182.1色漆的粘度………………… 18.2.2顏料分散中的问题 “““ 210 18.3漆膜形成中的有关问题 鲁导击 210 18.3.1官能团含量及其分布 18.3.2温度及其它因素对成膜过程的影响 211 18.4低聚物制备……………… 211 第十九章水性涂料………………… ……216 19.1水可稀释性树脂与涂料…… 216 19.1.1水可稀释性树脂的…般制备方法及其特性… 19.1.2水可稀释性涂料的有关问题…… 19.1,3电泳漆… 9.2乳胶漆……………………………………223 19.2.1丙烯酸酯乳胶制备中的几个问题 19.2.2丙烯酸乳胶漆配方及应用中的几个问题…………… 226 19.2,3乙酸乙烯酯和氯乙烯聚合物乳胶及乳胶漆 19.2.4乳胶漆的应 第二十章粉末涂料… ……236 20.1粉末涂料的制备与涂装………… 20.1.1粉末涂料时制备 236 20.1,2粉末涂料的涂装… 20.1.3粉末涂料的性能要求 …239 20.2几种主要的粉末涂料… 20.2.1环氧粉术涂料… 240 20.2,2环氧/聚酯粉术涂料………242 20.2.3聚酯粉末涂料 243 20.2.4聚氨酯粉末涂料 243 0.2.5内烯酸粉末涂料 20.3粉末涂料的应用与发展………………………… 244 第二十一章光敏涂料…… 245 21.1基本光化学知识……………………………… …245 21.2自由基光敏聚合体系……………………………………………………246 21.2.1光敏引发剂…… 247 21.2.2光固化树脂………… 21.2.3氧气阻聚问题 21.3阳离子光敏聚合体系………… 254 21.3.1硫锑盐和碘镯盐的光敏引发作用… 255 21.3.2芳茂铁光引发体系 257 21.33阳离子光固化树脂 213.4混合光固化体系… 21.4光敏涂料的制备及应用………… 259 21.4.1光敏涂料中的添加剂与颜料………………… 259
21.4.2光敏涂料中的光引发剂浓度………… 21.4.3光源 21,4.4光敏涂料的应用 21.5电子束(EB)固化涂料 265 第二十二章防腐蚀涂料…………126 22.1电化学腐蚀的机理… 266 22.11电化学腐蚀………………… 22.1.2极化与退极化………………………………………………… 22.1,3盐pH和温度对腐蚀的影响……………… 221.4腐蚀的抑制与钝化作用 22.1,5阴极保护与牺牲阳极… 267 222有机涂料的防腐蚀作用…………………………………………267 22.2.1涂料的屏蔽作用… 22.22温附着力 268 223防腐蚀涂料及其应用问题 22.3.1烘干与气干体系的比较 22,3.2表面情况与涂料的选择…………… 毛非非 22.33面漆与底漆 269 22.3.4钝化颜料及有机防腐蚀剂……… 22.35水性防腐蚀涂料… 271 273 第二十三章特种涂料-……………… 273 23.1防火涂料 …273 23.1.1燃烧与阻燃机理…………………………… 23.1.2防火涂料中的成膜物 275 23.1.3防火涂料的分类与组成…… 232防污涂料………………………………………… 23.2.1防污剂的品种与选择 278 23.2.2防污涂料的主要类型 233变色涂料……… …281 23.31示温涂料 23.3,2变色龙涂料…… 282 234导电涂料和磁性涂料…………… 284 23.4.1导电涂料 性涂料 285 235航空航天特种涂料 阻尼涂料 23.5.2隐身涂料………………… 涂料… 3.5.4温控涂料 287 参考资料 ……………289
