塑胶用涂料的性能特征课件.ppt

1、 一、一、涂料概述涂料概述二、塑膠用涂料的性能特征二、塑膠用涂料的性能特征三、塑膠產品的涂裝缺陷及其對策三、塑膠產品的涂裝缺陷及其對策一、概述一、概述 涂料的定義涂料的定義：涂料是一種材料，可以采用不同的施工 工藝涂覆在物件的表面上，形成粘附牢 固、具有一定 強度、連續的固態薄膜。保護作用裝飾作用特殊功能作用：電絕緣、電磁波屏蔽、防靜電、防霉、殺菌 作用作用 涂料的組成涂料的組成 成膜物質成膜物質 顏料：無機顏料、有機顏料顏料：無機顏料、有機顏料 溶劑溶劑 助劑：助劑：v 涂料生產過程發生作用的助劑，如消泡劑、潤濕劑、分散劑、乳化劑等；v 對涂料儲存過程發生作用的助劑，如防結皮劑、防沉淀劑等；

2、涂料的分類涂料的分類 按涂料的形態分類和命名按涂料的成膜機理分類按涂料的施工方法分類和命名按涂料的干燥方法分類按成膜物質分類 v 對涂料施工和成膜過程發生作用的助劑，如催干劑、固化劑、流平劑、防流掛劑等；v 對涂料性能發生作用的助劑，如增塑劑、平光劑、防霉劑、阻燃劑、防靜電劑、紫外光吸收劑等。表1 成膜物質分類表成膜物質分類表 成膜物質類別主要成膜物質油脂天然物質酚醛樹脂瀝青醇酸樹脂氨基樹脂硝酸纖維素（酯）纖維素酯、纖維素醚過氯乙烯樹脂烯類樹脂丙烯酸樹脂聚酯樹脂環氧樹脂聚氨酯樹脂元素有機化合物橡膠天然植物油、動物油(脂)、合成油等鬆香及其衍生物、蟲膠、乳酪素、動物膠、大漆及其衍生物酚醛樹脂、改

3、性酚醛樹脂等天然瀝青、(煤)焦油瀝青、石油瀝青等甘油醇酸樹脂、季戊四醇醇酸樹脂、其他醇類的醇酸樹脂、改性醇酸樹脂等三聚氰胺甲醛樹脂、脲(甲)醛樹脂等硝酸纖維素(酯)乙酸纖維素(酯)、乙酸丁酸纖維素(酯)、乙基纖維素、芐基纖維素等過氯乙烯樹脂聚二乙烯乙炔樹脂、聚多烯樹脂、氯乙烯共聚樹脂、聚乙酸乙烯及其共聚物、聚乙烯醇縮醛樹脂、聚苯乙烯樹脂、含氟樹脂、氯化聚丙烯樹脂石油樹脂等熱塑性丙烯酸樹脂、熱固性丙烯酸樹脂等飽和聚酯樹脂、不飽和聚酯樹脂等環氧樹脂、環氧酯、改性環氧樹脂等聚氨(基甲酸)酯樹脂有機硅樹脂、有機鈦樹脂、有機鋁樹脂等氯化橡膠、環化橡膠、氯丁橡膠、氯化氯丁橡膠、丁苯橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠等

4、其他以上16類包括不了的成膜物質，如無機高分子材料、聚酰亞胺樹脂、二甲苯樹脂等二、塑料用涂料的性能、特征二、塑料用涂料的性能、特征 塑膠用涂料首先應具備的兩個基本性質：塑膠用涂料首先應具備的兩個基本性質：v 涂料對塑膠必須具有良好的附著力。v 涂料不能過份溶蝕塑膠表面。選擇和設計涂料配方時應注意事項選擇和設計涂料配方時應注意事項：v根據被涂塑膠的性質來選擇涂料；v根據塑膠產品對涂膜性能的要求選擇涂料；v參考產品的價值和涂料的價格選擇涂料；v參考施工工藝選擇涂料塑膠類型塑膠類型涂料類型涂料類型聚乙烯(PE)聚丙烯(PP)聚苯乙烯(PS)ABS聚碳酸酯(PC)丙烯酸酯環氧、丙烯酸酯環氧、氯化聚烯烴

