塑料涂料、纸张涂料、油墨等.从销售角度网外通常分为工业涂料和外售涂料 表1.1两类涂料的比较 热性 在涂刷粘度下的固体含量(包括 低(20%30%) 较高(~50%-70% 颜料〕 主要溶剂 酯类、酬类,价线较费 烃类,价钱便宜 漆干的条件 叮自然于燥,也可在高温下进行条条件比较严格可能娄求特殊条件 件要求不严 和懂化剂.可气十或烘干 漆膜的性质 对溶剂敏感,可重新溶解撷坏后易漆膜不再可溶,修补困难不需要抛 于修复篙用抛光的办法才能取 光就可得到高光泽的漆面 得高光泽 单位面积(相同厚度)的漆膜需用 3 最比较 按施工顺序系分类,可分为面漆(包括罩光漆)和底漆两大类,底漆又分为封闭底漆 ( sealer),腻子或填孔剂,头道底漆,“二道底漆等,其作用分别介绍如下 封闭底漆:是一层薄涂层,用于防止涂层与底材间物质的渗透,一些多孔材质很容易 吸收涂料中液体漆料,导致涂料的颜料体积浓度升高,封闭底漆的作用就是封闭底材的小 孔 膩子或填孔剂:是一种高颜料含量的涂覆物质,用于填平和嵌补被涂物表面的凹孔 及较深的不平处,以便使物体在涂下…道漆时有一个平整的表面 表12涂料按成膜物分类 序号涂料类 主要成膜物 天然植物油、鱼油、合成油 2天然树脂漆松香及其衍生物、虫胶乳酪素、动物胶大漆及其衙生物 3酚醛树脂漆 酚醛树脂改性酚醛树脂、甲苯树脂 4洒青漆 天然浙青、媒焦沥青、石油沥青等 5醇酸树脂谏 醇酸树脂及改性醉酸树脂 6|氨基树脂 豚醛树,三聚氰胺甲醛树脂 硝基漆 硝基纤维素、改性硝基纤维素 纤维紫漆 苄基纤维、乙基纤维、羟甲基纤维、乙酸纤维、乙酸丁酸纤维 9|过氯乙烯漆过氯乙烯树脂(氯化棗氯乙烯)改性过氯乙烯树脂 乙烯树脂漆 氯乙烯共聚树脂、粢乙酸乙烯及其共橐物、秦乙烯醇缩醛树胎 合氯树脂、氯化聚内烯、石油树脂等 11丙烯酸树脂漆丙烯酸树牌 聚树脂漆 不饱和聚酯、聚酯 13环氧树脂漆 环氧树脂、改性环氧树脂 l4聚氨脂漆 聚氨酯 15 素有机 有机硅、有机氟树脂 16橡胶漆 天然橡胶、合成橡胶及其衍生物 17其他漆类 聚酰亚胺树腊、无机高分了材料等
头道底漆:指直接涂在底材(或经过嵌填的平面)的涂料,它可以增加面漆对底材 的粘附力,提供适当的弹性 二道底漆(中间涂层):二道底漆的颜料组分含量很高,容易用砂纸打磨,可增加涂 膜厚度,为施⊥提供光滑平整的表面 从成膜物种类来分类,我国一般将涂料分为17大类,详见表1.2 1.5涂料面临的挑战 涂料发展的早期人们关心的只是其外观和保护性能,例如,最早的热塑性油漆,有的 固含量仅为5%,这意味着有95%的溶剂飞逸到大气中成为污染物随着人们对环塘问题 的关心,对于涂料的污染和毒性问题也越来越重视.1966年美国洛杉矶地区首先制定了 66法规,禁止使用能发生光化反应的溶剂,其后发现几乎所有涂料溶剂都具有光化反应 能力,从而修改为对溶剂用量的限制涂料的固含量需在60%以上.自从66法规公布以 后,其他地区及环保局也都先后对涂料有机溶剂的使用作了严格的规定.铅颜料是涂料中 广泛使用的颜料,1971年美国环保局规定,涂料中铅含量不得超过总固体含量的1%, 1976年又将指标提高到0.06%乳胶漆中常用的有机汞也受到了限制,其含量不得超过 总固体量的0.2%.以后又发现在水性涂料中使用的乙二醇醚和醚酯类溶剂是致癌物,从 而被禁止使用.这些严格的规定是对涂料发展提出的挑战因此涂料的研究必然要集中到 应战这一目标上来.不言而喻,发展无毒低污染的涂料是涂料研究的首要任务,因此研究 和发展高固体份涂料、水性涂料、无溶剂涂料(粉末涂料和光固化涂料)成为涂料科学的 前沿研究课题 涂料发展面临的另一挑战是对涂料性能上的要求越来越高随着生产和科技的发展, 涂料被用于条件更为苛刻的环境中,因此要求涂料在性能上要有进一步的提高,例如石油 工业中所用石油海上平台和油田管道的重防腐涂料,各种表面能很低的塑料用涂料、烟囱 衬里用的耐高温涂料微电子工业中用的耐高温、导热性好但绝缘的封装材料,以及其他 种种具有特殊性能的专用涂料发展这些高性能的涂料不仅是涂料界研究的重要任务,也 是其他行业的重要研究课题 另外,由于很多高性能的涂料经常需要高温烘烤,能量消耗很大,为了节约能量,特别 是电能,在保证质量的前提下,降低烘烤温度或缩短烘烤时间,即达到“低温快于”,也是涂 料发展的一个方向 1.6涂料的研究 涂料的研究工作和一般学科的研究工作不同,有它的一些特点,讨论如下 涂料研究的实用性:不管是涂料的基础研究还是应用研究都一定有其实用背景, 研究成果比较容易转化为生产力.由于涂料必须具备一些最基本的要求,如成膜性、必需 的物理和化学性能因此研究课题开始的时候便有明确的边界条件,且要求用多因子的 统计的实验方法,最终效果则应由实用效果来判断,一般学科常用的单因子实验法,以及 强化模拟条件的实验,其结果往往是不可靠的
