颜料
颜料 填 料
助剂 溶剂和稀释剂
增塑剂、催化剂、稳定剂、流平剂、消泡剂、乳化剂、分散剂、防结 皮剂、引发剂等
石油溶剂、甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、醋酸乙酯、丙酮、环己酮、丁 醇、乙醇、卤代烃等
ห้องสมุดไป่ตู้
3
一、树 脂 随着石油工业的发展，合成树脂已经取代油料和天然树脂广泛应用于涂料 工业，主要应用的合成树脂包括环氧树脂，聚氨酯树脂，醇酸树脂，丙烯酸树 脂，氨基树脂、有机硅树脂 氟碳树脂等，选择涂料用树脂主要基于树脂的结构 和性能，基材的性质、使用环境、施工环境、成本等因素。 （1）环氧树脂 环氧树脂（Epoxy rein）泛指含有两个或两个以上环氧基，以脂肪族、脂 环族或芳香族链段为主链的高分子预聚体。涂料用环氧树脂环氧当量大多在 180~3200之间：环氧当量在180~475之间的环氧树脂主要用于双组分低温固化 体系，环氧当量在700-1000之间的环氧树脂主要用于环氧酯体系；环氧当量为 1500~3200的环氧树化主要用于高温烤漆，分子量在50000以上的可直接用作 热塑性涂料。 目前市面上环氧树脂主要是双酚A型环氧树脂，即双酚A缩水甘油醚 （DGEBA），由双酚A(DDP)与环氧氯丙烷(ECH)反应制得，目前实际使用的 环氧树脂中70％以上属于这种环氧树脂，其结构如下：
6
长油度醇酸树脂主要用作建筑涂料，中油度醇酸树脂主要用用气干性工业涂 料，也可以用作汽车，卡车和重型货车修补漆，短油度醇酸树脂主要和氨基树脂 一道用作工业烘干面漆如金属家具，自行车，散热器等。 醇酸树脂通过苯乙烯进行改性可以具备更快的干燥速度，更好的耐水，耐化 学品性，但是漆膜耐溶剂性和耐刮伤性差，主要有作底漆，相比之下丙烯酸酯改 性醇酸树脂具有更好的耐候性的保光性以及耐刮伤性。聚氨酯改性醇酸树脂干燥 块，硬度高，漆膜弹性好，耐磨性高，且防水性能和耐化学性好，主要用室内木 器清漆。向醇酸树脂引入有机硅链段有助于改善耐候性，耐久性，保光保色性， 耐热性和抗粉化性等，可作船舶漆，户外钢结构件和器具的耐久性漆和维修漆。 （4）丙烯酸树脂 丙烯酸树脂是指由（甲基）丙烯酸酯单体均聚或者共聚得到的聚合物，包括 热塑性和热固性丙烯酸树脂。 涂料树脂中丙烯酸树脂的比重不断增大，一方面丙烯酸酯单体资源丰富、品种多、 性能各异，另一方面由丙烯酸树脂制备的涂料具有色浅、透明度高、耐光、耐候、 户外暴晒耐久性好、在紫外线照射下这类涂膜不易分解或变黄、使用温度范围宽 的特点。
返回
2
第二节 涂料基本组成
涂料一般由成膜物、颜料、溶剂和稀释剂、助剂组成，涂料施工后，随着溶 剂和稀释剂的挥发，成膜物干燥成膜。成膜物可以单独成膜，也可以粘结颜料等 物质共同成膜，所以也称粘结剂。它是涂料的基础，常称为基料、漆料和漆基。 涂料的基本组成见下表：
组成
油 料 成膜物 树 脂
原
料
鲨鱼肝油、带鱼油、牛油、油、豆油、蓖麻油等 天然树脂：虫胶、松香、天然沥青等 合成树脂：醇酸树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、环 氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、氟碳树脂等 无机颜料：钛白、氧化锌、铬黄、铁蓝、铬绿、氧 化铁红、炭黑等 有机颜料：甲苯胺红、酞菁蓝、耐晒黄等 滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、石英粉等
涂料配方设计
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 概 述 涂料基本组成 成膜机理 颜料体积浓度 流变学 涂膜病态防治 结 语
1
第一节 概 述