5、丙烯酸酯、環氧、丙烯酸過氯乙烯環氧、聚氨酯、丙烯酸酯雙組分聚氨酯、有機硅丙烯酸酯、有機硅表2 各種塑膠用涂料各種塑膠用涂料聚氨酯涂料的性能特征聚氨酯涂料的性能特征 概述概述 在分子結構中含有氨基甲酸酯(NHCOO)重復鏈節的高分子化合物稱為聚氨酯。物理機械性能好，涂料堅硬、柔軔、光亮豐滿、漆膜附著力強耐磨 耐腐蝕性能優異，涂膜具有优异的耐油、耐酸、耐化學藥品性;施工范圍廣，可室溫固化或加熱固化，節約能源;能和各種樹酯混溶，可在廣泛的范圍內調整配方，配制成多品種、多 性能的各種涂料產品，以滿足各種通用的和特殊的使用要求。在聚氨酯漆涂層中含有大量氨基甲酸酯鍵，以及酯鍵醚鍵不飽和油脂雙鍵 縮二脲鍵等

6、。因此具有多種優異性能：主要成份主要成份 多異氰酸酯、多羥基樹脂、顏料、溶劑和助劑 多異氰酸酯的常用原料多異氰酸酯的常用原料 甲苯二異氰酸酯甲苯二異氰酸酯CH3NCONCO2,4 CH3OCNNCO2,6 異佛異佛尔尔酮二異氰酸酯酮二異氰酸酯 NCOCH3CH2NCOCH3H3C單体 己二異氰酸酯己二異氰酸酯 OCNCH2CH2CH2CH2CH2CH2NCO 二苯甲烷二異氰酸酯二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)(MDI)CH2NCOOCN 二環己基甲烷二異氰酸酯二環己基甲烷二異氰酸酯(HMDI(HMDI)CH2NCOOCN 六氫甲苯二異氰酸酯六氫甲苯二異氰酸酯(HTDI)(HTDI)CH3NCONC

7、OCH3NCOCH3CH2CCH2OHCH2OHCH2OH+3CH3CH2CCH2OC-NHNCOCH3OCH2OC-NHNCOCH3ONCOCH2OC-NHNCOCH3O預聚物NCNCNCOOONCOCH3NCOCH3CH3NCNCNCOOONCOCH3OCNH3CTDI三聚体 OCN-(CH2)6NCOH2OOCN-(CH2)6NCCONH(CH2)6NCOCONH(CH2)6NCONCNCNCOOO(CH2)6NCO(CH2)6NCOOCN(CH2)6HDI三聚體 NCNCNCOOONCOCH3NCNCNCOOONCOCH3OCNH3C(CH2)6(CH2)6NCOTDI、HDI 混合三

8、聚体 OOOH2CCH3H3CH3CNCOH2CCH3CH3OCNCH3H3CCH3CH3OCNCH2異佛尔酮三聚体 多異氰酸酯种類多異氰酸酯种類 TDI與三羥甲基丙烷加成物 TDI三聚体:干性快、施工時限短。TDI/HDI三聚体型:干性快、施工時限短，保色性保 光性好。HDI縮二脲:不泛黃、保光性好、制戶外用高級涂料，成本較貴。HDI三聚体:不泛黃、保光耐候性比縮二脲更好，可制戶外高級涂料。IPDI三聚体:不泛黃、保光耐候性好，溶解性好，能與許多樹脂混溶。CH3NHCOO-NHRO-CONHCOO-H2NCH3OH3C-OOCHNN=N-CH3NHCOO-案瘁XOHNCH2NHCOONCNC

9、NCOOOCH3NHCOX(b)(a)NCNCNCOOOCH3NH2(a)聚脂:耐候性好，不泛黃，耐溶劑;耐熱性好。缺點:制 造溫度過高。丙烯酸樹脂:硬度比相應的聚脂高，表干性比聚脂好 聚醚:耐寒性好，耐鹼性好，黏度低，但耐水性，耐油 性，機械強度，干燥性等均不及聚脂 環氧樹脂:其它樹脂:如含羥基的氯醋共聚体，醋酸丁酯縴維素等。多羥基樹脂多羥基樹脂(活潑氫組分活潑氫組分)叔氮原子(a)上没有氢原子，不一氧化，并且被三聚的异氰脲酸环所稳定，在(a)处不会裂解。即使在(b)处裂解，叔氮原子(a)阻止形成强力的助色团醌结构，变黄性减弱 助劑的選擇助劑的選擇 a.熱塑性樹脂:典型的如醋酸丁酯縴維素。最

