第2章涂料概述PPT讲稿.ppt

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1、第2章涂料概述第1页，共71页，编辑于2022年，星期一第第2 2章章 涂料概述涂料概述2.1 涂层系统涂层系统2.2 涂料的基本组成及各组分的作用涂料的基本组成及各组分的作用2.3 涂料的成膜涂料的成膜2.4 涂膜附着理论涂膜附着理论2.5 涂层的失效涂层的失效第2页，共71页，编辑于2022年，星期一2.1 2.1 涂层系统涂层系统-底漆底漆 有些涂层体系，如防腐蚀涂料、汽车漆等有几道涂层，组成一有些涂层体系，如防腐蚀涂料、汽车漆等有几道涂层，组成一个整体系统发挥功效，包括底漆、中间漆和面漆。个整体系统发挥功效，包括底漆、中间漆和面漆。底漆的性能要求底漆的性能要求对底材有良好的附着力对底材

2、有良好的附着力，其基料往往含有羟基、羧基等极性基团。，其基料往往含有羟基、羧基等极性基团。金属腐蚀时在阴极呈碱性，故底漆的基料宜具有金属腐蚀时在阴极呈碱性，故底漆的基料宜具有耐碱性耐碱性。底漆的基料具有底漆的基料具有屏蔽性屏蔽性，阻挡水、氧、离子的透过。，阻挡水、氧、离子的透过。某些底漆中含有某些底漆中含有缓蚀颜料缓蚀颜料。底漆的厚度太厚会引起收缩应力，损及附着力。底漆的厚度太厚会引起收缩应力，损及附着力。底漆应粘度较低，对物面有良好的底漆应粘度较低，对物面有良好的润湿性润湿性，且其溶剂挥发慢，且其溶剂挥发慢，有充分时间，对焊缝、锈痕等部位能透入较深。对于混凝土面有充分时间，对焊缝、锈痕等部位

3、能透入较深。对于混凝土面及木材能透入锚固。及木材能透入锚固。第3页，共71页，编辑于2022年，星期一2.1 2.1 涂层系统涂层系统-中间层中间层主要作用：主要作用：与底漆及面漆附着良好。漆膜之间的附着并非主要是靠极性基团与底漆及面漆附着良好。漆膜之间的附着并非主要是靠极性基团之间的吸力，而是靠中间层所含溶剂将底漆溶胀，使两层界面的之间的吸力，而是靠中间层所含溶剂将底漆溶胀，使两层界面的高分子链缠结密着。高分子链缠结密着。在重防腐涂料系统中，中间层的作用之一是能较多地增加涂层的在重防腐涂料系统中，中间层的作用之一是能较多地增加涂层的厚度以提高整个涂层的屏蔽性能。在整个涂层系统中往往底漆不厚度

4、以提高整个涂层的屏蔽性能。在整个涂层系统中往往底漆不宜太厚，面漆也不宜太厚，故将中间层涂料制成触变性高固体厚宜太厚，面漆也不宜太厚，故将中间层涂料制成触变性高固体厚膜涂料，无气喷涂，一次可获厚膜。膜涂料，无气喷涂，一次可获厚膜。汽车漆的中间层，其作用是提供平整表面，保持美观，且往往具汽车漆的中间层，其作用是提供平整表面，保持美观，且往往具有较好的弹性，能缓冲阻尼小石冲击车辆而不裂。有较好的弹性，能缓冲阻尼小石冲击车辆而不裂。第4页，共71页，编辑于2022年，星期一2.1 2.1 涂层系统涂层系统-面漆面漆面漆的主要作用：面漆的主要作用：遮蔽太阳光紫外线对涂层的破坏。在中东海湾沙漠及东南亚遮蔽

5、太阳光紫外线对涂层的破坏。在中东海湾沙漠及东南亚炎热地区，面漆宜含铝粉、云母氧化铁等阻隔阳光的颜料，炎热地区，面漆宜含铝粉、云母氧化铁等阻隔阳光的颜料，以延长涂层寿命。以延长涂层寿命。装饰美观，号志（如化工厂的不同管道颜色）等。装饰美观，号志（如化工厂的不同管道颜色）等。某些耐化学品涂料（如过氯乙烯漆），往往是最后一道面漆某些耐化学品涂料（如过氯乙烯漆），往往是最后一道面漆是不含颜料的清漆，以获得致密的屏蔽膜。是不含颜料的清漆，以获得致密的屏蔽膜。第5页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2 2.2 涂料的基本组成及各组分的作用涂料的基本组成及各组分的作用涂料的基本组成及作用涂料的基本组成

6、及作用第6页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.12.2.1成膜物质（基料成膜物质（基料 ）具有黏结涂料中其他成分的作用具有黏结涂料中其他成分的作用，对涂料和涂膜的，对涂料和涂膜的性质起着决定性作用。性质起着决定性作用。涂料成膜物质涂料成膜物质最基本的特性是能够经过施工后形成薄最基本的特性是能够经过施工后形成薄层的涂膜层的涂膜，并为涂膜提供所需要的各种性能。，并为涂膜提供所需要的各种性能。涂料常以主要的成膜物质来进行命名，如环氧铁红防涂料常以主要的成膜物质来进行命名，如环氧铁红防锈底漆、丙烯酸聚氨酯面漆等。锈底漆、丙烯酸聚氨酯面漆等。第7页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.1

