1,涂料的定义。
什么是建筑涂料?涂料是一类应用于物体表面而能结成坚韧保护膜的物料的总称,这类材料多数是含有或不含颜(填)料的粘性液体或粉末状物质。
建筑涂料是涂料的一个类型,用于建筑物装饰或保护。
, 2,建筑涂料的基本组成部分是什么?它们都起着什么作用?基本组成部分有:基料、颜料、填料、溶剂(水)、助剂等。
基料:涂料中最重要的组分,主要成膜物质。
基料的作用是将涂料中的其他组分粘结成一体,当涂料干燥、固化后,能附在基材表面形成均匀的连续而坚韧的保护膜。
对涂料和涂膜的性能起主导作用。
颜料:次要成膜物质,又称为着色颜料。
是一种不溶于水、溶剂或涂料基料的微细粉末状的有色物质,能均匀地分散在涂料介质中,涂于物体表面能形成色层。
使涂膜具有一定的遮盖力及所需要的各种色彩;还能增强涂膜本身强度;提高涂层的耐老化性、耐候性(防止紫外线的穿透作用)。
填料:次要成膜物质,又称为体质颜料。
对涂膜起“填充作用以增加涂膜厚度;能提高涂膜的耐久性、耐热性;提高涂膜表面硬度;降低涂膜的收缩;降低涂料成本等作用。
溶剂(或水):辅助成膜物质。
液状建筑涂料的主要成分。
液状涂料依靠溶剂或水分的蒸发,涂料形成均匀连续的涂膜。
溶剂或水最后并不存留在涂膜中。
与涂膜形成的质量和涂料的成本有关。
助剂:辅助材料,为改善涂料及涂膜的性能而添加的化学试剂。
通常加入量很少。
对产过程、贮存过程、施工成膜过程、涂膜性能发生作用。
,3,建筑涂料依据什么原则分类的?按基料的类别分类:无机涂料、有机涂料、有机–无机复合涂料。
按涂膜厚度及质感(形状)分类:平面涂料,砂壁状涂料,复层涂料等。
按在建筑物上的使用部位分类:内墙涂料、外墙涂料、地面涂料、顶棚涂料等。
按使用功能分类:装饰性涂料,特种功能性涂料4、简述建筑涂料的发展趋势。
建筑涂料发展的总趋势(1) 向低VOC方向发展。
减少VOC的含量,满足环保法规要求,所以大力发展高固体分涂料、水性涂料、粉末涂料(2) 建筑涂料向功能复合化方向发展:装饰性与功能性相结合;研究开发使涂料具有特殊功能的树脂和助剂(3) 建筑涂料向高性能高档次发展:进一步的开发应用中高档的丙烯酸酯涂料,聚氨酯涂料;发展高含氟树脂,有机硅改性丙烯酸酯涂料等高耐候性涂料。
5,丙烯酸树脂:丙烯酸酯or甲基丙烯酸酯单体,引发剂的作用下,加聚反应生成的。
聚丙烯酸酯树脂:丙烯酸酯or甲基丙烯酸酯单体与烯类单体如苯乙烯、醋酸乙烯等共聚合生成共聚物树脂。
溶剂型丙烯酸树脂:热塑性丙烯酸树脂,热固性丙烯酸树脂6,热塑性丙烯酸树脂(Mw=80000~90000) 自由基聚合<---甲基丙烯酸甲酯(或一定数量的苯乙烯)+丙烯酸乙酯(丁酯等)。
树脂性质与所用单体,单体配比和分子量及其分布有关热固性丙烯酸树脂:一类具有反应性的聚合物 <----共聚合。
反应官能团的单体+丙烯酸酯单体。
热固性丙烯酸酯+环氧树脂、三聚氰胺树脂、聚氨酯。
固化---->体型网状涂膜。
7,简述溶剂型丙烯酸树脂制备中应注意的几个问题:(1) 共聚单体的竞聚率。
r1=K11/ K12。
r2= K22/ K21。
当ri大于1时,说明自聚的几率大于共聚;当ri小于1时,主要是共聚。
由上式可推断出共聚合时自聚的倾向,以采取单体的加料方式和顺序,得到分子量、官能团分布均匀的树脂。
(2) 引发剂:合成热塑性丙烯酸树脂优先选择AIBN。
因为BPO产生的苯甲酰自由基分解为高活泼性苯自由基,容易夺取单体或聚合物分子链上的氢原子而导致支化,致使分子量分布增加。
而AIBN为引发剂,自由基的活泼性不及苯自由基,因此支化度大为减少。