10、為常用的是Eastman化學的CAB381-0.5和CAB551-0.2;b.有機硅化合物:能降低聚氨酯漆的表面張力。典型的如BYK306，也可將此類助劑與CAB合用調節。消泡劑消泡劑 BYK052，Acronal700L等。相容性更低者如BYK053，則消泡力更高;防縮孔流平劑防縮孔流平劑 催化劑催化劑表3 各種催化劑的作用情況各種催化劑的作用情況 N C O/O H=1:1密封后膠凝時間，m i n 催化劑 T D I X D I H D I 催化劑 三乙銨 三亞乙基二銨 辛酸亞錫 二月桂酸二丁基錫 辛酸鉛 鄰苯基苯酚鈉 三氯化鐵 環烷酸鋅锌 辛酸鈷钴 2 4 0 1 2 0 4 4 6

11、2 4 6 6 0 1 2 2 4 0 2 4 0 8 0 3 3 1 6 0.5 6 4 2 4 0 2 4 0 2 4 0 4 3 2 3 0.5 1 0 4 溶液的組成及對涂料性能的影響溶液的組成及對涂料性能的影響 注意事項注意事項:v溶劑不含能夠與NCO反應的物質;v溶劑對NCONCO基的反應性的影響 溶劑的選擇溶劑的選擇溶劑的选擇原则溶劑的选擇原则a.相似相溶原则b.溶解度参数原则表4 常見聚合物的溶解度参数常見聚合物的溶解度参数聚甲基丙烯酸甲酯聚醋酸乙烯酯聚碳酸酯PVC聚氨酯环氧樹脂三聚氰胺甲醛樹脂聚对苯二甲酸乙二醇酯聚甲基丙烯酸正丁酯醋酸纖維素聚苯乙烯聚丙烯腈9.39.49.59

12、.59.79.510.59.710.99.610.110.78.710.711.48.69.715.4c.混合溶剂原则SPm=SP11SP22+SPnn式中1、2n分别表示每种纯溶剂的体积分数；SP1、SP2SPn是每种纯溶剂的溶解度参数；SPm为混合溶剂的溶解度参数。混合溶剂的组成混合溶剂的组成 混合溶剂由真溶剂、助溶剂及稀释剂3种组份组成，配方時應根据以下原则进行平衡。溶剂的挥发应均衡溶剂的挥发应均衡。乙醚法：挥发速率=(受验溶剂的挥发时间)/(同重量乙醚的挥发时间)。醋酸丁脂法：挥发速度=(相同时间内挥发的受验溶剂的质量100)/(相同时间内挥发的醋酸丁酯的质量)。表5 不同溶劑的溶解度

13、參數及物理性質不同溶劑的溶解度參數及物理性質 項目醋酸丁酯乙二醇丁醚乙二醇乙醚醋酸酯甲乙酮甲基異丁基甲酮甲苯醋酸乙酯二甲苯環己酮溶解度參數8.698.699.879.879.359.359.459.458.588.588.938.939.19.18.88.810.4密度(30)g/cm30.870.870.890.890.970.970.80.80.790.790.860.86相對揮發速率1001008 820206306301641642252254.14.1606028運動黏度(30)mm2/s0.760.762.842.841.161.160.480.480.670.670.610.61

14、真溶剂、助溶剂与稀释剂的比例应平衡真溶剂、助溶剂与稀释剂的比例应平衡。真溶剂、助溶剂及稀释剂的比例对漆的粘度影响很大，较高含量的稀释剂或过高含量的助溶剂都会明显地提高漆的粘度。表6 溶劑對溶劑對NCONCO基的反應性的影響基的反應性的影響 溶劑K,10 4L/mol.s溶劑K,10 4L/mol.s甲苯1.2二氧六環0.03醋酸丁脂0.18丙烯腈0.017甲乙酮0.05 鋁粉顏料的選擇與分散鋁粉顏料的選擇與分散級別不透明度表面光澤度隨角異色閃光鮮映光澤粗中細低高亮暗暗亮高低低高 鋁粉顏料的選擇 浮型:硬脂酸是用來制造浮型級的 非浮型:而油酸則是典型用來制造非浮型級的(片狀、銀元型).表7 非浮

15、型鋁粉顏料的性質非浮型鋁粉顏料的性質 鋁粉顏料的正確分散 極性溶劑(酯類、醇類和醚酯類)、芳香烴(二甲苯)、混合溶劑。單液型熱塑性丙烯酸樹脂單液型熱塑性丙烯酸樹脂優點：1）耐候性優良，保光、保色性好2）耐化學品性及耐水性良好3）常溫自幹缺點：1）施工固體分較低2）裝飾性及豐滿度較差 常用的樹脂的分子量175000120000以3040%的固體分形式供應，使用時加入了約3050%稀釋劑，施工工粘度下的固體分在1020%之間。三、三、塑膠產品的涂裝缺陷及其對策塑膠產品的涂裝缺陷及其對策 涂料生產和儲存過程中產生的缺陷：膠化、增粘(儲存中粘度增大)、結皮、發花、混色、顏料沉淀和結塊、顏料分散不良，顏

