料
n 珠光粉。珠光粉通常是片状云母，包覆金属氧化物。 光通过时金属氧化物层和云母发生反射、透射、折射 和干涉，干涉产生虹彩般珠光效果，具有柔和的闪光 和强烈的随角异色效果。但珠光粉透光，遮盖力不强。
（聚酯/氨基、丙烯酸/氨基、聚酯/聚氨 酯、丙烯酸/聚氨酯等）
树脂
聚酯（polyeaster)/醇酸(alky)树脂 通过多元酸（苯甲酸酐等）与多元
醇（甘油等）的酯化反应获得。含长链 不饱和烃基团的一般称醇酸树脂。不含 长链不饱和烃基团的称聚酯树脂。 我公司主要聚酯树脂：百可8，OH-SZ-255 ，树脂8812，OH-SZ-82
Mica
助剂
成膜后可作为涂膜中的一个组成而在涂膜中 存在。对涂料或涂膜的某一特定方面性能起 改进作用。涂料中助剂多为高分子类聚合物）
助剂
n 根据助剂对涂料和涂膜所起的作用，现代涂料所使 用的助剂可分为以下四个类型：
n 1对涂料生产过程发生作用的助剂，如：消泡剂（AF -09）、润湿分散剂（AD-01、AD-25）、乳化剂等；
Fe2O3 Mica
Copper
Fe2O3 Mica
Red
TiO2 Mica
Silver-Grey
FeTiO3 TiO2 Mica
Red
Fe2O3 Mica
Blue
TiO2 Mica
Red-Violet
Fe2O3 Mica
TiO2 Mica
Green
Cr2O3 TiO2 Mica
Red-Green
Fe2O3
通过紫外光产生的自由基，阻止自由基与高分子 聚合物反应起作用。
紫外光吸收剂
吸收紫外线并通过散热的形式将紫外光能量消散。
溶剂
1.用于溶解树脂，降低粘度，改善施工性 能
2.影响涂料流挂、流平、气泡性能。
3.通过溶剂或溶剂混合物的选用可以改善 涂料某一或某几方面的性能。
2、汽车车身涂装工艺
汽车车身的涂装工艺流程：
n 所谓流变就是触变性。 n 作用机理：形成凝胶网络，赋予涂料在低剪切
速率下的结构粘度。
流变助剂类型
n 有机澎润土（BT胶） n 气相二氧化硅（BT-223胶） n 非水分散体（NAD）树脂（SZ-02） n RC树脂（树脂8613） n 有机蜡（YF-22、DP6011-1）
抗老化剂
受阻胺稳定剂(HinderedAmine Light Stabilizer)
颜料分散剂基本原理
受控絮凝型
解絮凝型
分散剂的作用
絮凝
受控絮凝
解絮凝
浮色发花 降低着色力 降低遮盖力 降低光泽
防沉淀 防流挂 防浮色发花
较少的浮色发花 较高的光泽 较低的色浆粘度 较高的着色力
流平剂
流平发生于涂料的成膜过程(施工后的晾干到固化期间)，而 成膜过程是一个复杂的过程： – 表面积大大增加--表面张力 – 溶剂蒸发（和交联反应） • 粘度增加--流动性变差 • 厚度减少--体积收缩 • 表面张力变化
珠光颜料（光折射和 干涉）
颜料
n 分类 颜料按其来源可分为天然颜料和合成颜 料两类。又可按其化学成分，分为无机 颜料和有机颜料。按其在涂料中所起的 作用可分为着色颜料、体质颜料（填料） 、防锈颜料和特种颜料。
颜料
颜料
n 考察颜料的主要指标 着色力 遮盖力（体质颜料或称填料没有遮盖力） 吸油量 分散性
沥青
天然沥青、（煤）焦油沥青、石油沥青等
醇酸树脂
甘油醇酸树脂、季戊四醇酸树脂、其他醇类的醇酸树 脂、改性醇酸树脂等
氨基树脂
