涂料综述

认识涂料认识涂料 摘摘 要：要：本文主要是对涂料的概况和品种进行综述，在认识涂料的基础上了解涂 料的组成、分类、性能及品种。涂料由成膜物质、溶剂、颜料、助剂组成，其分 类根据涂料的形态、施工方法、功能、用途、成膜物质等可以分为多种类型；而 涂料的性能主要表现在施工使用性能、涂饰保护性能、装饰性能；另外，我国生 产涂料品种千余种， 本文主要介绍木材加工和木器家具常用的品种并对我国涂料 发展趋势进行分析。 关键字：关键字： 涂料组成分类性能发展 前言前言 所谓涂料是一类呈流动状态，能在物体表面形成薄层，并随时间与加热以及 供给其他能量， 能在被涂饰表面牢固粘附固化，形成具有特定性能的连续皮膜的 物质。绝大多数涂料为液体状，但最近粉末状涂料已经在使用。涂饰时，液体状 涂料为了便于涂饰操作应对其粘度做适当的调整， 粉末状涂料应能在空气流的作 用下充分流动，因此要求涂料具有适当的粒子度。 现代的涂料正在逐步成为一类多功能性的工程材料，是化学工业中的一个重 要行业。新中国成立 60 年来，伴随着国民经济各行业的发展，作为其配套的涂 料工业从一个极不引人注目的小行业逐步发展成为国民经济各领域必不可少的 重要行业。经过几代人的顽强拼搏、开拓进取，我国已成为世界第二大涂料生产 国和消费国，进入到世界涂料行业发展的主流。 1.1.涂料的发展涂料的发展 涂料本身有着悠久的历史。中国是世界上使用天然树脂作为成膜物质的涂料 ——大漆最早的国家。 早期的画家使用的矿物颜，是水的悬浮液或是用水或清蛋 白来调配的，这就是最早的水性涂料。从 20 世纪 30 年代中期开始，德国开始把 聚乙烯醇作为保护胶的聚醋酸乙烯酯乳液作为涂料展色使用。到了 50 年代，纯 丙烯酸酯乳液在欧洲和美国就已经有限售，但是由于价格昂贵，其产量没有太大 增加。进入 60 年代，在所有发展的乳状液中，最为突出的是醋酸乙烯酯-乙烯， 醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯共聚物也有所发展，产量有所增加。70 年代以来， 由于环境保护法的制定和人们环境保护意识的加强， 各国限制了有机溶剂及有害 物质的排放，从而使油漆的使用受到种种限制，75%的制造油漆的原料来自石油 化工， 由于西方工业国家的经济危机和第三世界国家调整石油价格所致，在世界 范围内，普遍要求节约能源和节约资源。基于上述原因，水性涂料，特别是乳胶 漆，作为代油产品越来越引起人们的重视。水性涂料的制备技术进步很快，特别 是乳液合成技术进步更快。 70-80 年代作为当代水性涂料的代表——乳胶漆得到了一定的发展，但推广 应用却进入了低谷。乳胶漆要和风行全国的内墙涂料进行价格竞争，其结果是身 败名裂， 甚至被相当部分的建筑商和装饰业所否定，同时风行一时的瓷砖又把外 墙乳胶漆的市场夺去了大半。90 年代至今，不光乳胶漆的质量性能大大提高， 在价格上也慢慢被人们接受。特别是以荷兰、日本为首的多国大型涂料公司进入 我国市场，真正揭开了现代水性涂料的新篇章。如今，高性能环保涂料涌现出市 场，水性涂料、粉末涂料、高固体粉涂料等是当下涂料的发展趋势，涂料的发展 将往几个方面迈进，一是涂料应用自动化，而是向环保型涂料方向发展，，三是 增加新的组成成分。 2.2.涂料的组成涂料的组成 大多数液体涂料是由固体份和挥发组成。将液体涂料涂于制品表面形成薄膜 时，涂料组成的一部分将变成蒸汽挥发到空气中，这部分称为挥发部分，挥发份 即为溶剂， 其余不挥发的成分容易干结成膜， 形成固体漆膜， 一般包括成膜物质， 着色材料与辅助材料（助剂）三大部分。 