第五章 化工工艺 涂料

1.铅笔硬度(三菱铅笔)
* 测定时，所用铅笔硬度由低到高，直至最高，作为 该涂膜的硬度。
2、附着力(画Leabharlann Baidu法)
a.用专用划格器或美工刀在试片上划11条线(要将 涂层划破)，横竖交叉，间距1mm，方格10个; b.用专用胶带(CTZ-405型)，密实地粘在格子上(须 保证无空隙)，然后呈45°角用力将胶带撕下。

七大常规涂料性能及检测方法：
a.将测定硬度专用铅笔(MITSU-BISHI＇UNT＇)前端 削成矩形、平头，必要时用砂纸磨擦平; b.测定时，手持铅笔与试板成45°角，均匀地以 3mm/s的速度向前推出长度约1cm的线，按5条线，然 后用橡皮擦擦去画线，5条线中的4条没有划痕时， 即为该涂膜的硬度。
3)其他功能：标记、防污、绝缘等。 对现代涂料而言， 这种作用越来越显示其重要性。现代的一些涂料品 种能提供多种不同的特殊功能： 电绝缘、导电、屏蔽电磁波、防静电产生等作用； 防霉、杀菌、杀虫、防海洋生物粘附等生物化学方 面的作用； 耐高温、保温、示温和温度标记、防止延燃、烧蚀 隔热等热能方面的作用； 反射光、发光、吸收和反射红外线、吸收太阳能、 屏蔽射线、标志颜色等光学性能方面的作用……
（2）涂料和空气发生反应交联固化 氧气能与干性植 物油和其他不饱和化合物反应而产生游离基并引起 聚合反应。水分也能和异氰酸酯发生聚合反应，这 两种反应都能得到交联的涂膜。 （3）涂料组分之间发生反应的交链固化 涂料在贮存 期间必须保持稳定，可以用双罐装涂料法或是选用 在常温下互不发生反应，只有在高温下或受辐射时 才发生反应的组分。
第五章 涂料
5.1 概述
5.2 涂料性能和固化机理
5.3 涂料组成及工艺配方设计 5.4 按成膜物质分类的主要涂料
5.1 概述

涂料是一种有机高分子胶体混合物的溶剂或粉末，
它经涂布后可在物体表面形成一层附着牢固、有一 定防护与装饰作用的涂膜。因为早期的涂料主要是 以油脂和天然树脂为主要原料，旧称油漆。随着科 学的进步，再用油漆一词已不恰当，故统称为涂料。 涂料所包含的内容范围很广，既包括传统的油漆， 也包括以各类合成树脂为主要原料生产的溶剂型涂 料和水性涂料。
b.有时要求测耐水性前后的失光率和附着力。
5、耐湿性 将样板臵于恒温恒湿箱中，一般要求： 40℃×RH59%×500hr，放臵角度：15-30°。实验后， 涂层无失光、起泡、脱落为合格。 6、耐盐雾试验
a.实验板用透明胶带包边，宽在5mm以上;然后在实 验板上画75°角的交叉，应划透至底材;
b.实验板放入盐雾箱，放臵角度：与水平面成 70±5°。
c.时间到后，取出样板，用水洗净，将锈轻轻擦去， 将水份擦干，放臵2hr。
d.用附着力胶带，呈45°用力拉划叉处，用尺量度 从划线到最大剥落处的宽度，以此为实验结果。
7、杯突试验
a.杯突仪先回零，将试验板放在其中，夹紧;
b.旋转螺杆至所需深度(一般要求6mm)；
c.观察凹面涂膜有无脱落、开裂等。
二、涂料使用的基本原理

次要成膜物质包括颜料、功能性材料添加剂（滑石 粉、碳酸钙、硫酸钡等）。



体质颜料：又称填料，是基本没有遮盖率和着色力的 白色或 无色粉末。常用的有碳酸钙、硫酸钙、重晶石（天然硫酸钡）、 石英粉、瓷土粉等。 防锈颜料：物理防锈：氧化铁红、石墨、氧化锌、铝粉等。 化学防锈：红丹、锌铬黄、磷酸锌、锌粉、铅粉等。 着色颜料：主要起显色作用，可分为白、黄、红、蓝、黑五种 基本色，通过基本色可调配出各种颜色。
有很好的力学性质，但粘结力很差，这种物质由于不
能粘附在基质上，且常很难溶解，因此不能作为涂料。 而有低内聚力的物质有低度薄膜完整性，几乎可粘附 于任何基质上，但却不能给被粘物提供任何保护作用。 因此也不能作为涂料。
一种物质作为涂料的另一个条件是应该具有尽量小 的收缩性。当溶剂（也可是水）蒸发时高分子薄膜必 然收缩，对于不饱和聚酯或环氧树脂涂料使用时要发 生聚合，也就是固化。高分子固化时伴随着收缩，收 缩引起了张力，破坏了粘合，造成薄膜从基质上剥离。 假如粘合力很强，它就能和收缩平衡。颜料和其他填 充剂特别是无机化合物也有相同的作用。如果薄膜有 一定收缩性，即使内聚力较小，收缩也小。
10.乙烯漆类(X) 11.丙烯酸类(B) 12.聚酯漆类(Z)
13.环氧树脂类(H) 14.聚氨酯(S)
16.橡胶漆类(J)
17.其它漆类(E)
18.辅助材料