三聚氰胺甲醛树脂、脲（甲）醛树脂等
硝酸纤维素 硝酸纤维素（酯）、 （酯）
纤维素酯、纤 乙酸纤维素（酯）、乙酸丁酸纤维素（酯）、丁基纤
维素醚
维素、苄基纤维素等
过氯乙烯树脂 过氯乙烯树脂
检测数据库
统计分析
台账
供
不
合
应
合
格
商
格
率
质
分
计
量
析
算
报
告
优先降低不 合格计划
返工 不良区
不良统计 返工统计
调色 下工序
返工
装罐
成品仓
交付客 户
不良区
检测数据库
统计分析
打印检测报告
台账
树脂
l 主成膜物质（Back Bone） 热塑性树脂：在成膜过程中组织结构
不发生变化。 热固性：在成膜过程中结构发生变化。
汽车涂层的结构和功能
耐酸雨
抗擦伤
外 观
耐 候Biblioteka Baidu
美观
性
抗石击
防腐蚀
清漆 底色漆 中涂 CED
前处理
满足功能之外的涂装要求
无重金属 环 保
降低VOC
无铅无锡电泳漆 高固体份、水性、粉末型中涂和面漆
另外涂装上,采用静电旋杯机器人喷涂,涂装 效率可达到80%；合理安排生产，减少换色、 清洗
低温固化 节 能
Mica Metallic Oxide (e.g. TiO2)
颜料：珠光粉
Silver
Yellow
TiO2 Mica
TiO2 Mica
Combination Pigments
Gold
Beige
Fe2O3 TiO2 Mica
Fe2O3 TiO2 Mica
Metallic Pigments
Bronze
简化工艺
140-150 ℃固化电泳漆 中涂和面漆3C1B工艺
涂装各工艺的VOC
• 电泳漆1% • 中涂漆16% • 抗石击底漆1% • 底色漆52% • 罩光清漆13% • 洗净溶剂4% • 喷蜡13%
涂装各工艺的能耗
•喷漆室系统 57%
•烘干炉 17%
•电泳系统 5%
•输送系统 4%
•其它
1%
V = 上升的速度 r = 气泡的直径 h = 液相的粘度
气泡的稳定过程
憎水性 非极性
亲水性 极性
表面活性剂
消泡剂的作用方式
较低的溶解度，具有更低的表面张力，更容易进入泡沫的 气液界面，是泡沫变薄并导致破裂
消泡剂的选择原理
相容/ 可溶
消泡性 最佳点 缺陷
起泡
不相容/ 不可溶
稳泡性
流变助剂
n 所谓流变助剂就是具有防沉和抗流挂作用的助 剂。
涂料的表面流动-贝纳德旋涡
涂料的表面流动--缩孔
涂料 具有较高表面张力
油污、过喷漆物或灰尘 表面张力较低
流平
流平
影响流平的因素： 1.涂料本省的流变性能 2.流平时间 3.油漆的表面张力
流平剂的作用
n 在表面均匀分布,使表面张力均匀,控制 表面流动
n 适当降低表面张力，防止缩孔，增进对 底材的润湿性
涂料基础知识
合肥智亨化工有限公司 刘一朝 2010-12-23
一、涂料的作用
1、保护作用 2、装饰作用 3、特殊功能作用
二、主要成膜物质分类
成膜物质类别
主要成膜物质
油脂
天然植物油、动物油（脂）、合成油等
天然树脂
松香及其衍生物、虫胶、乳酪素、动物胶、大漆及其 衍生等
酚醛树脂
酚醛树脂、改性酚醛树脂等
涂料的流变性和流平
粘
度
流平差
流平好,不流挂
流平, 流挂
10-3--10-1
易流挂 剪切速率, S-1
施工时 104--106
气泡的来源
n 吸附的气泡 n 反应型气泡 n 混入的气泡
(如生产, 施工) n 来自底材的气泡