第一章绪论 1.1涂料的发展 涂料的应用开始于史前时代,我国使用生漆和胡油作为涂料至少有4000年以上的历 史,秦始皇墓的兵马俑已使用了彩色的涂料,在马王堆出土的汉代文物中更有精美的漆 器、埃及也早已知道用阿拉伯胶、蛋白等来制备色漆,用于装饰.1世纪欧洲开始用亚麻 油制备油基清漆,17世纪含铅的油漆得到发展,而且在1762年在波土顿就开始了用石磨 制漆,此后工业制漆得到较快的发展尽管涂料的应用与生产有漫长的历史,但它只能以 种技艺的形式相传,而不能进入科学的领域,这种情况至今还影响着不少人对涂料的看 法,认为涂料是靠经验传授的工艺.另一方面涂料所用原料主要是天然的油和树脂,因此 被称为油漆 自然,现在的涂料已不是旧时的模样了,它已进入科学的时代,涂料第一次和科学的 结合是20年代杜邦公司开始使用硝基纤维素作为喷漆,它的出现为汽车提供了快干、耐 久和光泽好的涂料.30年代WH. Carothers以及其后他的助手P.J. Flory对高分子化 学和高分子物理的研究,为高分子科学的发展奠定了基础,也为现代涂料的发展奠定了基 础,此后涂料工业便和高分子科学的发展结下了不解之缘30年代开始有了薛酸树脂,后 来它发展成为涂料中最重要的品种一醇酸漆.第二次世界大战时,由于大力发展合成乳 胶,为乳胶漆的发展开阔了道路.40年代Cba化学公司等发展了环氧树脂涂料,它的出 现使防腐蚀涂料有了突破性发展,50年代开始使用聚丙烯酸酯涂料,聚丙烯酸脂涂料具 有优良的性质,如优越的耐久性和高光泽,结合当时出现的静电喷涂技术,使汽车漆的发 展又上了一个台阶例如出现了高质量的金属闪光漆.在50年代, Ford Motor公司和 Glidden油漆公司发展了阳极电泳漆,以后PPG又发展了阴极电泳漆,电泳漆不但是一 种低污染的水性漆,而且进一步提高了涂料防腐蚀的效果,为工业涂料的发展作出了贡 献.60年代聚氨酯涂料得到较快的发展,它可以室温固化,而且性能特别优异,尽管价格 较贵,但仍受到重视,是最有前途的现代涂料品种之一粉末涂料是一种无溶剂涂料,它的 制备方法更接近于塑料成型的方法,50年代开始研制,由于受到涂装技术的限制,一直到 70年代才得到很大发展.80年代涂料发展的重要标志是杜邦公司发现的基团转移聚合方 法,基团转移聚合可以控制聚合物的分子量和分子量分布以及共聚物的组成,是制备高固 体份涂料用的聚合物的理想聚合方法有人认为它是高分子化学发展的一个新的里程碑, 但它却首先在涂料上得到应用至此,可以看到涂料的发展已和高分子科学的发展同步进 行了 尽管高分子科学的发展是涂料科学的最重要的基础,但单是高分子科学并不能使涂 料成为一门独立的学科.涂料不仅需要有聚合物,还需要各种无机和有机颜料以及各种 助剂和溶剂的配合,藉以取得各种性能.为了制备出稳定、合用的涂料及获得最佳的使用 效果,还需要有胶体化学、流变学光学等方面理论的指导因此涂料科学是建立在高分
子科学、有机化学、无杋化学、胶体化学、表面化学和表面物理、流变学、力学、光学和颜色 学等学科基础配的新学科,正因为涂料科学涉及如此多学科的理沦,因此,长期以来不能 发展成为-一门科学.当然,涂料并不是各种相关学科的简单并合,而是以它们为基础建立 起具有本身特点的独立学科,包括涂料的成膜理论、表疝结构与性能、涂布工艺及各种分 析测试手段和理论,以及各种应用品种的有关理论等等 自从80年代以来,能源、材料与环境已成为具有时代特征的三大课题使用涂料是保 护材料的重要下段,也是对各种材料进行改性以赋予新性能的最简便的方法涂料中大量 使用溶剂,它们是大气污染的重要来源,因此,发展低污染的涂料是环境保护的需要;另 方面、又由于有涂料的保护,从而减轻了材料的破坏所引起的环境污染;涂料更是美化环 境的重要材料.自然,涂料的使用也和能源有一定的关系,现在,涂料已经和国民经济的发 展,人民生活水平的提高,国家高科技和军事技术的发展有着密切的关系.可以说涂料工 业的水平是国家现代化标志之 12涂料的功能 最早的油漆主要用于装饰,并且经常和艺术品相联系.现代涂料更是将这种作用发挥 得淋漓尽至.涂料将我们周围的世界,包括堿市市容、家庭环境乃至个人装点得五彩缤纷 通过涂料的精心装饰,可以将火车、轮船、自行车等交通工具变得明快舒畅,可使房屋建筑 和大自然的景色相匹配,形成一幅绚丽多彩的图画,更可使许多家用器具不仅具有使用价 值,而且成为一种装饰品,可以说涂料的作用是油画家油墨的扩展,是美化生活环境不可 缺少的,对于提高人们的物质生活与精神生活有不可估量的作用 涂料的另一个重要功能是保护作用,它可保护材料免受或减轻各种损害和侵蚀金属 的腐蚀是世界上的最大浪费之一,有机涂料的使用可将这种浪费大大地降低.