涂料是一个多组分体系，也是一个配方产品，一般不能单独作为工程材料使 用，必须涂装在基材表面与被涂器件一起使用，由于基材和使用环境不同，故对 涂膜的性能也提出种种不同的要求，而涂料配方中各组分的用量及其相对比例又 对涂料的使用性能(如流平性、干燥性等)和涂膜性能(如光泽、硬度等)产生极大的 影响，对涂料必须进行配方设计方能满足各方面要求。 涂料配方设计是指根据基材、涂装目的、涂膜性能、使用环境、施工环境等进行 涂料各组分的选择并确定相对比例，并在此基础上提出合理的生产工艺、施工工 艺和固化方式。总的来说，涂料配方设计需要考虑的因素包括：基材、目的、性 能、施工环境、应用环境、安全性、成本等。 由于影响因素千差万别，建立一个符合实际使用要求的涂料配方是一个长期和复 杂的课题，需要进行必要的试验并且根据现场情况进行调整，才能得到符合使用 要求的涂料配方。
CH3 CH2 CH CH2 O O C CH3 O CH2 CH CH2 OH O n CH3 C CH3 O CH2 CH CH2 O
4
从化学结构中可以看出，双酚A型环氧树脂的分子具有一下特征： 1. 两端为反应活性很强的环氧基； 2. 分子主链上有许多醚键； 3. 树脂分子链有许多仲羟基，可以看成一种长链的多元醇； 4. 分子链上有大量苯环、次甲基和异丙基； 环氧树脂稳定性好，未加入固化剂可放置一年以上；树脂工艺性好，能溶于 多种溶剂。双酚A型环氧树脂固化物有较好的耐化学药品性，尤其是耐碱性；对 各种基材有极好的粘结性，粘结强度高，粘结面广；固化物机械强度高，电绝缘 性优良，极好的硬度和优良的耐水性，可用作结构材料；固化收缩率低，小于2 ％，是热固性塑料中收缩率最小的一种。但耐候性差，在紫外光照射下会降解， 造成性能下降，限制了在其户外使用，而且固化物脆性大，冲击强度低，不太耐 高温。 大多数环氧树脂需要固化形成交联网状结构以形成有用的涂膜，交联反应可 以通过环氧基团也可以通过羟基基团反应。 （2）聚氨酯树脂 在分子结构中含有氨基甲酸酯重复链节的高分子化合物称为聚氨酯树脂，由 多异氰酸酯和多元醇通过氢转移加成聚合而成。 常用的多异氰酸酯有甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯甲烷二异氰酸酯 （MDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI），常用的多元醇有聚醚多元醇、聚酯多
5
元醇、含羟基丙烯酸酯。 芳香族二异氰酸酯的最大缺点是涂膜长期暴露在阳光下易变黄，主要是从 异氰酸酯基衍变成的芳环端氨基易被氧化。脂肪族多异氰酸酯有六亚甲基二异 氰酸酯（HDI），不变黄，但活性较芳香族二异氰酸酯低，漆膜硬度不及芳香族 二异氰酸酯的聚氨酯漆膜。 由于聚氨酯分子中具有强极性氨基甲酸酯基团，大分子间存在氢键，聚合物 具有高强度、耐磨、耐溶剂等特点。同时，还可以通过改变多羟基化合物的结 构、分子量等，在较大范围内调节聚氨酯的性能，此外，聚氨酯与其他树脂共 混性好，可与多种树脂并用，制备适应不同要求的涂料新品种。 聚氨酯涂料的固化温度范围宽，可以在高低温条件下固化，其形成的漆膜附着 力强，耐磨性、耐高、低温性能均较好，具有良好的装饰性和防护性能，因此 广泛用于家具、汽车、飞机、钢铁设备等装饰和保护。 （3）醇酸树脂 醇酸树脂系指由多元醇、多元酸与植物油制备的改性聚酯树脂。与以前的 油基材料相比，醇酸树脂的原料易得、工艺简单，而且在干燥速率、附着力、 光泽、硬度、保光性和耐候性等方面远远优于以前的油性漆。而且还可以进行 化学改性或者与聚氨酯树脂、环氧树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂 并用，以降低这些树脂的成本，提高和改善其他涂料产品的某些性能。