原因之二是BPO在聚合物中引入易于吸收紫外线的苯环,因而影响户外耐久性。
三是BPO分解产生的自由基为C6H5COO•和C6H5•,二者容易发生偶合反映,使至少一半的自由基失活。
(3) 单体加料方式:间歇式加料法:分子量分布宽。
半连续滴加法or连续滴加法:窄分子量分布的树脂。
尽可能保持反应釜中的单体浓度和引发剂浓度为常数。
(4) 反应温度:反应温度高,引发剂热分解产生的自由基数目多—→分子量低;反应温度低,分子量高。
(5) 链转移剂:链转移剂降低聚合物的聚合度。
(6) 氧气:低温下,氧气是自由基聚合反应的阻聚剂;聚合过程中,通N2或CO2气体隔离空气。
8,为什么制备热固性丙烯酸树脂可以选用BPO引发剂?合成热塑性丙烯酸树脂优先选择AIBN。
因为BPO产生的苯甲酰自由基分解为高活泼性苯自由基,容易夺取单体或聚合物分子链上的氢原子而导致支化,致使分子量分布增加。
而AIBN 为引发剂,自由基的活泼性不及苯自由基,因此支化度大为减少。
原因之二是BPO在聚合物中引入易于吸收紫外线的苯环,因而影响户外耐久性。
三是BPO分解产生的自由基为C6H5COO·和C6H5·,二者容易发生偶合反映,使至少一半的自由基失活。
合成热固性丙烯酸树脂可以用BPO,但仍以AIBN为优。
对分子量分布要求不高。
9,热固性丙烯酸树脂配方原料,投料量(kg)甲基丙烯酸甲酯12.5,丙烯酸丁酯12.5,苯乙烯15,丙烯酸1.4,丙烯酸β-羟乙酯7.5,AIBN0.8,十二烷基叔硫醇0.1,二甲苯50.2。
HEA:提供自由的羟基,与交联剂反应。
AA:较好的附着力,防止颜料絮凝,引入的羧基,参与交联反应。
反应温度140℃丙烯酸乳胶:发展最快,用量最大的中、高档装饰内墙涂料,外墙涂料。
丙烯酸酯乳胶是性能最好的乳胶。
一般分为四类:全丙乳胶,苯丙乳胶,乙丙乳胶,硅丙乳胶。
10,环氧树脂:含有二个或二个以上环氧基团的以脂肪族、脂环族或芳香族为骨架的高分子低聚物。
双酚A型环氧树脂结构与性能用化学反应方程式描述一步法、二步法制备环氧树脂的反应历程。
并简要说明制备过程中的响因素。
影响因素:(1) 原料摩尔比的影响。
通过调节环氧氯丙烷和双酚A的量,可得到不同分子量的环氧树脂。
环氧氯丙烷和双酚A比越大,得到的环氧树脂分子量越低。
过量的环氧氯丙烷起分子量调节剂的作用。
(2) NaOH的影响。
浓碱介质中环氧氯丙烷的活性大,脱HCl迅速、安全,有利于低分子量。
树脂的生成。
所以生产低分子量树脂,NaOH过量。
生产中等分子量的树脂时,NaOH接近理论值。
(3) 反应温度的影响在碱性条件下,50℃就可反应。
反应温度高,有利于提高反应速率和产物分子量。
二步法影响因素:(1)低分子量环氧树脂的质量。
分子量越低越好,分子量分布越窄越好;低分子量环氧树脂中Na+、K+含量应低于 50 ppm,否则会产生支链结构产物;有机氯值应小于0.003mol / 100g,否则降低催化剂活性。
(2) 催化剂的选用催化剂应对环氧基、酚羟基具有高的选择性和反应性,而对环氧基、醇羟基没有催化作用。
一般选用三苯基膦化物及其衍生物、胺类、季铵盐等使用三乙烯四胺作固化剂固化50g环氧值为0.51的环氧树脂,计算固化剂的使用量。
三乙烯四胺:2HN―CH2―CH2―NH―CH2―CH2―NH―CH2―CH2―NH2三乙烯四胺的分子量:146,活泼氢数:6。
多元胺量= (多元胺分子量 / 活泼氢数) x 环氧值x 100%(每百分环氧树脂使用) 100g 环氧树脂所用三乙烯四胺量 = (146 / 6) x 0.51 ≈12 . 39g。