火灾是对人 类生命安全最大的威胁,用防火涂料是一重要的防火措施涂料还可以保护各种贵重设备 在严冬酷篝和各种恶劣环境下正常使用,可以防止微生物对材料的侵蚀世界上许多占文 物包括古埃及金字塔、我国的敦煌石窟,以及其它占建筑,由于缺乏涂料的合理保护,受到 风雨侵蚀而面临破坏,使用现代涂料是防止它们进一步损害的最重要的保护措施 涂料的第三个作用是标志,特别是在交通道路上,通过涂料醒目的颜色可以制备各种 标志牌和道路分离线,它们在黑夜里依然清晰明亮在工厂中各种管道、设备、槽车、容器 常用不同颜色的涂料来区分其作用和所装物的性质.电予工业上的各种器件也常用涂料 的颜色来辨别其性能有些涂料对外界条件具有明显的响应性质,如温致变色、光致变色 涂料等更可起到警视的作用 除此之外,涂料还可赋于物体-些特殊功能,例如,电子工业中使用的导电、导磁涂 料;航空航天工业上的烧蚀涂料、温控涂料;军事上的伪装与隐形涂料等等,这些特殊功能 涂料对于高技术的发展有着重要的作用高科技的发展对材料的要求愈来愈高,而涂料是 对物体进行改性最便宣和最简便的方法,不沦物体的材质、大小和形状如何,都可以在表 面上覆盖一层涂料,从而得到新的功能,从这个意义上来说,涂料科学对高科技的发展具 有重要的作用
1.3涂料的基本组成及其作用 般涂料由三个组分组成,它们是成膜物、颜料和溶剂.除三个主要组分外有时还加 有各种添加剂 成膜物也称粘结剂或基料,它是涂料中的连续相,也是最主要的成分,没有成膜物的 表面涂覆物不能称之为涂料成膜物的性质对涂料的性能(如保护性能、机械性能等)起主 要作用,成膜物般为有机材料,在成膜前可以是聚合物也可以是低聚物,但涂布成膜后 都形成聚合物膜,例如干性油,各种改性的天然产物(如硝基纤维素、氯化橡胶等)以及合 成聚合物等,无机的成膜物种类不多,用途有限,例如原硅酸乙酯和碱性硅酸盐等 颜料一般是0.2-10pm的无机或有机粉末颜料主要起遮盖和赋色的作用.但一些 透明的不起遮盖作用的也被叫作颜料,前者是“真正”的颜料,后者有时被称为惰性颜料 填料或增量剂.除了遮盖和赋色作用外颜料还有增强,照于特殊性能,改善流变性能,降 低成本的作用 溶剂通常为能溶解成膜物的易挥发有机液体,涂料在涂覆于表面后,溶剂应该基本上 挥发尽.此溶剂只是用来改善涂料的可涂布性,帮助成膜物/颜料混合物转移到被涂物 表面上,而对最终的涂膜的性质没有重要的影响溶剂的挥发是涂料对大气污染的主要根 源,对于溶剂的种类和用量各国都有严格的限制 涂料的上述三个组分中溶剂和颜料有时可被除去没有颜料的涂料被称为清漆,而含 颜料的涂料被称为色漆溶剂和成膜物相结合在制漆过程中又被称为漆料或载色剂没有 溶剂的涂料称为无溶剂涂料. 除上述3个主要组分外涂料中一般都加有添加剂,例如催干剂抗沉降剂、防腐剂、 防结皮剂、流平剂等等. 4涂料的分类与命名 可从不同角度对涂料进行分类,如根据成膜物溶剂颜料、成膜机理、施工顺序和作 用,以及功能等 从成膜物分类,可分为两大类,一类是转换型或反应型涂料,另一类是非转换型或挥 发型涂料.前者在成膜过程中伴有化学反应,一般均形成网状交联结构,因此,成膜物相当 于热固型聚合物.转换型涂料又分为两类,一类是气干型的,在常温下可交联固化,如醇酸 树脂涂料;另一类是烘烤型的,需在高温下完成反应,如氨基漆等非转换型涂料的成膜仅 仅是溶剂挥发,成膜过程中聚合物未发生任何化学反应,成膜物是热塑型聚合物,如硝基 漆、氮化橡胶漆等:这二类涂料的比较列于表1.1 从溶剂来分类,可分为有溶剂涂料与无溶剂涂料.前者又可分为水性涂料和溶剂型涂 料,溶剂含量低的又称高固体份涂料.无溶剂涂料包括粉末涂料、光敏凃料以及干性油等. 从颜料来分类,有无颜料的清漆和加颜料的色漆.色湊又可按颜料的品种及颜色分 类 从用途来分类则更是种类繁多,但主要有建筑涂料、汽车涂料、卷材涂料、罐头涂料