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第8章 涂料知识(1)

学习要点

一、涂料的组成和成膜方式

1.涂装是将涂料覆盖于经处理后的被涂表面,再经干燥成膜的工艺过程。

2.涂料是指涂于物体表面,能形成具有保护、装饰或特殊功能(如绝缘、导电、示温、隐形等)的固态涂膜的一类液体或固体材料的总称。

3.涂料的组成按其所用原料的性能、形态可分为油料、树脂、颜料、溶剂及助剂等。

4.油料和树脂是主要成膜物质,叫做附着剂(或黏合剂),是涂料的基础,它是涂料成膜不可缺少的物质,因此也叫基料、漆料或漆基。涂料没有这个部分,就不能形成牢固地附着在物面上的涂膜。涂料的许多特性,主要取决于成膜物质的性能。成膜物质在储存期内相当稳定,不发生明显的物理、化学变化。

5.颜料为细粉状,或是天然矿物、金属粉,或是化学合成的无机化合物、有机染料。它在涂料中可增加很多特殊的性能,能赋予一定的遮盖力和颜色,并能增加漆膜的厚度,提高漆膜的耐磨、耐热、防锈等特殊性能。

6.溶剂是涂料的挥发部分,它是液态涂料制造和涂装过程中不可缺少的组成之一,借助它可将涂料调节到满足制造和施工中的某些要求。

7.溶剂是由真溶剂、助溶剂和冲淡剂按所需要的溶解性能和挥发速度配制而成的混合物,具有挥发性,在涂装和成膜过程中挥发掉,留下不挥发部分(树脂和颜料等),形成坚硬的涂膜。

8.助剂又称添加剂,它们在涂料中一般用量很少,但所起的作用很大,往往使涂料的某些性能发生显着变化,有助于涂料的涂装和改变涂膜的性能。

9.在涂料的组成中,没有颜料或体质颜料的透明体,称为清漆;加有颜料或体质颜料的有色或不透明体,称为色漆(磁漆、调和漆、底漆);加有大量体质颜料的稠厚浆状体,称为腻子。

10.涂料中没有挥发性稀释剂的称为无溶剂涂料,以一般有机溶剂为稀释剂的称为溶剂型涂料;以水作为稀释剂的则称为水性涂料。

11.溶剂挥发型成膜方式:涂料在常温下靠溶剂挥发干燥成膜。在干燥过程中,成膜物质的分子结构无显着的化学变化。属于这种成膜方式的有乙基纤维素涂料、硝化纤维素涂料、过氯乙烯树脂涂料、热塑性丙烯酸树脂涂料、虫胶漆等。影响干燥的因素有溶剂的性能、成膜物质对溶剂的释放性、施工环境的温度和湿度等。

12.溶剂挥发型涂料所用的溶剂都是几种溶剂和助溶剂的混合物,在确定溶剂组成比例时,除了要考虑到溶剂对树脂的溶解能力、毒性、闪点、经济性等因素外,还要注意溶剂的挥发性。挥发太快,由于黏度增加快,漆膜易产生针孔、橘皮等缺陷;挥发太慢,漆膜易产生流挂现象,而且影响漆膜的干燥速度。

13.同一种溶剂用于不同种类的挥发型涂料会有不同的挥发速度,这是由于不同的成膜物质对溶剂的释放性不同。硝基涂料的挥发速度比过氯乙烯涂料快。

14.挥发型涂料的施工温度不能太高,一般以15~25℃为宜。

15.空气的湿度对于干燥速度也有影响,湿度太大,涂膜易产生“泛白”的瑕疵。

16.氧化聚合型成膜方式。这类涂料的干燥可以在常温下进行。干燥过程大致分为两个阶段:第一阶段,溶剂从液态的涂膜中挥发出来,然后进行第二阶段的氧化聚合反应,形成坚硬的涂膜。

17.凡是含有干性油或以干性油改性的涂料都可以通过氧化聚合反应在常温下干燥。如常用的清油、酯胶漆、酚醛涂料、醇酸涂料等。影响干燥的因素主要有:干性油的类型和油度;催化剂的类型和用量;树脂的类型;施工环境的影响。

18.在氧化聚合型涂料中,为了加速干燥,通常加入一定量的催化剂。一般认为铅催化剂对促进内层的聚合反应有效,钴、锰催化剂对促进涂膜的外层氧化聚合反应有效。在确定催化剂的种类和用量时,应根据涂膜的干燥条件及涂料中油脂含量合理选择。