7、 2.2.1 成膜物质（基料成膜物质（基料 ）非转化型成膜物质非转化型成膜物质在涂料成膜过程中化学组成在涂料成膜过程中化学组成结构不发生变化结构不发生变化热塑性，多具有可溶解性、热塑性，多具有可溶解性、可熔融性。可熔融性。包括天然树脂、天然高聚物包括天然树脂、天然高聚物的加工产品、合成的高分子的加工产品、合成的高分子线型高聚物线型高聚物转化型成膜物质转化型成膜物质具有可反应的官能团具有可反应的官能团聚合成不溶解、不熔融聚合成不溶解、不熔融的网状高聚物，热固性。的网状高聚物，热固性。包括干性油和半干性油、包括干性油和半干性油、天然漆和漆酚、低分子天然漆和漆酚、低分子量化合物的加成物、合量化合物的

8、加成物、合成聚合物成聚合物第8页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.2 2.2.2 颜料颜料是色漆的重要组成部分，不能单独成膜，也称为次要成膜物质。是色漆的重要组成部分，不能单独成膜，也称为次要成膜物质。一般为微细的粉末状有色物质，通过涂料生产过程中的搅拌、一般为微细的粉末状有色物质，通过涂料生产过程中的搅拌、研磨、高速分散等加工过程，使其均匀分散在成膜物质及其溶研磨、高速分散等加工过程，使其均匀分散在成膜物质及其溶液中，形成色漆。液中，形成色漆。显现颜色，赋予涂膜以遮盖力。还对涂料的流变性、保护性能、显现颜色，赋予涂膜以遮盖力。还对涂料的流变性、保护性能、耐候性、耐化学药品性、耐热性

9、、涂膜的机械性能很有影响，耐候性、耐化学药品性、耐热性、涂膜的机械性能很有影响，还关系到涂料的成本。加入功能性颜料，还可赋予涂层某些特还关系到涂料的成本。加入功能性颜料，还可赋予涂层某些特定的功能，如导电、阻燃等性能。定的功能，如导电、阻燃等性能。可分为可分为着色颜料着色颜料、体积颜料体积颜料和和功能性颜料功能性颜料。钛白、锶黄、酞青钛白、锶黄、酞青蓝、甲苯胺红、石蓝、甲苯胺红、石墨、炭黑、华兰、墨、炭黑、华兰、群青群青碳酸钙、磷酸钙、云碳酸钙、磷酸钙、云母、硫酸钡、滑石粉、母、硫酸钡、滑石粉、硅藻土，调节硅藻土，调节PVC防锈颜料、防污颜防锈颜料、防污颜料、阻燃颜料、导料、阻燃颜料、导电颜料

10、，价格高昂。电颜料，价格高昂。第9页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.2 2.2.2 颜料颜料-防锈颜料防锈颜料主要防锈填料种类及作用主要防锈填料种类及作用第10页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.2 2.2.2 颜料颜料-纳米填料纳米填料利用纳米粒子抗紫外线等性能对现有涂料进行改性，提高涂料的某些利用纳米粒子抗紫外线等性能对现有涂料进行改性，提高涂料的某些性能，这种涂料称为纳米改性涂料。性能，这种涂料称为纳米改性涂料。用某些特殊工艺制备的涂料，其细度均在纳米量级，这种涂用某些特殊工艺制备的涂料，其细度均在纳米量级，这种涂料称为纳米结构涂料。料称为纳米结构涂料。纳米纳米Ti

11、O2、纳米、纳米SiO2、纳米、纳米ZnO、纳米、纳米Fe2O3等是优良的抗老化等是优良的抗老化剂。剂。第11页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.2 2.2.2 颜料颜料-纳米填料纳米填料纳米纳米ZnO质量轻、厚度薄、颜色浅、吸波能力强质量轻、厚度薄、颜色浅、吸波能力强吸波涂层吸波涂层新型防晒剂和抗菌剂新型防晒剂和抗菌剂防菌涂层防菌涂层紫外光下，能分解有机物质、抗菌和除臭紫外光下，能分解有机物质、抗菌和除臭环保涂料环保涂料纳米纳米SiO2触变性是纳米触变性是纳米SiO2改善涂料各项性能的主要因素改善涂料各项性能的主要因素防流挂、施工性能好防流挂、施工性能好抗沾污性，具有优良的自清洁性

12、能和附着力抗沾污性，具有优良的自清洁性能和附着力极强的紫外吸收、红外反射特性，抗紫外线老化，隔热性极强的紫外吸收、红外反射特性，抗紫外线老化，隔热性第12页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.2 2.2.2 颜料颜料-纳米填料纳米填料纳米纳米TiO2光学效应随粒径而变，尤其是纳米金红石型光学效应随粒径而变，尤其是纳米金红石型TiO2具有随角度具有随角度变色的效应变色的效应吸收紫外线，可提高轿车的漆的耐候性吸收紫外线，可提高轿车的漆的耐候性光催化氧化，能分解光催化氧化，能分解NOx、卤代烃、硫化物、醛类、多环芳烃、卤代烃、硫化物、醛类、多环芳烃纳米碳酸钙纳米碳酸钙补强性、透明性、触变性和