气泡在涂膜中的上浮
V~
r2
氯化橡胶、环化橡胶、氯丁橡胶、氯化氯丁橡胶、丁 苯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶等 以上16类包括不了的成膜物质，如无机高分子材料、 聚酰亚胺树脂、二甲苯树脂等
三、溶剂型涂料组成
Ø 树脂 Ø 颜、填料 Ø 溶剂 Ø 助剂
中面涂涂料制造过程
配方软件
树脂、颜料 助剂、溶剂
采购
退货
预分散
研磨
优先 降低 不合 格计 划
脱
磷
电
脂
化
泳
中涂
实 金属底漆
色
面
清
漆
漆
汽车涂层分析
实色漆（单涂层）
金属漆（两涂层）
清漆：
实色面漆：
30-50微米
35-45微米
基色漆：12-20微米
中涂：30-40微米
电泳漆：15-30微米
低材：
钢板和磷化层
新发展的汽车涂层
实色漆（两涂层） 金属漆（三涂层）
清漆：
清漆：
30-50微米
30-50微米
树脂
n 丙烯酸树脂（acrylic） n 通过丙烯酸单体的自由基聚合反应获得。 n 分为热塑性丙烯酸（大分子量、玻璃化温度高，
含极少的反应性官能团） （OH-SZ-225，OHSZ-14）和热固性丙烯酸（单体多为含反应性 官能团：羟基、羧基等） 。（OHR-1067， 1004B，OHR-1008，OH-100H，VS-5E,SZ-68、 SZ-30，2008A等)
主要成膜物质分类
烯类树脂
丙烯酸树脂 聚脂树脂 环氧树脂 聚氨脂树脂 元素有机化 合物 橡胶
其他
聚二乙烯乙炔树脂、聚多烯树脂、氯乙烯共聚树脂、 聚乙酸乙烯及其共聚物、聚 乙烯醇缩醛树脂、聚苯乙烯树脂、含氟树脂、氯化聚 丙烯酸树脂、石油树脂等 热塑性丙烯酸树脂、热固性丙烯酸树脂 饱和聚脂树脂、不饱和聚脂树脂 环氧树脂、环氧脂、改性环氧树脂等 聚氨脂（基甲酸）树脂 有机硅树脂、有机钛树脂、有机锂树脂等
氨基树脂（melamine）
n 由三聚氰胺通过羟甲基化和醚化反应获得，主要与聚 酯或热固性丙烯酸树脂交联成膜。用于烘烤型油漆。 （甲醚化氨基树脂、丁醚化氨基树脂）（MT-12、MT16、MT-501、树脂6573）
氨基树脂与丙烯酸树脂的交联反应
树脂
n 环氧树脂（epoxy）（带环氧官能团），主要用于对烤 漆类树脂的改性剂双组份环氧底漆）（CYD-011，爱皮 E-51）
环氧酸固化体系的交联反应
聚异氰酸酯树脂（polyisocyanates）
n 含异氰酸根基团，与羟基丙烯酸树脂交联，用于双组 份聚氨酯涂料中。（K-50，SZ-217）可分为（TDI、 HDI、IPDI）。
聚氨酯体系涂料的交联反应
颜料
提供色彩和特殊效果
普通颜料（光吸收和反射） 金属效应颜料（镜面反射）
n 2对涂料贮存过程发生作用的助剂，如防结皮剂、防 沉剂（DP-6011-1）等；
n 3对涂料施工成膜过程发生作用的助剂，如催干剂 （H-250）、固化剂、流平剂（AF-01、AF-02、AF03）、防流挂剂（树脂8613）等；
n 4对涂膜性能发生作用的助剂，如增塑剂、平光剂、 防霉剂、阴燃剂、防静电剂、紫外光吸收剂等。
实色底漆：
基色漆2：12-20微米
30-40微米
基色漆1：12-20微米
中涂：30-40微米
电泳漆：15-30微米
低材：
钢板和钝化层
汽车车身涂层的功能
耐盐雾
保 抗石击 护 功 防紫外线 能
耐酸雨