2.由于涂料品种的多样性,原料来源广泛和使用的普遍性、因此涂料的研究不仅在 生产涂料的各大公司和高等学校的涂料专业中进行,实际很多其他行业和研究机构都 直接或间接地进行有关涂料的研究,其中包括生产各种聚合物和助剂的公司,使用涂料的 建筑、汽车和交通部门,进行高科技研究的单位等等,有一些重大的涂料妍究成果正是由 这些单位取得的另外,造纸、印刷、粘合剂等行业中的有关研究更直接和涂料研究相关 3.涂料研究中各种学科的多交叉性:如前所述,涂料科学是建立在多学科发展的基 础上的,因此涂料的研究必然和这些学科是相互关联的,特别是新产品的研究一般多是交 叉性的研究涂料科学涉及面广,增址了其研究的困难,但另一方面它又可容易地吸收其 他学科的新成就成为自身发展的新起点,高分子科学的研究成果能迅速为涂料发展所利 用,自不待言,即使像生物学科的研究有时也对涂料的发展起重要作用.例如,信息素等的 研究,便可为新的具有杀虫或其它生物功能的涂料提供基础
第二章漆膜的形成及有关的基本性质 2.1固态漆膜的性质 涂料的作用在于能在物质的表面形成一层坚韧的固体薄膜.这里所谓的固体到底意 味着什么呢?翻开辞典或-般教科书,我们可以看到固体的定义是“具有一定体积和形状 的物质”和固体的定义不同,“液体是具有一定体积但没有一定的形状的物质”按照书面 的定义来考察一下窗户上的玻璃,它们是固体吗?一般是肯定的回答因为它们有一定体 积和形状,我们看不到它们有什么变化但如果这种考察延续几十年,且不是凭我们的眼 晴,而是靠较精密的仪器测量,我们可以发现玻璃一直在流动,只不过流动得极慢,不易察 觉罢了.因此,玻璃确切地说也是一种液体.实际上真正的“固体”只是晶体,它不会有任 何流动,玻璃不是晶体,而是无定形的聚合物.从上述观点推论,我们可以看到从液体的 涂料到固体的漆膜,在某种意义上讲只是流动的速度发生了变化 从涂料的角度来看,具有明显结晶作用的物质(聚合物)作为成膜物一般是不合适 的,因为(1)漆膜会失去透明性,因为聚合物固体中同时存在有结晶区和非结晶区,不同 区域的折射率不同,因此透明性变差;(2)明显结晶作用会使聚合物的软化温度提高,软化 范围变窄.而在一个较大温度范围内逐渐软化的性质对烘漆来说是很重要的,它能使漆 膜易流平而不会产生流挂;(3)明显结晶作用会使聚合物不溶于一般溶剂,只有极强的溶 剂才有可能使结晶性显著的聚合物溶解,在某些情况下,甚至强极性溶剂也无效由此可 见为了使有结晶性的聚合物适用于涂料,必须采取措施减少其结晶倾向 2.2粘度的基本概念 我们知道流动速度和粘度有关,粘度是抵抗流动的一种量度.让我们用一种简单的模 型来介绍粘度的概念,如图2.1所示 速度 动板 动板 A=面积 A=商积 液层 静板 厚度 静板 图2.】简单流动(牛顿流动)平行板模型的定量关系示意图
在两层薄板间夹有一层液体,上层薄板(动板)是可以移动的,下层薄板(静板)是固定 的.其距离为x.一个大小为F的力作用于上层可移动的薄板,使按切线方向移动,其速度 相对于底部是v.在如此移动的时候,两层薄板之间多层液体也发生移动,其顶部的速度 最高,底部速度则最低,中间的液体具有中等速度.定义速度梯度dv/dx为剪切速率(D), 其单位是1/s.作用于顶部的力除以面积,即单位面积上所受的力(F/A)称为剪切力(x) 其单位是Pa.粘度(7)是剪切力与剪切率的比值,=r/D,其单位是Pa·s.即剪切力一定 时,粘度越大的液体,其剪切速率越小,也就是内部的速率递降越小.总结起来可以得到 下面的三个公式 剪切率D=出(=8=-) F N 剪切力τ=A(m2 粘度7=P=P·s) 下面应用这些概念作一道题.一个15cm的刷子,用于涂刷粘度为0.2Pa·s的油漆, 在平板上刷得膜厚为0.0075cm的漆膜(湿)刷子的宽度是2.5m,刷的速度是1.22m/s 试计算剪切力和拉力是多少? 解;漆膜厚为0.0075cm时,刷子与平板间的平均间隙大约应是漆膜厚度的2倍,即 0.015cm.所以有如下数据 粘度=0.2Pa 厚度=0.015c 速度=122cm/s 面积=39cm2=3.9×103m2 于是可以得到 F 3.9×10 256·F(Pa) 0.015cm=8130(s1) 7=0.2(Pa·s)=256·F 8130 a·s 由第三式可得 F=9.2×8130=6.35(N) 所以剪切率是8130/s.拉力是6.35N 前面提到液体和固体的区别在于其粘度不同,那它们的数值差别到底有多少呢?一般 说来有以下的情况: 水 0.001Pa·s 液体涂料(用于刷涂) 0.1—0.3Pa