其他分类：
按涂料的作用：打底漆、防锈 漆、防火漆、耐高温漆、头 度漆、二度漆等； 按涂膜的外观：大红漆、有光 漆、无光漆、半光漆、皱纹 漆、锤纹漆等。
高温涂层材料是涂覆在喷气式飞机发动机的燃烧筒、 轰炸机火焰筒等高温部件表面的防护剂。它具有耐高 温、抗氧化和防止高温燃气气流冲刷和腐蚀的作用， 确保高温部件（如燃气发动机 等）的工作性能和寿命，是一 种必不可少的表面保护涂料。 这种涂料还具有电绝缘和隔热 的作用，因而也可用于电绝 缘、耐高温的其他部件上。


涂料的作用：
1)保护功能：防腐、防水、防油、耐化学品、耐光、 耐温等。 物件暴露在大气之中，受到氧气、水分等 的侵蚀，造成金属锈蚀、木材腐朽、水泥风化等破 坏现象。在物件表面涂以涂料形成一层保护膜，能 延长材料的使用寿命。
2)装饰功能：颜色、光泽、图案和平整性等。 不同材 质的物件涂上涂料，可得到五光十色、绚丽多彩的 外观，起到美化人类生活环境的作用，对人类的物 质生活和精神生活做出不容忽视的贡献。
2、涂膜的固化机理

当涂料涂在基质上形成涂膜后，随着时间的延长， 涂料会固化。涂膜的固化机理有三种类型：
（ 1）物理固化 是一种物理干燥过程，依靠涂料中液 体（溶剂或分散相）蒸发而得到干硬涂膜层的干燥 过程。 聚合物在制成涂料时已经具有较大相对分子质量， 失去溶剂后就变硬而不粘，在干燥过程中，聚合物 不发生化学反应。
c.如方格无脱落则判定附着力为100/100，1个脱落 判定为99/100，依此类推。
3、抗冲击性(杜邦冲击仪)
a.将试验板臵于冲击仪的冲击头处，并固定好; b.将重锤由50cm处放下;(冲击头尺寸为1/2″，重锤 重量为500g) c.观察冲击凸起面的效果，无龟裂、脱落为合格。
4、耐水性
a.将样板包边后臵于40°恒温水浴槽中，500hr后观 察涂层，无失光、脱落者为合格。
（3）按涂料的成膜机理分：
非转化型涂料（挥发干燥型）、
转化型涂料：气干固化型（氧化固化、潮固化）、 烘烤固化型、辐射固化型（紫外光化固化、电子束 固化）、常温交联固化
（4）按涂膜的外观分： 按涂膜的透明状况分为实色漆和透明漆；
按涂膜的光泽状况分为亮光漆和哑光漆（高光、半 哑、全哑）
(5)按涂刷部位分类： 内墙涂料、外墙涂料、地坪涂料、屋顶涂料、顶棚 涂料等。

导电涂料、导电漆
透明铁氟龙涂料 透明特 氟龙涂料 纳米透明涂料
涂料的名称及型号

涂料全名＝颜料或颜色名称十成膜物质名称十基本名称， 如红醇酸磁漆，锌黄酚醛防锈漆，对于有专业用途或特 殊用途的，在成膜物质后加以说明，如醇酸导电磁漆。 涂料的型号由成膜物质、基本名称、序号三部分组成。 如C04-2，C表示成膜物质醇酸树脂，04代表基本名称磁 漆，2是序号。

定义:(《涂料工艺》)：涂料是一种材料，这种材料 可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附 牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。这样形成 的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。
涂料产品，属于有机化工高分子材料，所形成的涂 膜属于高分子化合物类型。 涂料的基本原料为油脂、天然树脂、合成树脂、颜 料、填料、溶剂、助剂。
内”也说明了在新石器时代晚期，我国的油涂技术应
用有了进一步的发展。在商朝，涂器纹饰已经达到了
较高的水平。到了战国，涂料不仅用于 耳环、盒、盅、奁盒等一般的生活用品，
而其还用于兵器，出现了涂剑。在长沙
的楚墓中出现了很多涂器，历经千年，
花纹、色彩、光泽恍然如初。
战国彩绘陶鸭

我国的涂树栽培技术约在公元 710 ～ 780 年传入日本， 后传入东南亚各国。大涂施工技术自汉、唐、宋以 来，也先后传入蒙古和东南亚各国。到了近代，国 外的虫胶漆和硝基漆相继传入我国，促进了我国涂 料工业的发展。随着科学技术的发展，涂料的制造 由小型作坊发展成工厂。我国 1915 年于上海建立了 第一个油漆厂，年产厚涂、铅白等3吨。
锤纹漆
玻璃漆
涂料的产生及发展史