抗划伤
装
色彩
饰
功 鲜映性 能
电泳漆 中涂漆 面漆、金属底漆和清漆 面漆、清漆
面漆、金属底漆 中涂、面漆、金属底漆和清漆
颜料
n 铝粉。铝粉呈片状，不透光，通过镜面反射达到金属 效果，具有随角异色效果。
颜料
n 铝粉粒径对光学效果的影响
颜料
n 珠光粉。珠光粉通常是片状云母，包覆金属氧化物。 光通过时金属氧化物层和云母发生反射、透射、折射 和干涉，干涉产生虹彩般珠光效果，具有柔和的闪光 和强烈的随角异色效果。但珠光粉透光，遮盖力不强。
（聚酯/氨基、丙烯酸/氨基、聚酯/聚氨 酯、丙烯酸/聚氨酯等）
树脂
聚酯（polyeaster)/醇酸(alky)树脂 通过多元酸（苯甲酸酐等）与多元
醇（甘油等）的酯化反应获得。含长链 不饱和烃基团的一般称醇酸树脂。不含 长链不饱和烃基团的称聚酯树脂。 我公司主要聚酯树脂：百可8，OH-SZ-255 ，树脂8812，OH-SZ-82
Mica
助剂
成膜后可作为涂膜中的一个组成而在涂膜中 存在。对涂料或涂膜的某一特定方面性能起 改进作用。涂料中助剂多为高分子类聚合物）
助剂
n 根据助剂对涂料和涂膜所起的作用，现代涂料所使 用的助剂可分为以下四个类型：
n 1对涂料生产过程发生作用的助剂，如：消泡剂（AF -09）、润湿分散剂（AD-01、AD-25）、乳化剂等；
Fe2O3 Mica
Copper
Fe2O3 Mica
Red
TiO2 Mica
Silver-Grey
FeTiO3 TiO2 Mica
Red
Fe2O3 Mica
Blue
TiO2 Mica
Red-Violet
Fe2O3 Mica
TiO2 Mica
Green
Cr2O3 TiO2 Mica
Red-Green
Fe2O3
通过紫外光产生的自由基，阻止自由基与高分子 聚合物反应起作用。
紫外光吸收剂
吸收紫外线并通过散热的形式将紫外光能量消散。
溶剂
1.用于溶解树脂，降低粘度，改善施工性 能
2.影响涂料流挂、流平、气泡性能。
3.通过溶剂或溶剂混合物的选用可以改善 涂料某一或某几方面的性能。
2、汽车车身涂装工艺
汽车车身的涂装工艺流程：
n 所谓流变就是触变性。 n 作用机理：形成凝胶网络，赋予涂料在低剪切
速率下的结构粘度。
流变助剂类型
n 有机澎润土（BT胶） n 气相二氧化硅（BT-223胶） n 非水分散体（NAD）树脂（SZ-02） n RC树脂（树脂8613） n 有机蜡（YF-22、DP6011-1）
抗老化剂
受阻胺稳定剂(HinderedAmine Light Stabilizer)
颜料分散剂基本原理
受控絮凝型
解絮凝型
分散剂的作用
絮凝
受控絮凝
解絮凝
浮色发花 降低着色力 降低遮盖力 降低光泽
防沉淀 防流挂 防浮色发花
较少的浮色发花 较高的光泽 较低的色浆粘度 较高的着色力
流平剂
流平发生于涂料的成膜过程(施工后的晾干到固化期间)，而 成膜过程是一个复杂的过程： – 表面积大大增加--表面张力 – 溶剂蒸发（和交联反应） • 粘度增加--流动性变差 • 厚度减少--体积收缩 • 表面张力变化
珠光颜料（光折射和 干涉）
颜料
n 分类 颜料按其来源可分为天然颜料和合成颜 料两类。又可按其化学成分，分为无机 颜料和有机颜料。按其在涂料中所起的 作用可分为着色颜料、体质颜料（填料） 、防锈颜料和特种颜料。