13、流平性补强性、透明性、触变性和流平性增强涂层的柔韧性、硬度及光泽性增强涂层的柔韧性、硬度及光泽性蓝移现象，增加了隔热性，抗紫外线老化，防热老化蓝移现象，增加了隔热性，抗紫外线老化，防热老化吸收带的最大吸收吸收带的最大吸收波长向短波方向移波长向短波方向移动动第13页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.2 2.2.2 颜料颜料-填料的选择填料的选择颜填料的粒径及表面积颜填料的粒径及表面积 粒径小、表面积大，可吸附成膜聚合物而使颜料颗粒成为准交粒径小、表面积大，可吸附成膜聚合物而使颜料颗粒成为准交联点，使漆膜的机械性能提高。联点，使漆膜的机械性能提高。主要影响涂料的流动性、贮存性和耐久性。主

14、要影响涂料的流动性、贮存性和耐久性。瘤状粒子（近球形）、针状粒子、扁平状粒子瘤状粒子（近球形）、针状粒子、扁平状粒子耐光性、稳定性耐光性、稳定性环保性环保性超细化与分散超细化与分散表面改性表面改性 涂料是热力学上不稳定的分散体。涂料是热力学上不稳定的分散体。颜料的表面处理和颜料分散剂的分子设计至关重要。颜料的表面处理和颜料分散剂的分子设计至关重要。第14页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.2 2.2.2 颜料颜料-填料的含量填料的含量干燥的涂层可以认为是由填料与成膜物质形成的固干燥的涂层可以认为是由填料与成膜物质形成的固-固相分散体固相分散体系。系。颜料体积浓度（颜料体积浓度（PVC

15、），颜料体积占干膜总体积的百分比），颜料体积占干膜总体积的百分比临界颜料体积（临界颜料体积（CPVC），当刚好有足够的成膜物提供颜料），当刚好有足够的成膜物提供颜料表面一个完整的吸附层，并填满紧密堆积的固体颗粒间隙的表面一个完整的吸附层，并填满紧密堆积的固体颗粒间隙的PVC比体积浓度，比体积浓度，PVC与与CPVC之比之比工业涂料工业涂料=0.80.9防锈漆防锈漆 =0.750.9需打磨的底漆需打磨的底漆=1.051.15第15页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.2 2.2.2 颜料颜料-填料的含量填料的含量在涂料的配方设计中，最重要的因素之一就是选择基料与颜料之间的在涂料的配方设计

16、中，最重要的因素之一就是选择基料与颜料之间的比例关系。比例关系。颜料体积浓度（颜料体积浓度（PVC）的主要特征是：在低于）的主要特征是：在低于CPVC时，颜料粒时，颜料粒子很少接触，而高于子很少接触，而高于CPVC时，基料被空气所取代。时，基料被空气所取代。在在CPVC两侧，涂膜的性质会有惊人的变化。两侧，涂膜的性质会有惊人的变化。光泽与光泽与PVC有着很大的关系，通常不加颜料的涂膜具有很高的有着很大的关系，通常不加颜料的涂膜具有很高的光泽，起初百分之几的颜料对光泽没有影响，但是当光泽，起初百分之几的颜料对光泽没有影响，但是当PVC高于高于6%9%时，在时，在PVC和和CPVC的范围内，光泽一

17、直下降。低光泽表的范围内，光泽一直下降。低光泽表面比平滑光亮的表面能赋予更好的层间附着力。面比平滑光亮的表面能赋予更好的层间附着力。第16页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.3 2.2.3 溶剂和分散介质溶剂和分散介质在成膜过程中要完全挥发掉，要求他们不仅对成膜物质有较好的溶解在成膜过程中要完全挥发掉，要求他们不仅对成膜物质有较好的溶解性（分散性）和化学稳定性，还要挥发性大、毒性小、成本低。性（分散性）和化学稳定性，还要挥发性大、毒性小、成本低。溶剂的挥发速度影响涂膜的干燥时间及质量，并要与转化型成膜溶剂的挥发速度影响涂膜的干燥时间及质量，并要与转化型成膜物质的固化交联过程相匹配。物

18、质的固化交联过程相匹配。各种低污染涂料固体分含量比较表各种低污染涂料固体分含量比较表第17页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.3 2.2.3 溶剂和分散介质溶剂和分散介质-水水水溶性涂料：由水溶性树脂为基料制成的涂料，如水溶性涂料：由水溶性树脂为基料制成的涂料，如水溶性自干或烘干涂料，电沉积涂料包括阳极电泳水溶性自干或烘干涂料，电沉积涂料包括阳极电泳和阴极电泳漆。和阴极电泳漆。水分散涂料：以水为分散介质合成聚合物乳状液组水分散涂料：以水为分散介质合成聚合物乳状液组成的水分散系统，如乳胶漆、水溶胶涂料等。成的水分散系统，如乳胶漆、水溶胶涂料等。以电沉积涂料和乳胶漆占主导地位以电沉积涂料

19、和乳胶漆占主导地位节约资源、减少污染；是涂料开发的重点节约资源、减少污染；是涂料开发的重点第18页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.3 2.2.3 溶剂和分散介质溶剂和分散介质-常用溶剂品种常用溶剂品种萜烯溶剂：来自松树的分泌物。松节油、松油萜烯溶剂：来自松树的分泌物。松节油、松油石油溶剂：烃类，从石油分馏得到。汽油、松香水、火油石油溶剂：烃类，从石油分馏得到。汽油、松香水、火油煤焦溶剂：烃类，将煤干馏得到。苯、甲苯、二甲苯煤焦溶剂：烃类，将煤干馏得到。苯、甲苯、二甲苯酯类溶剂：是低碳的有机酸和醇的结合物。乙酸丁酯、乙酸乙酯、乙酯类溶剂：是低碳的有机酸和醇的结合物。乙酸丁酯、乙酸乙酯

