涂料化学

颜料的分散过程：1润湿：颜料表面的水分，空气被溶剂（漆料）所置换称为润湿。

溶剂型漆的润湿一般没问题，因为溶剂（漆料）的表面张力一般总比颜料低。

在水性漆中，由于水的表面张力较高，有机颜料润湿有困难，一般需加润湿剂。

2研磨与分散：颜料制备时时按照大小控制的，但因为分子间具有范德华力会聚集称为聚集体，因此需要重新分散，需要剪切力（研磨过程主要的）。

3稳定：颜料分散后仍有聚集的倾向，即絮凝倾向，因此需要保护。

（絮凝可使颜料的遮盖力和着色了减小）a电荷稳定：使颜料表面带电，即在表面形成双电层的排斥。

B立体保护作用（熵保护作用）：颜料表面有吸附层，达到一定厚度时（大于8-9纳米）可利用排斥力保护颜料。

分散体（颜料分散体）存放时应该不致发生下列3种现象。

1颜料发现沉淀2颜料过分絮凝3由于颜料与介质作用导致体系黏度增加颜料的沉降：Stokes公式可看出速度V虽粒子的半径和黏度（介质的）成反比，密度差成正比颜料吸附低相对分子质量的聚合物或表面活性剂时，直径会增大但密度下降还是利于防沉。

高相对分子质量聚合物时可使沉降速度加快，但厚的吸附层有很好的立体保护作用，防止了絮凝可防沉。

颜料的絮凝颜料粒子在介质中做布朗运动，可能会客服粒子间的斥力而导致接触而产生絮凝。

对未稳定的分散体系絮凝的速度（以粒子数的半衰期表示）利用空间阻碍来防止絮凝，和所用的聚合物或表面活性剂及溶剂等有关。

吸附层越厚，体系越稳定。

A相对分子质量越大，吸附层越厚B聚合物中的极性基团不要连续排列，而要有间隔，否则吸附层会薄，如果极性基团不止一种则不同。

C良溶剂和不良溶剂吸附情况不同，良溶剂聚合物成舒展状，媳妇的聚合物量小，密度低，不良溶剂成卷曲状，吸附的聚合物量大，密度高。

因为良溶剂中溶剂分子和聚合物相容性好，聚合物易脱附，而且分子舒展占用吸附面积大。

因此在调稀时可使用不良溶剂防止絮凝。

贮存时黏度上升表面活性剂的作用：1润湿作用：降低介质的表面张力和介质与颜料的界面张力。

2稳定作用：增加乳胶粒子和颜料在涂料中的分散稳定性，防止絮凝。

3挤水颜料：一般的颜料都是水—颜料体系经过干燥粉碎得到，在转换过程中粒子会严重聚集，使用时为了直接将水相中的颜料转移到油相中，需要用溶于油的表面活性剂处理，这样可使颜料具有疏水性而进入油相。

聚合物的保护作用与丹妮点①聚合物在颜料分散中吸附于颜料漆熵保护作用，但需要控制量。

因为当聚合物浓度低时，低相对分子质量聚合物（低相对分子质量聚合物极性强，更衣吸附于颜料表面）不足以完全占有颜料表面，高相对分子质量的聚合物还可以有机会吸附，因而吸附层有一定厚度。

②聚合物浓度过高不利于润湿③为了使颜料分散效率增高，希望多加颜料，因此不需要外相黏度过高，外相黏度升高，必须少加颜料，佛欧泽设备超负荷，但外相聚合物含量过低又起不了保护作用。

丹尼尔点：配置一系列不同浓度的树脂溶液，取一定的颜料滴加溶液，同时进行研磨，使之达到规定的浓度，测出规定浓度下溶液与颜料的比值，作图，所得曲线最低点为丹尼尔点，该店的浓度为最佳的树脂浓度。

低于丹尼尔点，由于溶液中的树脂浓度太低，颜料有新，因此黏度上升，高于丹尼尔点时，树脂浓度高，体系外相黏度增加，因此分散体系黏度上升。

色漆的制备步骤分散颜料的制备时第一步，分散过程完成时，就要再加入树脂溶液降低色浆的稠度，使它能从分散设备中尽可能放干净，这个是第二道工序—调稀，第三道工序是调漆，即将色浆配方中所以物料在调漆桶中调匀。