50g 环氧树脂所用三乙烯四胺量 = 12 . 39g / 2 ≈ 6g潜伏型固化剂:与EP在一定温度(25℃)下长期储存稳定,一旦受光、热、湿气等容易发生固化反应。
特点:使用方便性酮亚胺 R’R’’C=N-R-N=C R’ R”胺与酮反应生成。
封闭官能团。
湿气解潜聚氨基甲酸酯 ( 聚氨酯 ):在大分子主链上含有相当数量的氨基甲酸酯 (氨酯) 键的高聚物。
有机硅树脂定义:有机硅树脂(硅酮树脂):以Si―O无机键为主链的有机硅氧烷聚合物一种元素有机聚合物(或称半无机高分子化合物)。
R1-SI-R2-O R1、R2为有机基因,如:一CH3,苯基。
主链由硅、氧两种原子交迭连接而成,侧链是与硅原子相连的有机基团有机硅树脂的制备:利用有机氯硅烷单体与水反应, 生成不稳定的水解产物-硅醇, 然后脱水缩合而得高聚物。
有机氯硅烷水解。
硅醇的浓缩。
硅醇的缩聚和聚合。
制备有机硅树脂,一般使用两种或两种以上的单体进行水解。
常用的单体:CH3SiCl3甲基三氯硅烷C6H5SiCl3苯基三氯硅烷(CH3)2SiCl2二甲基二氯硅烷(C6H5)2SiCl2二苯基二氯硅烷C6H5 CH3SiCl2 苯基甲基二氯硅烷有机硅树脂合成的主要历程及影响因素。
有机氯硅烷水解。
硅醇浓缩。
硅醇的缩聚与聚合。
(1) 影响水解反应的主要因素有:①单体结构对水解缩合过程的影响。
制备有机硅树脂采用两种或两种以上单体进行水解。
水解缩合过程受氯硅烷混合物中各组分水解速率的影响。
增加有机基团的体积和数量,由于空间效应阻碍了氯硅烷中Si ―Cl 与水的反应,所以水解速率降低。
增加有机基团的电负性,也会相应地增强Si ―Cl键,降低水解反应速率。
②水解介质PH值的影响。
水解时生成的HCl是生成低分子环状物的强有力的促进剂。
介质中HCl浓度越高,环状物的生成比例越大。
因此采取使用过量的水,控制水层的HCl浓度低于20%。
中性和碱性介质有利于共缩聚体的生成。
③溶剂性质对水解缩合过程的影响。
采用对氯硅烷呈惰性的不溶于或微溶于水的有机溶剂,如二甲苯,使分子内缩合内缩合的倾向占优势。
如在惰性溶剂中加入部分反应性溶剂,如丁醇等,有利于生成结构分布均匀的共缩聚产物。
在水介质中,加入即能溶解单体和硅醇又部分与水混溶的溶剂(丙酮、二氧六环),将促进环体的生成。
④其它因素对水解缩合过程的影响。
由于水解反应的活化能很低,所以升温对水解反应速度无明显的促进作用。
但是升高温度,加快搅拌速度有利于组分分子间相互碰撞,有利于生成共缩聚物。
(2) 硅醇的缩聚过程中,为减少硅醇的进一步缩合,系统压力愈低愈好,体系温度不宜超过90℃。
3) 缩聚和聚合过程,通过加入催化剂,使硅醇间羟基脱水缩聚,又使低分子环体开环,在分子中重排聚合,以提高分子量及结构均匀化。
采用碱金属氢氧化物作催化剂,存在中和的问题,工艺较复杂,若中和不好,对成品的贮存稳定性等有影响。
现多采用金属羧酸盐。
该法工艺过程简便,参加反应的催化剂也不需除去,且产品质量好。
有机氟树脂含氟的聚合物统称为有机氟树脂。
C–C ——主链,F ——链侧或支链上。
独特的综合特性归因于氟原子:强的电负性,很小的原子半径。
试从结构与性能的关系的角度说明为什么有机氟树脂具有超耐候性建筑涂料之称。
举出二种用于建筑涂料的有机氟树脂。
氟树脂独特的综合特性归因于氟原子的两个固有特性, 即极高的负电性和很小的原子半径。
氟树脂的主要特征是其结构中含有大量的C-F键,这是氟树脂耐热、耐化学品、耐紫外光等一系列优异性能的关键所在。