20、、乙酸戊酯酸戊酯酮类溶剂：主要用来溶解硝酸纤维。丙酮、甲乙酮、环己酮、甲已酮类溶剂：主要用来溶解硝酸纤维。丙酮、甲乙酮、环己酮、甲已酮酮醇类溶剂：仅能溶解虫胶、缩丁醛树脂醇类溶剂：仅能溶解虫胶、缩丁醛树脂其他溶剂：含氯溶剂、硝基化烷烃溶剂、醚醇类溶剂其他溶剂：含氯溶剂、硝基化烷烃溶剂、醚醇类溶剂第19页，共71页，编辑于2022年，星期一2.2.4 2.2.4 助剂助剂对涂料的生产过程发生作用：消泡剂、润滑剂、分散剂、乳化剂等对涂料的生产过程发生作用：消泡剂、润滑剂、分散剂、乳化剂等对涂料施工成膜过程发生作用：催干剂、固化剂、流平剂对涂料施工成膜过程发生作用：催干剂、固化剂、流平剂对涂料贮存过

21、程发生作用：防结皮剂、防沉淀剂对涂料贮存过程发生作用：防结皮剂、防沉淀剂对涂膜性能发生作用：增塑剂、防霉剂、阻燃剂、防静电剂、紫外对涂膜性能发生作用：增塑剂、防霉剂、阻燃剂、防静电剂、紫外光吸收剂等。光吸收剂等。第20页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3 2.3 涂料的成膜涂料的成膜涂料涂覆于物体表面后，由液体或疏松粉末状态转变成致密完整的固涂料涂覆于物体表面后，由液体或疏松粉末状态转变成致密完整的固态成膜的过程，即为涂料的成膜，亦称之为涂料的干燥和固化。态成膜的过程，即为涂料的成膜，亦称之为涂料的干燥和固化。涂料成膜主要靠物理作用和化学作用来实现。涂料成膜主要靠物理作用和化学作用来实

22、现。挥发性涂料和热塑性粉末涂料等，通过溶剂挥发或融合作用形挥发性涂料和热塑性粉末涂料等，通过溶剂挥发或融合作用形成致密涂膜。成致密涂膜。热固性涂料必须通过化学作用才能形成固态涂膜。热固性涂料必须通过化学作用才能形成固态涂膜。第21页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.1 2.3.1 非转化型涂料非转化型涂料-挥发性涂料挥发性涂料仅靠物理作用成膜的涂料仅靠物理作用成膜的涂料包括挥发性涂料、热塑性粉末涂料、乳胶涂料及非水分散涂包括挥发性涂料、热塑性粉末涂料、乳胶涂料及非水分散涂料。料。挥发性涂料挥发性涂料硝基纤维素涂料、过氯硝基纤维素涂料、过氯乙烯涂料、热塑性丙烯乙烯涂料、热塑性丙烯酸涂料

23、及其他烯基树脂酸涂料及其他烯基树脂涂料等。涂料等。多采用自然干燥。多采用自然干燥。湿阶段湿阶段过渡阶段过渡阶段干阶段干阶段第22页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.1 2.3.1 非转化型涂料非转化型涂料-挥发性涂料挥发性涂料(湿阶段湿阶段)在湿阶段，溶剂在自由表面大量地挥发，混合蒸气压大致保持不在湿阶段，溶剂在自由表面大量地挥发，混合蒸气压大致保持不变且等于各溶剂蒸气分压之和。变且等于各溶剂蒸气分压之和。烃类、酯类溶剂的质量相对挥发速率：烃类、酯类溶剂的质量相对挥发速率：酮类、醇类溶剂的质量相对挥发速率：酮类、醇类溶剂的质量相对挥发速率：溶剂的相对挥发速率是以醋酸丁酯做参考溶剂的相

24、对挥发速率是以醋酸丁酯做参考 指一定量的醋酸丁酯或者试验溶指一定量的醋酸丁酯或者试验溶剂挥发剂挥发90%所需的时间。所需的时间。溶剂的体积相对挥发速率用溶剂的体积相对挥发速率用EV表示，以醋酸丁酯的表示，以醋酸丁酯的EV等于等于100作为基准。作为基准。第23页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.1 2.3.1 非转化型涂料非转化型涂料-挥发性涂料（湿阶段）挥发性涂料（湿阶段）依克劳修斯依克劳修斯-克拉贝龙方程可推得克拉贝龙方程可推得醋酸丁酯的醋酸丁酯的 ，当温度由，当温度由25增至增至35时，时，由由100增至增至170，温度对挥发性产生了显著的，温度对挥发性产生了显著的影响。影响。

25、涂料用溶剂挥发得太快时，会带走大量热量，产生显著的涂料用溶剂挥发得太快时，会带走大量热量，产生显著的冷却效应，造成水汽冷凝。因此，为了降低溶剂的成本和冷却效应，造成水汽冷凝。因此，为了降低溶剂的成本和平衡溶剂的挥发性都采用混合溶剂，混合溶剂的挥发速率平衡溶剂的挥发性都采用混合溶剂，混合溶剂的挥发速率有以下关系式有以下关系式纯纯i溶剂的挥发溶剂的挥发速率速率第24页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.1 2.3.1 非转化型涂料非转化型涂料-挥发性涂料（过渡阶段）挥发性涂料（过渡阶段）在过渡阶段，沿涂膜表面向下出现不断增长的黏性凝胶在过渡阶段，沿涂膜表面向下出现不断增长的黏性凝胶层，溶剂

