5-1 高分子涂料概述在线视频

同学们 好

欢迎大家来到《高分子合成材料学》

我是今天的主讲老师 李老师

这一节课我们开始学习高分子涂料

这一章的主要内容包括涂料的定义

分类 组成等

为了让大家更好地了解日常生活

和科研生产中的涂料

我们将重点学习三类涂料

包括溶剂型 水性和高性能涂料

首先我们来学习涂料的概念

一 涂料的定义

涂料是一种用不同的施工工艺

涂覆在物体表面

形成粘附力牢固

具有一定强度

连续的固态薄膜的材料

施工工艺 可以是大家最常见的

如手工涂装

例如给房屋刷漆

专业术语就是刷涂 滚涂 刮涂

还有浸涂和淋涂

空气喷涂 静电喷涂 电泳涂装等等

二 涂料的作用

一般包括三个方面

最基础就是保护作用

即涂敷在物质表面

可以使物质避免受外界环境因素的侵蚀和破坏

第二种作用 装饰作用

即将涂料涂敷到物品上

使物品更加美观

保护和装饰作用是涂料的基本作用

除此以外 还有其他作用

包括标示作用

例如马路上的交通标志

红色代表禁止 黄色或荧光黄色表示警告

蓝色表示指令 绿色表示地名

这些都是需要用涂料绘制的

有些涂料还具有防静电

导电 绝缘 耐高温 隔热

阻燃 防霉 杀菌 防海洋生物附着

热致变色 光致变色 防辐射

雷达波吸收（隐身）等功能

我们把这类涂料

称为具有特殊功能的涂料

三 涂料的使用原理

涂料在使用前

通常是具有反应活性官能团的液态低分子

或是含线形高分子化合物的溶液或熔融物

然后将具有流动性涂料

涂覆在物体表面上

之后一般可以通过两种方式固化

一种是通过涂料活性官能团的反应

进行聚合和交联

另一种方式是溶剂挥发后聚合物析出

或熔融聚合物冷却后

在物体表面形成一层薄膜

从而使涂料固定在物体表面

为了让涂层更均匀

致密和美观

最后通过低沸点溶剂的流延和挥发

或熔融聚合物的冷却来实现

涂料的发展情况

主要分为3个阶段

第一个阶段是天然树脂阶段

第二个阶段是合成树脂阶段

第三个是“环保节约型”涂料阶段

大家可以看到 这三个阶段

其实是与高分子的发展阶段是一致的

第一个阶段主要是指

以天然油脂 大漆 虫胶等天然树脂

或改性天然树脂为原料制成的溶剂型涂料

和天然树脂涂料

其特点是原料易得

制备工艺简单

但是涂料的性能和用途都很有限

其中用于涂料的天然树脂俗称大漆

从漆树上采割下来的汁液

称为毛生漆或原桶漆

如果用白布滤去杂质就称为生漆

生漆的主要成分是漆酚

漆酚就是指邻苯二酚的

几种带有不饱和支链的衍生物的混合物

下面我们再介绍三种天然树脂涂料

包括第一 沥青

它是由不同分子量的碳氢化合物

及其非金属衍生物组成的黑褐色混合物

是马路 房屋外墙等常用的涂料

价格便宜

第二类为蜂蜡

我国传统家具涂装有“南漆北蜡”的说法

即南方天气潮湿

为了保护木料

流行用大漆进行涂装

而北方气候干燥

家具多用蜂蜡处理

蜂蜡又名黄蜡 古称“黄占” “蜜蜡”

是由负责哺育幼蜂的工蜂分泌

是建造蜂巢的原料

蜂蜡的主要成分是酯

因此产量并不高

生产1kg蜂蜡

一只蜜蜂需要飞行53万公里

全球每年仅生产1万吨蜂蜡

所以纯蜂蜡的价格相对较高

大约相当于4倍蜂蜜的价格

所以用于家具涂装的大多是混合蜡

也就是在蜂蜡中添加了石蜡松香等物质

第三种是阿拉伯树胶

来源于豆科的金合欢树属的树干渗出物

因此也称金合欢胶

阿拉伯胶主要成分为高分子多糖类

及其钙 镁和钾盐

主要包括有树胶醛糖

半乳糖 葡萄糖 醛酸等

上世纪50年代后进入到涂料的第二个阶段

合成树脂阶段

这个阶段由于石油化工业的飞速发展

特别是高分子科学的发展

使得原料来源丰富 价格低廉

性能也有很大提高

基本上可以满足各种不同用途的需要

但这时的涂料仍以溶剂型涂料为主

例如50年代初

性能广泛的聚氨酯涂料

在德国拜耳公司投入工业化生产

1950年 美国杜邦公司

开发了丙烯酸树脂涂料

第二次世界大战后

开始用丁苯胶乳制造水乳胶涂料

20世纪50～60年代

又开发了聚醋酸乙烯酯胶乳

和丙烯酸酯胶乳涂料

这些都是建筑涂料的最大品种

随后要发展了水溶性涂料

粉末涂料和光固化涂料

使涂料产品中的有机溶剂用量大幅度下降

甚至不使用有机溶剂

开辟了低污染涂料的新领域

以有机硅树脂为主的元素有机树脂涂料

在50～60年代发展迅速

在耐高温涂料领域占据重要地位

还发展了杂环树脂涂料 橡胶涂料

为了让涂料更好的应用

涂装技术也随之发展

包括高压无空气喷涂

静电喷涂 电沉积涂装技术等等

七十年代开始进入第三阶段

“环保节约型”涂料阶段

主要体现“四化”