19.酚醛磁漆干燥快,干燥后漆膜坚硬;钙脂磁漆干燥略慢,干燥后涂膜有回黏现象。一般酚醛磁漆比醇酸漆干燥快。

20.对于氧化聚合型涂料,温度高,溶剂挥发得快,氧化聚合反应也进行得快。湿度大,即使是温度高也不如在温度低而湿度小的条件下干燥得好。

21.烘烤聚合型涂料必须在一定的温度下烘烤,使成膜物质分子中的官能团发生交联反应而固化。当然,每种涂料都有一定的烘烤温度,不可随意升高或降低,否则对涂膜的质量有影响。氨基醇酸涂料在超过150℃下长时间烘烤会使涂层变色发脆,耐久性能降低;有机硅耐热涂料如烘烤温度太低则涂膜不能完全固化。Fo16酚醛清漆如烘干温度低,涂层固化不完全,防化学性能会降低。

22.对于烘烤聚合型涂料,在实际施工中,每种涂料的烘干条件又与下列条件有关:涂料的颜色(深色的吸热量大,烘烤时间可以缩短;白色涂料反射热量,烘干时间要长一些);工件的形状和厚度(薄而多孔的工件吸热量小,热传导快,干燥快;厚度大的工件吸热量大,烘烤时间长);底材的材质(黑色金属吸热速度快,有色金属相对慢一些,铝、铜等材料上的涂料的烘烤时间要略长一些)。

23.烘烤固化的涂膜硬度高。耐磨性、耐光性、耐久性都好。

24.固化剂成膜型涂料是依靠固化剂中的活性基团引起的物质分子交联而固化。以H1、H

2等为固化剂的环氧涂料可在常温下固化,而以酸酐和某些胺类作固化剂则需要烘烤加热才能固化。为了缩短工期,提高涂膜性能,常温固化的涂料有时也可以加热固化。

二、涂料的种类和命名

1.根据GB/T2705-2003,涂料产品的分类是以涂料产品的用途为主线,并辅以主要成膜物的分类方法。成膜物质分为17类---油脂、天然树脂、酚醛树脂、沥青、醇酸树脂、氨基树脂、硝酸纤维素(酯)、纤维素酯或纤维素醚、过氯乙烯树脂、烯类树脂、并烯类树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、元素有机聚合物、橡胶和其他涂料。

2.涂料全名一般是由颜色或颜料名称加上成膜物质名称,再加上基本名称组成。对于不含颜料的清漆,其全名一般是由成膜物质名称加上基本名称而组成。

3.颜色名称通常有红、黄、蓝、白、黑、绿、紫、棕、灰等颜色,有时再加深、中、浅(淡)等词构成。若颜料对涂膜性能起显着作用,则可用颜料的名称代替颜色的名称,例如铁红、锌黄、红丹等。

4.漆基中含有多种成膜物质时,选取起主要作用的一种成膜物质命名,必要时也可以选取两种或三种成膜物质命名,主要成膜物质名称在前,次要成膜物质名称在后,例如红环氧硝基磁漆。

5.凡是烘烤干燥漆,名称中(成膜物质名称和基本名称之间)都有“烘干”字样,例如银灰氨基烘干磁漆、铁红环氧聚酯酚醛烘干漆。名称中无“烘干”字样,则表示该漆自然干燥、烘烤干燥均可。

6.涂料的型号用于区别具体涂料品种,它位于涂料名称之前。涂料的型号由一个汉语拼音字母和几个阿拉伯数字组成。字母表示涂料类别代号,位于型号的最前部;第一、二位数字表示涂料的基本名称代号;第三位或第三位以后位的数字表示涂料序号;在第二位数字和第三位数字之间加有半字线(读成“之”),把基本名称代号与序号分开。我国涂料产品中涂料类别代号有17类(表51),基本名称代号共有99种(表52),辅助材料代号有5大类(表53)。