26、挥发受表面凝胶层的控制，溶剂蒸气压显著下层，溶剂挥发受表面凝胶层的控制，溶剂蒸气压显著下降。降。第25页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.1 2.3.1 非转化型涂料非转化型涂料-挥发性涂料（干阶段）挥发性涂料（干阶段）在干阶段，溶剂挥发受厚度方向整个涂膜的扩散控制在干阶段，溶剂挥发受厚度方向整个涂膜的扩散控制，溶剂释放很，溶剂释放很慢。慢。相对干涂膜中残留溶剂的释放可按下式计算：相对干涂膜中残留溶剂的释放可按下式计算：C单位干涂膜质量保留的溶剂质量，单位干涂膜质量保留的溶剂质量，g；x干膜厚度，干膜厚度，m；t时间，时间，h；A、B与涂料配方有关的常数。与涂料配方有关的常数。第26

27、页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.1 2.3.1 非转化型涂料非转化型涂料-挥发性涂料（干阶段）挥发性涂料（干阶段）对于指定配方的涂料，相对干涂膜中的溶剂保留量取决于涂对于指定配方的涂料，相对干涂膜中的溶剂保留量取决于涂膜厚度。膜厚度。不同配方的涂料，影响溶剂保留率的因素包括溶剂分子的结不同配方的涂料，影响溶剂保留率的因素包括溶剂分子的结构和大小、树脂分子结构与分子量及颜填料的形状和尺寸。构和大小、树脂分子结构与分子量及颜填料的形状和尺寸。分子量高的树脂对溶剂的保留率较高，硬树脂对溶剂的保留率要比软分子量高的树脂对溶剂的保留率较高，硬树脂对溶剂的保留率要比软树脂高。因此，添加增塑剂

28、或环境温度提高到玻璃化温度以上时，都树脂高。因此，添加增塑剂或环境温度提高到玻璃化温度以上时，都将明显地增强溶剂的扩散逃逸。将明显地增强溶剂的扩散逃逸。在涂料中添加颜填料或颜填料微细分散，甚至是片状颜料，都将使溶在涂料中添加颜填料或颜填料微细分散，甚至是片状颜料，都将使溶剂扩散逃逸性不断减弱。剂扩散逃逸性不断减弱。第27页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.1 2.3.1 非转化型涂料非转化型涂料-挥发性涂料（干阶段）挥发性涂料（干阶段）环境条件中对挥发性涂料干燥有影响的因素是空气流速和温度。环境条件中对挥发性涂料干燥有影响的因素是空气流速和温度。由于湿阶段溶剂大量迅速挥发，表面溶剂蒸

29、气达到饱和，此时提由于湿阶段溶剂大量迅速挥发，表面溶剂蒸气达到饱和，此时提高空气流速有利于涂膜的表干。高空气流速有利于涂膜的表干。提高温度使涂膜中溶剂扩散性增加，有利于实干和降低溶剂保留提高温度使涂膜中溶剂扩散性增加，有利于实干和降低溶剂保留率；但温度提高使溶剂饱和蒸气大幅度增加，结果涂膜表干太快，率；但温度提高使溶剂饱和蒸气大幅度增加，结果涂膜表干太快，流平性很差，在低温烘干强制干燥时，可通过控制好一定的闪干流平性很差，在低温烘干强制干燥时，可通过控制好一定的闪干时间来解决这一矛盾。时间来解决这一矛盾。对于有较强的溶剂保留能力的涂料，在施工时，每次喷涂要薄，对于有较强的溶剂保留能力的涂料，在

30、施工时，每次喷涂要薄，并控制好喷涂间隔时间，在实干后重喷，以免涂层长期残留溶剂并控制好喷涂间隔时间，在实干后重喷，以免涂层长期残留溶剂而易被揭起。而易被揭起。第28页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.1 2.3.1 非转化型涂料非转化型涂料-热塑性乳胶涂料热塑性乳胶涂料乳胶涂料的成膜过程乳胶涂料的成膜过程此类涂料的干燥成膜与环境温度、湿度、成膜助剂和树脂此类涂料的干燥成膜与环境温度、湿度、成膜助剂和树脂玻璃化温度有关。玻璃化温度有关。环境湿度极大地制约着成膜湿阶段水的蒸发速率，提高空气流速可环境湿度极大地制约着成膜湿阶段水的蒸发速率，提高空气流速可大大加快涂膜中水的蒸发；当乳胶粒子保

31、持彼此接触时，水的挥发大大加快涂膜中水的蒸发；当乳胶粒子保持彼此接触时，水的挥发速率可降至湿阶段的速率可降至湿阶段的5%10%。一般地，乳胶涂料的表干在一般地，乳胶涂料的表干在2h内，实干约内，实干约24h左右，干透则约需左右，干透则约需2周。周。第29页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.1 2.3.1 非转化型涂料非转化型涂料-热熔融成膜涂料热熔融成膜涂料热塑性粉末涂料、热塑性非水分散涂料必须加热到熔融温度热塑性粉末涂料、热塑性非水分散涂料必须加热到熔融温度以上，才能使树脂颗粒融合形成连续完整的涂膜。以上，才能使树脂颗粒融合形成连续完整的涂膜。成膜状况取决于熔流温度、熔体黏度和熔体