16、料儲存返粗以及與特殊色漆有關的其他缺陷等；涂裝過程中產生的缺陷：流掛、漆膜白化、滲色、浮色、增塑劑遷移、漆膜軟化、裂紋、橘皮、起皺、咬底、縮孔、縮邊、針孔、起泡等；涂裝后及使用過程中產生的缺陷：變色和退色、粉化、裂紋、層間剝離和脫落、起泡等。分類分類v底材的表面狀態v表面的極性v助劑的表面濃集v塑膠產品表面的帶電狀況 對于塑膠產品的涂裝特別應注意以下几方面的問題對于塑膠產品的涂裝特別應注意以下几方面的問題：塗料的表面張力與底材的潤濕的附著，以及漆膜 表面的流平性。塗料溶劑和稀釋劑的溶解度參，表面張力和揮發速度。塗料的粘度和流變特性，特別注意粘度在成膜過程中隨塗裝方法和塗裝環境發生變化的特點。塗

17、料中各種助劑使用的合理性和兼容性。影響涂裝的因素影響涂裝的因素:與塗料質量有關的因素與塗料質量有關的因素 底材的狀況底材的狀況 塗料稀釋和攪拌過程存在問題塗料稀釋和攪拌過程存在問題 雜質的混入 過濾 稀釋劑是否合適 塗裝粘度的調整和保持 與塗裝過程有關的因素與塗裝過程有關的因素 塗裝方法：輥塗、噴塗、自動噴塗、靜電噴塗等。操作者的技能 噴塗的角度、行槍速度、距離、漆膜厚度和塗裝道數、噴槍的類型等 空氣的壓力、風量、除水和除油程度 塗料補充系統：循環速度、補充量和時間 與晾幹放置過程有關的因素與晾幹放置過程有關的因素 溫度：烘房溫度及分布狀況、升溫速度 時間長短 換氣速度和空氣污染情況 與幹燥成

18、膜條件有關的因素與幹燥成膜條件有關的因素 附著不牢附著不牢 原因分析原因分析：產品表面存在脫模劑；壓縮空氣含水、油等物；運輸或操作者手上的油污。對策：對策：改進模具不使用脫模劑；定期放出壓縮機中油和水，安裝氣水分離 裝置；操作者戴汗布手套。塑膠表面被溶蝕塑膠表面被溶蝕 原因分析：原因分析：涂料中溶劑溶解力太強；塑膠產品密度不均；塑膠用樹脂聚合得不好。對策：對策：調整稀釋劑組成如加些丁醇；改進模具，流道位置，注塑工藝中的溫度及熔融時間；對不同產地和型號的樹脂要進行選擇。漆膜表面平整度差漆膜表面平整度差 原因分析：原因分析：施工時涂料粘度大；干燥速度過快；稀釋劑揮發過快。對策：對策：調整施工粘度；

19、在干燥流水線上溫度逐漸升高；在稀釋劑中加些高沸點溶劑。漆膜顏色和光澤不均即發花現象漆膜顏色和光澤不均即發花現象 原因分析：原因分析：涂料中樹脂拼配不適當；加熱干燥速度過快；塑膠成型工藝不當，涂料濕潤不好；施工現場濕度過大。對策：對策：重新選擇涂料；由低溫到高溫逐漸加熱；改善成型工藝；調整施工現場濕度。涂料硬度不夠涂料硬度不夠 原因分析：原因分析：干燥得不充分；漆膜過厚；塑膠增塑劑的遷移；高沸點的溶劑釋放不出來。對策：對策：提高干燥效率；選擇小噴槍涂膜，控制在812m；選擇硬度較高的涂料；調整溶劑組成。溶劑快速蒸發引起涂膜表層溫度急劇降低至環境 溫度的露點以下，從而導致濕氣凝結成水混入涂料中。高

