5-4 高性能涂料在线视频

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

这节课我们主要学习高性能涂料

我们下面要讲的高性能涂料

是指外部的力 热 光 电等物理作用

和酸 碱 氧化剂等化学作用下

具有特殊耐受能力的一类涂料

包括耐高温 阻燃 抗辐射

耐酸 耐碱 耐腐蚀等的涂料

下面我们重点学习几类高性能涂料

第一类是粉末涂料

其定义是以粉末形态进行涂装的涂料

也就是说在涂装过程中没有溶剂的挥发

适合于环境保护的要求

不使用有机溶剂

在生产和施工过程中较为安全

故粉末涂料的组成是粘合剂

树脂 颜料和助剂

根据所用的树脂的性能

又将粉末涂料分为热固性和热塑性两大类

其中热塑性粉末涂料

是通过物理性熔融塑化成膜

故通过冷却的方式可以完成涂装

热固性粉末涂料是通过化学性交联反应

固化成膜完成涂装

第二类是高固体份涂料

高固体份涂料实际就是低挥发份涂料

这种涂料与粉末涂料等不同的是仍含有少量溶剂

固体份比例一般高于70%

高固体份涂料具有涂膜丰满

一次涂装可得到厚涂层

溶剂少 储存运输方便

环境污染小等特点

高固体涂料的涂装技术相对较为简便

与溶剂分散型涂料类似

因此不必对设备进行专门的改造

在性能上也与溶剂分散型涂料接近

甚至更好

第三类是辐射固化涂料

辐射固化涂料是通过辐射能量

引发液态的不饱和低聚物

或单体的聚合与交联

从而得到高分子涂装

辐射固化体系主要包括

紫外光固化 电子束固化 射频固化

红外光固化 γ-射线固化和微波固化

其中最主要的是紫外光固化技术

这是因为这一技术操作简便易行

易于控制

值得注意的是

为了促使涂料的辐射固化

通常还需加入光敏剂和光引发剂

以便在聚合过程中产生自由基

传统意义的涂料是保护和装饰物体的材料

能提高被涂物的使用寿命和功效

而在科学技术迅速发展的今天

涂料的意义和应用范围

已被极大地丰富和演绎

涂料的功能已从装饰保护

逐渐向具有各种特殊功能的方向发展

特种功能涂料成为用途最广

而且不可或缺的表面材料

特种功能涂料按功能组分的不同

可分为本体型和复合型两大类

前者是由树脂本身发挥功能作用

而后者是通过添加小分子的有机

或无机功能材料实现

按照特种功能的种类

可以分为阻尼涂料 防污涂料 防结蜡涂料

示温涂料 导电涂料 吸波涂料

烧蚀涂料 防辐射涂料等等

导电涂料是借助分散在涂料载体中的

导电性材料来传导电流的

载体即成膜材料本身是不导电的

研究发现

有些聚合物本身也具有导电性或半导电性

利用这种性能可以制成聚合物导电涂料

或称本征型导电涂料

其他电功能涂料包括导电涂料

绝缘涂料 印刷电路涂料 防静电涂料等

所谓磁功能涂料

是由用作颜填料的磁性物质

成膜基料 助剂和溶剂组成的

将该类涂料涂布在基体上

就可以形成各类磁性记录材料

能把声音 图像

能把声音 图像

和各种信息记录下来并付之再现

人们对发光涂料并不陌生

在钟表 仪器仪表上经常可以见到

近年在装饰 公路标志和各种饰品上

也都大量采用

因此光功能涂料

利用涂料中颜料的发光性能

形成一类功能性涂料

主要包括发光涂料 荧光涂料

变色涂料等

典型的热功能涂料包括

阻燃涂料 热吸收涂料 耐低温涂料

其中防火涂料用于可燃性基体表面

能降低被涂材料表面的可燃性

阻滞火灾的迅速蔓延

用以提高被涂材料耐火极限的一种特殊材料

钢材虽为非燃烧材料

但钢不耐火

其耐火极限仅为15min

生物功能涂料包括防污涂料

防霉涂料 杀菌涂料等

例如 海洋防污涂料是一种特种涂料

主要作用是通过漆膜中防污剂的逐步渗出

防止海洋生物的污损

但是最早的防污涂料