32、表面张力。成膜状况取决于熔流温度、熔体黏度和熔体表面张力。第30页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.2 2.3.2 转化型涂料转化型涂料靠化学反应交联成膜的涂料称为转化型涂料。靠化学反应交联成膜的涂料称为转化型涂料。此类涂料的树脂分子量较低，他们通过缩合、加聚或氧化聚合交联此类涂料的树脂分子量较低，他们通过缩合、加聚或氧化聚合交联成网状大分子固态成膜。成网状大分子固态成膜。由于缩合反应都利用加热获取化学反应的能量，使涂膜固化，故由于缩合反应都利用加热获取化学反应的能量，使涂膜固化，故此类涂料亦称为热固性涂料。此类涂料亦称为热固性涂料。缩合反应固化：酚醛涂料、氨基烘漆、聚酯涂料、丙烯酸

33、烘漆等。缩合反应固化：酚醛涂料、氨基烘漆、聚酯涂料、丙烯酸烘漆等。加聚反应固化：不饱和聚酯、双包装环氧、双包装聚氨酯等。加聚反应固化：不饱和聚酯、双包装环氧、双包装聚氨酯等。氧化聚合固化：油性涂料、醇酸涂料、环氧酯涂料。氧化聚合固化：油性涂料、醇酸涂料、环氧酯涂料。第31页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.2 2.3.2 转化型涂料转化型涂料-气干性涂料（氧化聚合）气干性涂料（氧化聚合）气干性涂料是利用空气中的氧气或潮气来固化成膜。气干性涂料是利用空气中的氧气或潮气来固化成膜。（1）氧化聚合涂料）氧化聚合涂料 含干性油的涂料按氧化聚合方式成膜，干燥性能与油的性质、油度、含干性油的涂料

34、按氧化聚合方式成膜，干燥性能与油的性质、油度、催干剂等有关。催干剂等有关。干性油基的氧化聚合反应极为复杂，并且在干燥过程中始终有涂膜的干性油基的氧化聚合反应极为复杂，并且在干燥过程中始终有涂膜的分解产物产生，很难用某个化学反应来表述。但对于含共轭双键的油分解产物产生，很难用某个化学反应来表述。但对于含共轭双键的油基，在干燥过程中，过氧化氢的生成不显著，仅在成膜以后才有过氧基，在干燥过程中，过氧化氢的生成不显著，仅在成膜以后才有过氧化氢生成，它的氧化聚合反应大致如下：化氢生成，它的氧化聚合反应大致如下：第32页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.2 2.3.2 转化型涂料转化型涂料-气干

35、性涂料（氧化聚合）气干性涂料（氧化聚合）重排以后的碳自由基可以与氧结合，并攻击双键形成聚过氧化物：重排以后的碳自由基可以与氧结合，并攻击双键形成聚过氧化物：聚过氧化物是很稳定的，仅在光或热的作用下才能使过氧键聚过氧化物是很稳定的，仅在光或热的作用下才能使过氧键均裂，但形成的烷氧基又能与双键反应形成醚键。均裂，但形成的烷氧基又能与双键反应形成醚键。第33页，共71页，编辑于2022年，星期一重排以后的碳自由基还可以直接进攻双键形成重排以后的碳自由基还可以直接进攻双键形成CC交联聚合物：交联聚合物：2.3.2 2.3.2 转化型涂料转化型涂料-气干性涂料（氧化聚合）气干性涂料（氧化聚合）非共轭双键

36、的油基在吸氧干燥过程中，过氧化氢含量不断增非共轭双键的油基在吸氧干燥过程中，过氧化氢含量不断增加，交联与过氧化氢的分解同时发生，并且不引起不饱和度加，交联与过氧化氢的分解同时发生，并且不引起不饱和度的损失。它的氧化聚合反应大致如下的损失。它的氧化聚合反应大致如下第34页，共71页，编辑于2022年，星期一在钴金属催干剂、光或热作用下，过氧化氢分解成烷氧基：在钴金属催干剂、光或热作用下，过氧化氢分解成烷氧基：2.3.2 2.3.2 转化型涂料转化型涂料-气干性涂料（氧化聚合）气干性涂料（氧化聚合）过氧基又可以夺取两个双键间的过氧基又可以夺取两个双键间的-H形成形成过氧化氧化氢和自由基，和自由基，

37、则可以在可以在过氧化氧化氢的形成的形成过程中，碳自由基、程中，碳自由基、烷氧基之氧基之间彼此彼此结合而交合而交联。第35页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.2 2.3.2 转化型涂料转化型涂料-气干性涂料（氧化聚合）气干性涂料（氧化聚合）含共轭双键的油基在一个氧分子进攻下能产生两个自由基，含共轭双键的油基在一个氧分子进攻下能产生两个自由基，而非共轭双键只形成较难分解的过氧化物。因而共轭双键的而非共轭双键只形成较难分解的过氧化物。因而共轭双键的油基干燥较快，并在催干剂的作用下大大加速。油基干燥较快，并在催干剂的作用下大大加速。氧化聚合涂料采用高沸点的溶剂汽油、松香水等挥发较慢的溶剂，氧