颜料
颜料
n 考察颜料的主要指标 着色力 遮盖力（体质颜料或称填料没有遮盖力） 吸油量 分散性
沥青
天然沥青、（煤）焦油沥青、石油沥青等
醇酸树脂
甘油醇酸树脂、季戊四醇酸树脂、其他醇类的醇酸树 脂、改性醇酸树脂等
氨基树脂
三聚氰胺甲醛树脂、脲（甲）醛树脂等
硝酸纤维素 硝酸纤维素（酯）、 （酯）
纤维素酯、纤 乙酸纤维素（酯）、乙酸丁酸纤维素（酯）、丁基纤
维素醚
维素、苄基纤维素等
过氯乙烯树脂 过氯乙烯树脂
检测数据库
统计分析
台账
供
不
合
应
合
格
商
格
率
质
分
计
量
析
算
报
告
优先降低不 合格计划
返工 不良区
不良统计 返工统计
调色 下工序
返工
装罐
成品仓
交付客 户
不良区
检测数据库
统计分析
打印检测报告
台账
树脂
l 主成膜物质（Back Bone） 热塑性树脂：在成膜过程中组织结构
不发生变化。 热固性：在成膜过程中结构发生变化。
汽车涂层的结构和功能
耐酸雨
抗擦伤
外 观
耐 候Biblioteka Baidu
美观
性
抗石击
防腐蚀
清漆 底色漆 中涂 CED
前处理
满足功能之外的涂装要求
无重金属 环 保
降低VOC
无铅无锡电泳漆 高固体份、水性、粉末型中涂和面漆
另外涂装上,采用静电旋杯机器人喷涂,涂装 效率可达到80%；合理安排生产，减少换色、 清洗
低温固化 节 能
Mica Metallic Oxide (e.g. TiO2)
颜料：珠光粉
Silver
Yellow
TiO2 Mica
TiO2 Mica
Combination Pigments
Gold
Beige
Fe2O3 TiO2 Mica
Fe2O3 TiO2 Mica
Metallic Pigments
Bronze
简化工艺
140-150 ℃固化电泳漆 中涂和面漆3C1B工艺
涂装各工艺的VOC
• 电泳漆1% • 中涂漆16% • 抗石击底漆1% • 底色漆52% • 罩光清漆13% • 洗净溶剂4% • 喷蜡13%
涂装各工艺的能耗
•喷漆室系统 57%
•烘干炉 17%
•电泳系统 5%
•输送系统 4%
•其它
1%
V = 上升的速度 r = 气泡的直径 h = 液相的粘度
气泡的稳定过程
憎水性 非极性
亲水性 极性
表面活性剂
消泡剂的作用方式
较低的溶解度，具有更低的表面张力，更容易进入泡沫的 气液界面，是泡沫变薄并导致破裂
消泡剂的选择原理
相容/ 可溶
消泡性 最佳点 缺陷
起泡
不相容/ 不可溶
稳泡性
流变助剂
n 所谓流变助剂就是具有防沉和抗流挂作用的助 剂。
涂料的表面流动-贝纳德旋涡
涂料的表面流动--缩孔
涂料 具有较高表面张力
油污、过喷漆物或灰尘 表面张力较低
流平
流平
影响流平的因素： 1.涂料本省的流变性能 2.流平时间 3.油漆的表面张力
流平剂的作用
n 在表面均匀分布,使表面张力均匀,控制 表面流动
n 适当降低表面张力，防止缩孔，增进对 底材的润湿性
涂料基础知识
合肥智亨化工有限公司 刘一朝 2010-12-23
一、涂料的作用
1、保护作用 2、装饰作用 3、特殊功能作用
二、主要成膜物质分类
成膜物质类别
主要成膜物质
油脂
天然植物油、动物油（脂）、合成油等
天然树脂
松香及其衍生物、虫胶、乳酪素、动物胶、大漆及其 衍生等
酚醛树脂
酚醛树脂、改性酚醛树脂等