表51涂料类别代号

代号涂料类别代号涂料类别

Y油脂漆类X烯树脂漆类

T天然树脂类B丙烯酸漆类

F酚醛漆类Z聚酯漆类

L沥青漆类H环氧漆类

C醇酸漆类S聚氨酯漆类

A氨基漆类W元素有机漆类

Q硝基漆类J橡胶漆类

M纤维素漆类E其他漆类

G过氯乙烯漆类

表52涂料基本名称代号

代号基本名称代号基本名称

00清油45饮水舱漆

01清漆46油舱漆

02厚漆47车间(预涂)底漆

03调和漆50耐酸漆、耐碱漆

04磁漆52防腐漆

05粉末涂料53防锈漆

06底漆54耐油漆

07腻子55耐水漆

09大漆60防火漆

11电泳漆61耐热漆

12乳胶漆62示温漆

13水溶(性)漆63涂布漆

续表

代号基本名称代号基本名称

14透明漆64可剥漆

15斑纹漆、裂纹漆、橘皮漆65卷材涂料

16锤纹漆66光固化涂料

17皱纹漆67隔热涂料

18金属(效应)漆、闪光漆70机床漆

20铅笔漆71工程机械用漆

22木器漆72农机用漆

23罐头漆73发电、输配电设备用漆

24家电用漆77内墙涂料

26自行车漆78外墙涂料

27玩具漆79屋面防水涂料

28塑料用漆80地板漆、地坪漆

30(浸渍)绝缘漆82锅炉漆

31(覆盖)绝缘漆83烟囱漆

32抗弧(磁)漆、互感器漆84黑板漆

33(黏合)绝缘漆86标志漆、路标漆、马路画线漆

34漆包线漆87汽车漆(车身)

35硅钢片漆88汽车漆(底盘)

36电容器漆89其他汽车漆

37电阻漆、电位器漆90汽车修补漆

38半导体漆93集装箱漆

39电缆漆、其他漆94铁路车辆用漆

40防污漆95桥梁漆、输电塔漆及其他

(大型露天)钢结构漆

41水线漆96航空、航天用漆

42甲板漆、甲板防滑漆98胶液

43船壳漆99其他

44船底漆

表53辅助材料代号

代号辅助材料名称

X稀释剂

F防潮剂

G催干剂

T脱漆剂

H固化剂

三、树脂

1.树脂是涂料最基本的组成物质,对涂料的性能起着决定性的作用。

2.树脂是许多高分子复杂化合物相互溶解而成的混合物,有天然的、人工的、合成的树脂。

3.现在,树脂已经被用来作塑料和橡胶基材的任何聚合物的总称。

4.一般树脂都具有可熔化和溶解于有机溶剂中(如溶解于醇、酯、酮等有机溶剂中),而难溶于或不溶于水的性质。

5.熔化或溶解的树脂一般黏着性很强,涂敷于物体表面,干燥后能形成一层透明而脆硬的薄膜。

6.在涂料中使用的各种树脂必须具备如下性能:要求树脂能赋予涂膜以一定的保护和装饰的特性,如光泽、硬度、弹性、耐水性、耐酸碱性等;要求树脂之间或树脂与油之间有很好的互溶性;要求树脂能在溶剂中溶解。

7.现在涂料中使用的树脂,以合成树脂为最多,而且涂料的性能最好。

8.常用的天然树脂有松香、化石树脂(琥珀、刚果柯把树脂)、版画史树脂及新生树脂、动物胶(虫胶、干酪素等)、沥青类(天然沥青、石油沥青、煤焦沥青、硬脂沥青)。

9.常用的人造树脂有松香衍生物(石灰松香、甘油松香等)、纤维衍生物(硝酸纤维素、乙基纤维、醋酸丁酸纤维素、石油树脂等)、橡胶(氯化橡胶、环化橡胶)。

10.松香与油合用,能提高涂膜的光泽和硬度,但是由于其软化点较低,涂膜易发黏,硬而脆,涂膜不坚固,用它制成的涂膜耐水性、耐候性都不理想,所以在涂料工业中不直接使用松香。

11.虫胶漆不易溶于烃类脂类溶剂中,所以宜作封闭涂层之用。虫胶的缺点是涂层抗水性差,遇水或潮湿后变白且易分解,加之来源不广,所以在许多场合下已被合成树脂所代替。

12.由松香为主制成的产品,能与油互溶,大多常与油制成油基涂料。

13.乙烯类聚合树脂被广泛用来制造涂料,具有优良的耐水、抗酸碱性和柔韧性。

14.聚氯乙烯树脂的含量在64%~65%之间,制成的涂料具有优良的耐化学性能,防水、防霉、防燃烧性均好,是目前以合成材料为主要成膜物质的新型挥发性涂料之一。

15.丙烯酸树脂具有极优良的性能:无色、透明、耐热耐寒,在高温下不泛黄,因而广泛用于制造各种用途的涂料。

16.热塑性酚醛树脂加热时熔化变软;热固性酚醛树脂加热后变为不熔状态。

17.由醇酸树脂制成的涂料,通常具有极好的耐候性、光泽、附着力、硬度、柔韧性、绝缘性等,所以在涂料中应用广泛。更为突出的是它可以和很多树脂合用,以互相提高性能,甚至有的树脂离开它不能单独使用,如氨基树脂离开醇酸树脂就不能很好地固化成膜。