38、化聚合涂料采用高沸点的溶剂汽油、松香水等挥发较慢的溶剂，但交联反应的速率更慢，干燥主要由氧化聚合反应所决定。但交联反应的速率更慢，干燥主要由氧化聚合反应所决定。氧化聚合涂料通常表干需要氧化聚合涂料通常表干需要6h，实干则需，实干则需18h以上。以上。第36页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.2 2.3.2 转化型涂料转化型涂料-气干性涂料（潮气固化）气干性涂料（潮气固化）潮气固化主要是潮气固化聚氨酯和潮气固化环氧涂料。潮气固化主要是潮气固化聚氨酯和潮气固化环氧涂料。潮气固化聚氨酯潮气固化聚氨酯此类涂料的树脂必须有高的此类涂料的树脂必须有高的NCO基含量并在较高湿度下才能良好基含量并在

39、较高湿度下才能良好地固化成膜。由于交联后地固化成膜。由于交联后NCO基转化成脲基，大分子间作用力基转化成脲基，大分子间作用力很强，其涂膜显示出良好的耐磨性能。很强，其涂膜显示出良好的耐磨性能。潮气固化环氧潮气固化环氧涂膜吸收空气中的水分子使酮亚胺分解并释放出活泼的固化剂胺，涂膜吸收空气中的水分子使酮亚胺分解并释放出活泼的固化剂胺，使环氧树脂有效交联。使环氧树脂有效交联。第37页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.2 2.3.2 转化型涂料转化型涂料-固化剂固化型涂料固化剂固化型涂料此类涂料多为双包装涂料，两个组分之间有很强的化学活性，此类涂料多为双包装涂料，两个组分之间有很强的化学活性

40、，因此在常温下能固化成膜，并且混合以后只有因此在常温下能固化成膜，并且混合以后只有48h的使用期。的使用期。主要品种有环氧、聚氨酯和不饱和聚酯等。组分之间的混合比对主要品种有环氧、聚氨酯和不饱和聚酯等。组分之间的混合比对涂膜性能和干燥影响很大。涂膜性能和干燥影响很大。（1）双包装环氧涂料）双包装环氧涂料涂料的流平性和低温干燥型较差。涂料的流平性和低温干燥型较差。第38页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.2 2.3.2 转化型涂料转化型涂料-固化剂固化型涂料固化剂固化型涂料（2）双包装聚氨酯涂料）双包装聚氨酯涂料此类涂料是以多异氰酸酯为甲组分，羟基树脂为乙组分，混合施工后，此类涂料是以

41、多异氰酸酯为甲组分，羟基树脂为乙组分，混合施工后，涂膜的低温干燥性比环氧涂料好，但流平性也较差。涂膜的低温干燥性比环氧涂料好，但流平性也较差。（3）不饱和聚酯涂料）不饱和聚酯涂料不饱和聚酯涂料是用苯乙烯稀释的不饱和树脂，与过氧化物不饱和聚酯涂料是用苯乙烯稀释的不饱和树脂，与过氧化物和钴盐促进剂混合，通过自由基引发、聚合而固化。由于固和钴盐促进剂混合，通过自由基引发、聚合而固化。由于固化反应很快，故混匀后的使用期一般不超过化反应很快，故混匀后的使用期一般不超过4h。第39页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.2 2.3.2 转化型涂料转化型涂料-烘烤固化型涂料烘烤固化型涂料此类涂料的树脂

42、中各基团在常温下的活性很弱，但在较高温度时，此类涂料的树脂中各基团在常温下的活性很弱，但在较高温度时，基团之间将快速发生化学反应使涂膜交联固化。基团之间将快速发生化学反应使涂膜交联固化。主要品种有氨基烘漆、丙烯酸烘漆、聚酯涂料、热固性聚氨主要品种有氨基烘漆、丙烯酸烘漆、聚酯涂料、热固性聚氨酯、环氧烘漆和有机硅涂料等。酯、环氧烘漆和有机硅涂料等。装饰性涂料多用氨基树脂做交联剂，可在中温下使羟基树脂固化，装饰性涂料多用氨基树脂做交联剂，可在中温下使羟基树脂固化，第40页，共71页，编辑于2022年，星期一2.3.2 2.3.2 转化型涂料转化型涂料-烘烤固化型涂料烘烤固化型涂料环氧酚醛防腐蚀底漆在

43、环氧酚醛防腐蚀底漆在180以上的高温下彻底交联固化，虽然涂以上的高温下彻底交联固化，虽然涂膜黄变严重，但防腐蚀性能很好，膜黄变严重，但防腐蚀性能很好，在酸催化剂存在下，固化温度可降低或形成醚键的倾向性增加。在酸催化剂存在下，固化温度可降低或形成醚键的倾向性增加。若用氨基树脂固化环氧树脂，环氧树脂的环氧基和羟基都与氨若用氨基树脂固化环氧树脂，环氧树脂的环氧基和羟基都与氨基树脂发生类似反应。基树脂发生类似反应。第41页，共71页，编辑于2022年，星期一2.4 2.4 涂膜的附着理论涂膜的附着理论-机械嵌合作用机械嵌合作用目前存在多种看法，主要有机械嵌合作用、吸附作用、扩散作用、化目前存在多种看法

44、，主要有机械嵌合作用、吸附作用、扩散作用、化学键作用、静电作用等。学键作用、静电作用等。在涂装过程中基体要进行表面处理，除对表面要进行清洁处在涂装过程中基体要进行表面处理，除对表面要进行清洁处理外，往往还要进行粗化处理（如喷砂）。粗化处理的目的理外，往往还要进行粗化处理（如喷砂）。粗化处理的目的有二：一是增大接触面积，另一个是增加涂层材料与基体表有二：一是增大接触面积，另一个是增加涂层材料与基体表面嵌合或锚合作用，以加强涂层与基体的附着力。面嵌合或锚合作用，以加强涂层与基体的附着力。机械嵌合作用对于抛光表面及光滑表面涂装有机涂料的附着力难以解机械嵌合作用对于抛光表面及光滑表面涂装有机涂料的附着