调稀中的问题：当用纯溶剂或高浓度的漆料调稀色浆时，容易发生絮凝：调稀时纯溶液可以从色浆中提取出树脂，使吸附层变薄。

同理用纯溶液清洗研磨设备或其他容器也是，应该用稀溶剂冲洗。

无定型聚合物力学的特点应变：当材料受到外力作用，而所处的条件使它不能移动时，它的几何形态和尺寸将产生变化，而几何尺寸变化难易又与材料原有尺寸有关，用原有尺寸除以受力后的形变尺寸就为应变。

应力：单位面积上的回复内力。

材料发生形变时，分子间和根子内原子位置发生变化，所以产生回复力，抵抗外力倾向恢复原来。

模量：单位形变所需的应力模量=应力/应变从材料的观点，模量时材料抵抗外力形变的能力，与材料结构有关。

模量与温度的关系无定型高聚物在温度低于玻璃化温度时模量很高，温度大于比利华温度时模量较低，容易变形，想橡胶版具有弹性，通常称为高弹态。

玻璃态时高聚物还可以分为软玻璃态和硬玻璃态，两个区的分界温度为脆折温度。

低于脆折温度的高聚物是脆性的，高于脆折温度玻璃态聚合物具有延展性或韧性，外力作用可发生较大形变，除去外力，不能完全恢复，除非加热到玻璃化温度以上。

这种形变为强迫高弹性形变，脆折温度一下只能发生普弹形变，若外力过大容易脆裂，因此漆膜使用最低温度应高于脆折温度。

理想弹性体：受到外力作用，平衡形变瞬时达到。

理想黏流体：受外力作用，形变随时间变化。

无定型高聚物介于两者之间：黏弹性材料（因为聚合物的链段运动和链整体运动都需要时间而不能立刻达到平衡）蠕变：当外力保持一致，形变随时间延长而增大的现象。

滞后现象：形变发生总落后于应力变化的现象。

（来源于分子间的内摩擦）它是滞后现象的度量，越大意味着聚合物链段运动受到的内摩擦越大。

越滞后。

影响内耗的因素：1同时内耗与聚合物的结构有关，柔性分子滞后大，分子有较大或急性取代基时，也会使内耗增大。

2与温度有关，在低于玻璃化温度较远时，聚合物受外力作用，形变少，内耗小，温度升高，链段运动开始，内耗较大。

温度高于玻璃化温度时，链段自由运动，内耗小。

因此，只有在玻璃化温度转化附近内耗最大。

漆膜的强度应力—应变曲线与聚合物的强度1-3位典型玻璃态聚合物的拉伸曲线，C点为断裂点，此点的应力为断裂应力或抗张强度。

A点为弹性极限，OA的斜率为模量，此时的聚合物形变来自于链的键长和键角的变化，失去外力，可迅速恢复，为普弹形变，具有高模量低形变的性质。

B点时应力出现最大值，陈伟屈服应力或屈服强度，材料在屈服后出现较大的形变便是强迫高弹性形变。

这时玻璃态聚合物被冻结的分子链被强大的力作用而运动，导致链的伸展，因此发生较大的形变，（处于玻璃态无法自动恢复）B点前的断裂为脆性断裂（曲线1），B点后为韧性断裂（曲线2）漆膜的延展性：理想的情况是漆膜处于软玻璃态，即处于脆折温度以上和玻璃温度一下，此时漆膜在外力作用下有相当大的伸长（强迫高弹形变），而且可以报形变保留，表现出硬而韧的性质。

影响聚合物材料强度的因素1聚合物分子结构：由于聚合物材料的强度主要决定于主链的化学键力和分子间的作用力，增加主链的强度和分子间作用力均可以使之强度增加。

聚合物的极性和分子间的氢键可增加作用力，但考虑分子间力或者主链强度时不能忽略内耗与力学松弛，两者往往矛盾，因为极性基团过密和取代基过大阻碍链段运动，不能实现强迫高弹形变，即拉伸强度变大，但冲击强度下降。

支链减少了分子间作用力，可使链段活动较为自由，因而冲击强度增加，一般来货取代基小，数量少，极性弱，分子间作用力小的大分子链柔顺性好，利于链段运动，可提高抗冲击性，但使拉伸强度变低，硬度变低。