人类使用涂料的历史一直可以追溯到距今五万年前
的旧石器时代后期。那时人们就能用天然有色物料(如
赤铁矿、黄铁矿、亚垩、赫土、
木炭等）来涂画记事。在浙江 余姚发掘的河姆渡遗址中就出 土了红涂的大碗，表明我国劳 动人民在七千年前的新石器时
代就使用了大涂。

“舜作石器，黑涂之。舜作祭器，黑涂其外，朱画其


涂料的分类：
涂料的分类方法很多，有习惯分类法和国家制定的 标准分类法。

1、习惯分类法是指按涂料的组成、性能、用途、施工、 固化机理等方面进行分类。
（1）按涂料的形态分： 固态涂料即粉末涂料 液态涂料：溶剂型涂料、水溶性涂料、水乳型涂料
(2)按涂料的溶剂分: 水溶性涂料（水性涂料）、溶剂性涂料（油性涂料）
其中合成树脂是目前涂料工业中大量使用的成膜物
质，其发展为涂料工业提供了广泛的新型原料来源。

次要成膜物质是自身不能形成完整涂膜的物质，但 能与主要成膜物质一起参与成膜，赋予涂膜色彩或 某种功能，也能改变涂膜的物理力学性能（如遮盖 被涂物表面，增加厚度和光滑度、提高力学强度、 耐磨性、附着力和耐腐蚀等）。
1000多种。性能好、使用方便以 及各种特殊用途的新品种不断出 现。如水性聚氨酯家具涂料、香 型硝基木器涂料、聚酯木器涂料
、长效杀虫涂料、仿金涂料、外
观立体涂料、多彩涂料等，均已
供应市场。
金属漆

从环境保护、合理利用资源和提高涂膜性能出发， 涂料正向高固体、无溶剂（低VOC）、粉末化、复合 基料、水性化、节能、经济等方面发展。 VOC （Volatile Organic Compound）是定量表征涂 料产品中有机溶剂使用。定义为每升漆固体份所含 溶剂的质量，单位是g/L。 “绿色涂料”：无污染、省资源、省能源的涂料 （涂料工业发展趋势）。

现代化学工业，尤其是有机和高分子合成工业的建 立和发展，使涂料的制造和应用得到了迅猛的发展。 醇酸树脂、醋酸纤维素、聚氯乙烯、过氯乙烯、聚 氨酯、聚酯、有机硅、环氧树脂、聚丙烯酸等的相 继问世和石油化工的发展，为涂料制造提供了大量 廉价的原料，使涂料的品种和产量得到了大幅度增 长。

我国的涂料品种总数已达


5.2 涂料性能和固化机理
一、涂料性能

在用作涂饰材料之前呈液态时的性能：
透明度、颜色、相对密度、不挥发分、细度、粘度、 流变性、结皮性、贮存稳定性等；

在涂到物体表面上时的施工性能：
流平性、打磨性、遮盖力、使用量、干燥时间等；

在成膜后的漆膜质量：漆膜厚度、光泽、颜色、硬 度、冲击强度、柔韧性、附着力、耐磨性、耐洗刷 性、耐黄变等。
（6）按涂料涂层状态分类 平涂涂料、砂壁状涂料、含石英砂的装饰涂料、仿 石涂料等。 （7）按涂料的特殊性能分类 建筑涂料、防腐涂料、汽车涂料、防露涂料、防锈 涂料、防水涂料、保湿涂料、弹性涂料等。
2、国家制定的标准分类法
主要是依据树脂种类不同，共分为18类： 1.油脂类(Y) 4.沥青漆类(L) 7.硝基类(Q) 2.天然树脂类(T) 5.醇酸漆类(C) 8.纤维素类(M) 3.酚醛树脂类(F) 6.氨基漆类(A) 9.过氯乙烯类(G) 15.元素有机类(W)

涂料涂布后稀释剂逐渐挥发掉，而不挥发成分固化 成膜。 一种性能优良的涂料必须具备两项最基本的要求：

（1）要与被涂物能很好粘结，并且具有一些相应的 物理化学性能； （2）涂膜应具有良好的固化过程。
1、涂料的粘结力和内聚力

作为涂料的物质必须具有一定的粘结力和内聚力。 一般来说，低极性、高内聚力的物质（如聚乙烯）

以上两种为化学型固化。
5.3 涂料组成及工艺配方设计
一、涂料的组成：
(P188 表11-1） 涂料由不挥发性成分（主要成膜物质、次要成膜物
质和辅助成膜物质）和溶剂（*）两部分组成。

主要成膜物质是自身就能形成致密涂膜的物质。涂 膜的性质也主要由它所决定，故又称为基料和漆料。

种类：油料（脂）、树脂