45、力难以解释。释。（a）锚合）锚合 （b）钩合）钩合（c）钉合）钉合（d）嵌合）嵌合（e）树根固定）树根固定第42页，共71页，编辑于2022年，星期一2.4 2.4 涂膜的附着理论涂膜的附着理论-吸附作用吸附作用固体表面由于范德华力的作用能够吸附液体和气体，其条件固体表面由于范德华力的作用能够吸附液体和气体，其条件是液体完全润湿固体表面，这种固体表面吸附液体和气体的是液体完全润湿固体表面，这种固体表面吸附液体和气体的作用称为物理吸附作用。物理吸附是涂料、胶粘剂和被黏物作用称为物理吸附作用。物理吸附是涂料、胶粘剂和被黏物之间牢固结合的普遍性原因，这就是吸附理论。之间牢固结合的普遍性原因，这就是吸

46、附理论。涂料在固化之前完全润湿基材表面，才能有较好的附着力。固体表面涂料在固化之前完全润湿基材表面，才能有较好的附着力。固体表面能越高，对涂料的吸附力越大，表面能越低，则吸附力亦越低。能越高，对涂料的吸附力越大，表面能越低，则吸附力亦越低。吸附力的大小与分子的偶极距、极化率等因素的大小成正比。吸附力的大小与分子的偶极距、极化率等因素的大小成正比。在涂装系统中，一般来说，极性高聚物为电子给予体（广义在涂装系统中，一般来说，极性高聚物为电子给予体（广义的路易斯碱），而金属和金属氧化物则为电子接受体（广义的路易斯碱），而金属和金属氧化物则为电子接受体（广义的路易斯酸）。因此，成膜高分子链含有胺基、羟

47、基等电子的路易斯酸）。因此，成膜高分子链含有胺基、羟基等电子给予体的涂层附着力强。给予体的涂层附着力强。第43页，共71页，编辑于2022年，星期一2.4 2.4 涂膜的附着理论涂膜的附着理论-吸附作用吸附作用通常认为，分子间引力（氢键、范德华力）是附着力的主要通常认为，分子间引力（氢键、范德华力）是附着力的主要来源，即使如此，其黏附力也远比理论强度低得多，这是因来源，即使如此，其黏附力也远比理论强度低得多，这是因为在固化过程中总有缺陷发生，黏附的强度不是决定于原子、为在固化过程中总有缺陷发生，黏附的强度不是决定于原子、分子作用力之和，而是决定于局部的最弱部位的作用力。分子作用力之和，而是决定

48、于局部的最弱部位的作用力。两个表面之间若仅通过范德华力结合，实际便是物理吸附作用，这两个表面之间若仅通过范德华力结合，实际便是物理吸附作用，这种作用很容易为空气中的水气所取代。因此为了使漆膜与基材之间种作用很容易为空气中的水气所取代。因此为了使漆膜与基材之间有强的结合力，仅靠物理吸附作用是不够的。有强的结合力，仅靠物理吸附作用是不够的。吸附理论仅说明附着力产生的条件和原因，选择成膜物时还必须吸附理论仅说明附着力产生的条件和原因，选择成膜物时还必须考虑涂膜内聚力的因素，若涂膜内聚力很小，易被破坏，仍得不考虑涂膜内聚力的因素，若涂膜内聚力很小，易被破坏，仍得不到吸附完好的涂膜。到吸附完好的涂膜。第

49、44页，共71页，编辑于2022年，星期一2.4 2.4 涂膜的附着理论涂膜的附着理论-化学键作用化学键作用化学键吸附作用是涂装材料的活性基团与工件表面金属发生化学化学键吸附作用是涂装材料的活性基团与工件表面金属发生化学反应，生成了共价键而产生的吸附力。化学共价键力比分子吸附反应，生成了共价键而产生的吸附力。化学共价键力比分子吸附力大得多，前者相当于后者的力大得多，前者相当于后者的100倍以上，约倍以上，约41.8418 kJ/mol。酚醛树脂可在较高温度下与铝、不锈钢等发生化学作用，硅酸盐酚醛树脂可在较高温度下与铝、不锈钢等发生化学作用，硅酸盐类涂料与铁产生化学反应，产生硅酸铁化合物。类涂料

50、与铁产生化学反应，产生硅酸铁化合物。偶联剂分子必须具有能与基材表面发生化学反应的基团，而偶联剂分子必须具有能与基材表面发生化学反应的基团，而另一端与涂料反应。硅烷偶联剂分子结构中的另一端与涂料反应。硅烷偶联剂分子结构中的R基团可以和有基团可以和有机化合物起化学反应，而机化合物起化学反应，而-Si-(OH)3可以自缩合。可以自缩合。化学键的键能虽高，但只能在有限的活性原子与基团之间发生化学化学键的键能虽高，但只能在有限的活性原子与基团之间发生化学反应而成键。化学键的密度受到表面活性原子与基团数量和化学活反应而成键。化学键的密度受到表面活性原子与基团数量和化学活性的制约。性的制约。第45页，共71