增加主链化学键强度可以加强下料强度，共聚合可以调节。

2缺陷与应力集中：如果材料存在缺陷，受力时材料内部的应力平均分布状态发生改变，时缺陷附近的局部应力剧加——应力集中，它是造成聚合物实际强度下降的主要原因。

（每一聚合物链的末端可以说是一种微小的缺陷，因此相对分子质量越低，缺陷越多，强度越低）3附着力的影响：漆料与底材的附着力好，应力可以很好地分散。

漆膜的附着力黏附的理论1机械结合：任何材料表面都不是光滑的，涂油底漆的表面（PVC大于CPVC）还是多孔的，漆料固化后形成许多小钩子和楔子将漆料与基材联结。

2吸附作用：漆膜和基材之间都存在着原子，分子间的作用，（包括化学键，氢键和范德华力）3化学键结合：化学键（包括氢键），的强度要比范德华力强得多，如果聚合物上带有氨基，羧基和羟基时，因易于基料表面氧原子或氢氧基团等发生氢键作用，活性基团也可以和金属反应。

4扩散作用：如果基材也是高分子材料，一定条件下分子或链段可发生布朗运动而相互扩散。

5静电作用：当涂料与基材间的电子亲和力不同，便可互为电子的给体和受体，形成双电层。

影响实际附着力的因素1涂料的黏度：黏度低时，容易流入空隙，有较高的机械结合力（一般烘漆比气干漆有更好的附着力，因为高温下，黏度低）2基料表面的润湿情况：（通常纯金属表面张力较高，而基料表面张力较低（实际上会有各种因素影响，所以要处理））3表面粗糙度：表面粗糙度可以增加机械结合力4内应力影响：内应力的来源（涂料固化时提及收缩产生收缩应力，涂料和基材热膨胀系数不同产生的热应力）干性油、与油性涂料动植物油一般是甘油的三脂肪酸，其中的脂肪酸不是单一，一般为18碳酸（同一种油，由于产地等不同也会不同）如图主要的脂肪酸有：油可分为干性油，半干性油和非干性油。

（干性油是指在空气中能被氧化形成膜的油，半干性则会慢，非干性则不能）油的干性测定：1、碘值测定油的性质:所谓的碘值时指为饱和100g油的双键所需的碘的克数。

（大于140为干性油，125-140为半干性油，低于125为非干性油）碘值时不饱和度的量度，只反映了双键数目的多少，不能反映其分布。

空气对油的氧化固化主要是通过分子中的活泼亚甲基进行（活泼亚甲基主要指两个双键当中的亚甲基，单个双键旁的亚甲基虽可发生反应但速度相对很慢），由于碘值发不能确定活泼亚甲基的数量，因为不准确，可用2、干性指数：就是用油中亚油酸和亚麻酸含量来表示油的性质。

（干性指数大于70%为干性油）3、平均亚甲基数：此法更为科学，因为实质是亚甲基与氧反应而产生交联反应，为使油分子交联，每个油必须有2个以上活泼亚甲基，因此但平均亚甲基数大于2.2，可认为是干性油，油分子油三个脂肪酸所以*3.油的干燥与催化剂干性油的干燥过程是氧化交联过程。

氧化过程是有存在于油中的少量过氧化氢物开始的，反应为链式反应。

自由基间也可以反应结合上述反应比较慢，（最慢的为过氧化物的分解）为了使反应加快需加入催化剂，在干性油中加入的催化剂称为催干剂。

催干剂可分为两类：一类叫主催干剂或表干剂，主要是钴盐和锰盐，少量即可，主要使过氧化物分解的活化能大大降低，还有助干剂或称透干剂（铅盐，锆盐以及钙，锌，钡盐等），他们本身不参与反应催化，但可增加主催化剂的效率。

具有共轭双键的干性油：桐油是一种干性油，他有共轭双键，干燥的比较快，桐油中含有80的桐油酸。

醇酸树脂醇酸树脂：是一种合成的聚合物，实际是聚酯的一种，通过缩聚反应由多元醇，多元酸以及脂肪酸为主要成分合成制备的。

醇酸树脂可分为两种：1通过氧化干燥的，2非氧化干燥的，这蛀牙用作增塑剂和多羟基聚合物。

氧化干燥的醇酸树脂相对干油漆来说更容易干燥，因为干性油漆是小分子，相对分子质量小，需要很多反应才能交联，由干性油合成出醇酸树脂后，醇酸树脂是一种“大分子”的干性油，只需少许反应即可交联干燥。