一方面会抑制海洋生物的附着

同时还会导致海洋的污染

为此 现在大家开始关注

低表面能防污涂料

这种涂料具有低的表面能

海洋生物难以在涂料表面附着

即使附着也不牢固

在水流或其他作用力下 很容易脱落

这就是一类环境友好的涂料

由此可见 为了满足环境的要求

涂料工业也由传统低固体份涂料

发展到水性涂料 粉末涂料

高固体份涂料 光固化涂料

其中光固化树脂又称为光敏树脂

是一种受光线照射后

能在较短的时间内

迅速发生物理和化学变化

进而交联固化的低聚物

光固化树脂是一种

相对分子质量较低的感光性树脂

具有可进行光固化的反应性基团

如不饱和双键或环氧基团等

光固化树脂是光固化涂料的基本树脂

它与光引发剂

活性稀释剂以及各种助剂复配

即构成光固化涂料

光固化涂料具有以下优点

一 固化速度快 生产效率高

二 能量利用率高 节约能量

三 VOC含量少 环境友好

四 可涂装各种基材 如纸张 塑料

皮革 金属 玻璃 陶瓷

因此 光固化涂料是一种

快干 节能的环氧友好型涂料

透明基材如玻璃 塑料等

是人们日常生活

工作和生产中不可或缺的材料

但在其应用过程常常会产生结雾现象

造成基质的透光率 反射率降低 影响视线

给人们的生活带来不便

甚至会发生危险

尤其今年疫情形式下

带上口罩

在冬天很容易在镜片上形成雾气

给带眼睛的人士带来很多不利

因此防雾涂料尤为重要

防雾机理就是改变基体的表面特性

一方面使基体表面亲水

降低基体表面对水的接触角

使凝聚在表面上的小水珠

不能形成微小的水珠

而是在表面铺展开形成薄膜

减少光线的漫射

从而保证材料的透明度

二是在材料表面涂上一层疏水性物质

改善材料表面的湿润状态

使接触角增大

水汽冷凝生成的小水珠

不能吸附在其基材上

而形成水滴

水滴在其自身重力的作用下滑落

来达到防雾的目的

疏水性涂料的自清洁行为

来源于其高的水接触角和低的滚动角

当水珠滴在疏水表面上

液滴不能自动扩展

保持其球形状态

减少与涂层的接触面积

当该表面具有一个较小的倾斜角时

液滴在涂层表面滚动

污染物粘附在水珠表面被带走

从而起到自清洁的作用

相应的制备方法包括模板法

常用的制备超疏水性的

涂膜的整体覆盖的表面技术

以具有粗糙结构的固体表面为模板

将疏水材料在特定的模板上

通过挤压或涂覆后

利用光固化等技术

在粗糙固体表面成型

脱模而制得超疏水性涂膜

第二种方法是刻蚀法

利用现代物理化学方法

如激光 等离子体 电化学等方法

在不同材料的涂层表面

刻蚀出仿荷叶表面的粗糙微观结构

第三种方法是静电纺丝法

它是静电雾化的一种

通过给聚合物溶液或熔体施加外加电场

使聚合物溶液或熔体

经过喷射 拉伸 变形 细化

随着溶剂蒸发得到纤维

或其它形状的物质固化在基板上

形成粗糙的疏水表面

另一种方法是化学气相沉积法

将一种或几种化合物供给基底

借助气相反应在基材表面反应

获得具有特殊结构的超疏水自清洁表面

还有比较常见的是自分层法

由于聚合物极性不同 分子间作用力不同

在介质中的溶解度不同

随着涂膜干燥和固化

介质组成不断变化

成膜物质在界面张力的作用下

通过液相对选择性润湿

和对气相界面的趋差异

导致树脂间的相分离

形成涂膜组分的梯度分层结构

下面我们再介绍一下 溶胶-凝胶法

通过控制前驱体

在溶胶－凝胶过程中的水解反应

调节微观结构

经过浸涂 喷涂等方式

所得到的粗糙表面

通过这些方法就可以获得

具有独特结构的自清洁性涂料

独特的功能性涂料有很多类型

但由于时间有限

本节课就主要介绍以上七类涂料

希望同学们课后多看一些文献

了解涂料的最新进展

这节课到此结束

谢谢大家的聆听