2.12.1 成膜物质成膜物质 成膜物质是液体涂料中决定漆膜性能的主要成分，是一些涂于制品表面能够 干结成膜的材料。成膜物质的主要原料早年用的是植物油（桐油、亚麻油、豆油 等），近年主要用的是合成树脂（醇酸树脂、聚氨酯、不饱和聚酯等）。成膜物 质可单独成膜，也可以粘结颜料等共同成膜，因此称固着剂、粘结剂。 2.1.12.1.1 植物油植物油 植物油在涂料工业中较为常用，用来制造各种油类加工品、清漆、色漆、油 改性树脂以及用作增塑剂等。 植物油主要成分为甘油三脂肪酸酯 （甘油三酸酯） ， 其分子式简单表示为： 式中 RCOO 为脂肪酸基，是体现油类性质的主要成分。按分子结构式是否含 有双键，又分为饱和与不饱和脂肪酸两大类。碳与碳之间以单键链接，即为饱和 脂肪酸，分子中含碳原子以双键结合的，即为不饱和脂肪酸。 植物油成膜干燥原理是：涂料在空气中自然干燥成膜的物理化学过程：含不 饱和脂肪酸的植物油，当涂成薄层时，与空气中氧发生氧化聚合反应，形成聚合 度不等的高分子，而这种高分子会形成固态胶体薄膜。植物油中不饱和脂肪酸的 含量越多，所含的双键数越多，活化能力越强，成膜越快，干燥越好。植物油根 据不饱和程度分为干性油、半干性油、不干性油。该分类体现干燥性能。 2.1.22.1.2 树脂树脂 树脂是一些非结晶型的固体或半固体的有机物质，分子量一般较大。多数可 溶于有机溶剂， 一般不溶于水。 树脂溶液涂于物体表面， 易形成连续的固体薄膜， 因此许多树脂可用作涂料成膜物质，并且用树脂制漆比用植物油制漆，能明显地 改进漆膜的硬度、光泽、耐水性、耐磨性、干燥性能等，所以近现代涂料工业大 量应用树脂（尤其是合成树脂）为主要原料制漆。 涂料用树脂按其来源可分为三类： （1）天然树脂：来源于自然界动植物，如紫胶虫分泌的虫胶，松鼠松脂蒸 馏得到的松香。 （2）人造树脂：是天然高分子化合物加工制得，如棉花经硝酸硝化制得硝 化棉。 （3）合成树脂：用各种化工原料经加聚或缩聚等反应合成，如酚醛树脂、 醇酸树脂、氨基树脂、聚酯树脂、聚氨树脂等。 2.1.32.1.3 溶剂溶剂 括烃类溶剂（矿物油精、煤油、汽油、苯、甲苯、二甲苯等）、醇类、醚类、 酮类和酯类物质。溶剂和水的主要作用在于使成膜基料分散而形成黏稠液体。它 有助于施工和改善涂膜的某些性能。溶剂的作用可以概括为三点：溶剂或稀释成 膜物质；增加涂料储存稳定性；改善涂膜的某些性能，如提高涂层的附着力、改 善涂层流平性。溶剂选用原则则可以总结为： （1）溶解力：指溶剂能把成膜物质溶解分散的能力。 （2）挥发速度：指溶剂从涂层中挥发到空气中去的速度。 （3）要根据涂料和涂膜的要求确定。一种涂料可以使用一个溶剂品种，也可以 使用多个溶剂品种。 （4） 溶剂组分虽然主要作用是将成膜物质变成液态的涂料，但它对涂料的生产、 储存、施工和成膜、涂膜的外观和内在的性能都产生重要影响。因此，生产涂料 时选择溶剂显得很重要。 溶剂的组分虽然是制备液态涂料所必须，但它在施工成膜以后要挥发掉，造 成资源的损失， 而且有些带毒性的溶剂在涂料生产和施工中造成环境污染，危害 人类健康， 这些都是使用溶剂组分带来的严重问题。努力解决这些问题是涂料发 展的一个重要方向。 2.1.42.1.4 颜料颜料 颜料是一种微细的粒状物，不溶于它所分散的介质中，而且颜料的物理性质 和化学性质基本上不因分散介质而变化。其作用为：表现出色彩和装饰性；改善 涂料的物理化学性能；提高漆膜的机械强度、附着力，防腐性能，耐光性，赋予 涂料以特殊性能。 颜料的特性主要表 现为颜色、遮盖力、着 色力、吸油量。如右表 所示： 2.1