水性化 粉末化 高固体份化和光固化

涂料的水性化主要指溶剂用水

比较环保

涂料的粉末化是指不含溶剂

100%固体粉末状涂料

涂料的高固体份化是指溶剂含量较低

涂料的光固化指用光作为固化源的涂料

科技的发展

四化涂料的占比也越来越高

例如以工业涂料为例

在北美和欧洲

1992年常规溶剂型涂料占49%

到了2000年降为26%

水性涂料 高固体份涂料

光固化涂料和粉末涂料

由1992年的51%

增加到2002年的74%

五 涂料的分类

分类标准有多种

例如 按有无颜料可分为 清漆和色漆

按形态可分为 水性涂料 溶剂型涂料

粉末涂料 高固体份化涂料 无溶剂涂料

按用途可分为 汽车 建筑漆 木器等

按施工方法可分为 喷漆 浸漆 烘漆等

按效果可分为 绝缘漆 防锈漆 防污漆

按成膜物质可分为 醇酸树脂漆 环氧树脂漆等

需要指出的是

即使对同一类涂料品种

由于各组成物质配比不同

其性能和用途也各不相同

而我国对涂料命名的一般方式是

全名=颜料或颜色名称+成膜物质名称+基本名称

如 红醇酸磁漆 醇酸导电磁漆

六 涂料的组成

涂料一般包含四大组分

成膜物质 溶剂 颜料或填料

和各类涂料助剂或添加剂

成膜物质是涂料中的主要成膜材料

当成膜材料为高分子时

形成的涂料称为高分子涂料

成膜物可分为天然高分子

和合成高分子两大类

溶剂的品种类别很多

按其化学成分和来源

可分为下列几大类

第一 萜 烯溶剂

绝大部分来自松树分泌物

常用的有松节油

二 石油溶剂

它们是烃类物质

是从石油中分馏而得

常用的有溶剂油 松香水

松香水是油漆中普遍采用的溶剂

毒性较小

三 煤焦溶剂

这类溶剂也属于烃类

是由煤干馏而得

常用的有苯 甲苯 二甲苯等

苯的溶解能力很强

但毒性大 挥发快 一般不用

甲苯的溶解能力与苯相似

主要作为醇酸漆溶剂

也可以作环氧树脂

喷漆等的稀释剂用

二甲苯的溶解性略低于甲苯

挥发比甲苯慢 毒性较小

近年来 重芳烃 三甲基苯类溶剂

得到了广泛应用

四 酯类溶剂

是低碳的有机酸和醇的酯化物

常用的有醋酸丁酯 乙酸乙酯 醋酸戊酯等

酯类溶剂毒性小

一般用在民用漆中

五 酮类溶剂 是一类有机溶剂

主要用来溶解硝酸纤维

常用的有丙酮 甲乙酮 甲异丙酮

环已酮 异佛尔酮等

六 醇类溶剂

是一类有机溶剂 能与水混合

常用的有乙醇 异丙醇 丁醇等

醇类溶剂对涂料的溶解力差

仅能溶解虫胶或聚乙烯醇缩丁醛树脂

与酯类酮类溶剂配合使用时

可增加其溶解力

因此称它们为硝基漆的助溶剂

乙醇不能溶解一般树脂

而能溶解硝基纤维 虫胶等

其他溶剂 常用的有含氯溶剂

硝化烷烃溶剂 醚醇类溶剂等

含氯溶剂溶解力很强

但毒性较大

只是在某些特种漆和脱漆剂中使用

醚醇类溶剂是一种新兴的溶剂

有乙醚乙二醇 甲醚乙二醇及其酯类

近年来 水性涂料发展很快

除极少量水溶性体系外

绝大部分属于水分散体系

水起到分散介质的作用

颜填料 是涂料中的次要成膜物质

但它不能离开主要成膜物质

而单独构成涂膜

颜料 是一种不溶于成膜物质的

有色矿物质或有机物质

按来源颜料可分为有机颜料和无机颜料

无机颜料又可分为天然无机颜料

和人造无机颜料

按用途可分为 体质颜料 也称为填料

着色颜料 防锈颜料

体质颜料 主要用来增加涂层厚度

提高耐磨性和机械强度

着色颜料可赋予涂层美丽的色彩

具有良好的遮盖性

可以提高涂层的耐日晒性

耐久性和耐气候变化等性能

防锈颜料

这种颜料可使涂层

具有良好的防锈能力

延长寿命

它是防锈底漆的主要原料

助剂 助剂一般在涂料中的用量很少

约质量比约为10-3 但作用很大

不可或缺

现代涂料助剂主要有四大类

第一大类是 对涂料生产过程发生作用的助剂

如消泡剂 润湿剂 分散剂 乳化剂等

二 对涂料储存过程发生作用的助剂

如防沉剂 稳定剂 防结皮剂等

三 对涂料施工过程起作用的助剂

如流平剂 催干剂 防流挂剂等

四 对涂膜性能产生作用的助剂

如增塑剂 消光剂 阻燃剂 防霉剂等

今天的内容就到这里

感谢同学们的聆听