18.环氧树脂是含有环氧基团的高分子化合物,主要由环氧氯丙烷和双酚基丙烷在碱作用

下,缩聚而成的高分子聚合物。

19.环氧树脂具有以下优秀的特性:黏合力强、收缩性小、稳定性高、耐化学品性佳、韧性好。

20.环氧树脂在未加入固化剂时是热塑性树脂,不会受热固化,可以放置1~2年不变质。

21.环氧树脂涂料采用的溶剂基本都是混合溶剂,由溶剂和稀释剂组成。

22.配制混合溶剂时应注意:溶剂的溶解能力和涂料的施工方式。

23.刷涂施工的涂料所采用的混合溶剂,初期挥发速度应较慢,以使刷涂时省力和使涂膜的刷痕充分流平;烘干型涂料所用的混合溶剂,初期挥发速度也应控制,防止由于溶剂挥发性太而造成涂膜病态。

24.近年来水稀释性环氧树脂底漆大量用于电泳涂料工艺中。

四、颜料

1.颜料是有色涂料制造过程中必不可少的原料,它能使涂层具有一定的遮盖能力,又增加色彩和保护装饰功能,从而掩盖了基材上的部分缺陷,除此之外,颜料在涂层中还能阻挡紫外线的穿透力,很多颜料还具有吸收紫外线的功能,从而提高了涂层的防老化作用,减弱了紫外线对成膜聚合物的降解作用,并能增强涂膜本身的强度、耐久性、耐候性和耐磨性。

2.颜料是一种微细粉末状的有色物质,它不溶于水或油的介质,而能均匀地分散在介质中,涂于物体表面形成带色层,呈现一定的色彩。颜料具有适当的遮盖力、着色力、高分散度、鲜明的颜色和光稳定性等。根据来源可以分为天然颜料和合成颜料。

3.根据功能分类,颜料可分为着色颜料、体质(填充)颜料、防腐颜料及特殊效果颜料等。

4.常用防锈性能较好的颜料品种有红丹、铁红、锌黄、偏硼酸钡、锶铬黄等,多用在电泳底漆或其他底漆中。根据涂料使用对象或使用介质不同,可以选择具有不同性质的颜色,如铅酸钙、铝粉、锶黄等可作为耐高温颜料使用,用于发动机等发热部件上。

5.颜料的性质主要有:颜色、遮盖力、着色力、吸油量、颗粒大小、耐光性、粉化、水分、耐热性、耐溶剂性、耐酸碱性。

6.颜料颜色的特征和区分颜色的差别用色调、明度和饱和度(或纯度)三种参数来表示。一般粒径越小,色调越深,则亮度越大。

7.色漆的遮盖力是指色漆(或含颜料的成膜物质)涂饰在物体表面上,把被涂饰物的表面隐藏起来的能力。颜料的遮盖力则是:色漆涂膜中的颜料能遮盖涂膜的表面,使它不能透过涂膜而显露的能力。颜料的遮盖力用数值来表示,常用每遮盖1m2面积所需要的颜料质量(g)来表示。

8.颜料和色漆基料两者折射率之差越大,颜料的遮盖力就越强。分散在基料中的颜料的折射率和基料的折射率相等时,颜料就是透明的,即不起遮盖作用。

9.着色力是某一颜料与另一种颜料混合后形成颜色强弱的能力。着色力强,颜料用量就少。颜料分散度越大,其着色力越大。

10.使用颜料时应注意选择,水溶漆用的颜料必须是耐碱性的。

11.着色颜料在涂料中除了起到颜料的一般作用外,主要起着色和遮盖的作用。

12.根据分子结构的不同,着色颜料可分为无机颜料和有机颜料,它们既可以单独使用,又可以混合使用。一般无机颜料的耐溶剂性比有机颜料好。

13.体质颜料也称填充颜料,它不具有遮盖力和着色力,主要用于改变涂料的性能并降低成本。

14.体质颜料一般没有明显的颜料效果,呈半透明的粉体,因此其本身的颜色不能提供颜色效果及遮盖力。

15.体质颜料的主要功能有:降低成本,增加涂膜厚度,提高机械性能,使涂膜经久坚硬、耐磨,减少涂料光泽,为底漆增加粗糙度,改善涂料的涂刷性能,控制涂料的黏度,改进颜料的悬浮性能。

16.汽车涂料的底漆及中涂底漆(二道底漆)的打磨性要求很高,其打磨性能主要就是由体质颜料提供的。

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