20、濕季節噴涂時，壓縮空氣中的水分未分離干淨而混入涂料中。涂料自身帶有水或底材表面未干燥好。涂膜白化涂膜白化 現象現象：涂料在干燥過程中或成膜后產生云霧狀白色漆膜，也稱之為泛白。通常產生于溶劑揮發干燥型的清漆涂裝場合。嚴重時引起失光。原因分析原因分析：涂裝過程中漆膜中混入水份。選擇適當溶劑和稀適劑，控制其揮發速度，防止漆膜表面溫度過低，以及防止聚合物析出。嚴格控制環境的相對濕度70%，濕度大時可加入防潮劑。底材表面要烘幹，最好保証其溫度高於環境溫度。噴塗時稀釋劑要脫水，杜絕壓縮空氣帶水。嚴格樹脂和溶劑體系及稀釋劑的配比，防止聚合物在塗裝過程析出。對策對策 聚合物與溶劑接觸後其表面能降低；溶劑分子滲

21、入聚合物內部；溶劑使聚合物表層發生溶脹；溶劑揮發後表層體積收縮，產生應力；塑料加工殘余內應力與外應力協同作用導致裂紋。表面裂紋表面裂紋 現象現象 聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)ABS樹脂以及聚碳酸酯(PC)等熱塑性塑料塗裝後，漆膜表面產生微細裂紋，稱之為微裂(crazing)，或者叫做溶劑開裂。有關因素：有關因素：塗料溶劑和稀釋劑的適當選擇溶劑的溶解力和揮發速度的搭配。選擇適當的塗料幹燥方法和升溫程序，減少幹燥過程中產生應力。塗裝前對塑膠產品進行退火處理，消除塑膠加工的殘余內應力。對策對策 橘皮橘皮 現象現象 塗料塗裝時，不是生成平滑的表面，而是形成如橘子皮那樣凹凸不平的現象。當使用快

22、溶劑揮發幹型塗料，進行空氣噴塗時容易發生橘皮缺陷。原因分析原因分析 橘皮產生的根源在於漆膜不能很好的流平。對策對策 為防止橘皮的產生關鍵是改善塗層表面的表面張力狀態。通常添加少量硅油等助劑可取得明顯效果。硅油富集在漆膜表面調節溶劑均勻蒸發。v 調配適當的高沸點溶劑和稀釋劑，加入流平劑改善涂料的流平性；v 選擇合適的噴槍，控制空氣壓力，保証涂料充分霧化；v 控制漆膜厚度，保証足夠的晾乾時間和流平；v 嚴格控制噴漆室溫度在20左右，調整正確的噴槍距離和角度。噴涂時嚴格涂裝工藝，注意以下要點：噴涂時嚴格涂裝工藝，注意以下要點：氣泡和針孔氣泡和針孔 現象現象 涂料成膜后可觀察到漆膜表層以下存在氣泡或者

23、是在漆膜表面上生成凹穴，根據大小形態的不同，可分為針孔、麻點、縮孔等。原因分析原因分析 產生氣泡和針孔的原因是多種多樣的，通常由於潤濕不良和消泡不佳而引起的氣泡較多。同時與涂料的粘度，表面張力，溶劑的揮發速度和涂裝環境清潔程度（灰塵含量）等因素有關。攪拌過程中進入的空氣未能充分靜止消泡；噴涂過程中帶入的壓縮空氣；底材，尤其是粗糙和多孔底材，表面吸附的空氣在涂裝時，由于涂液潤濕不良殘留在底材表面上、含NCO的聚氨酯涂料與空氣中的濕氣反應產生二氧化碳氣体。在涂裝過程中不可避免的會混入氣体，其來源有在涂裝過程中不可避免的會混入氣体，其來源有：選用潤濕性良好的涂料，加入適量高沸點溶劑改進溶劑揮發速度和

24、流動性；干燥和清潔底材表面，保持涂裝環境清潔；烘烤型涂料保証足夠長的晾置時間，嚴格控制升溫速度；選擇具有消泡效果的醇類溶劑和稀釋劑；根據不同的涂料體系選用消泡劑，但是要十分小心，如有機硅類消泡劑用量過多會產生露底或縮孔的毛病。對對策策 低表面能的油脂，過量的硅油，壓縮空氣帶來的礦物油；與涂料體系不相溶的溶劑；氣泡；固体粉塵；沒有處理好的低表面能或含水的表面 縮孔和露底縮孔和露底 現象現象 在平滑涂層表面出現隨機分布，大小不一的凹穴叫做縮孔(cratering)。其中有的露出底材稱之為露底。直徑在1mm以上，發生在產品邊緣的叫做縮邊。原因分析原因分析 縮孔產生的主要原因在于存在一個與涂料的表面張力不同的不連續相原因物質。它們的來源和性質如下：保持涂裝環境清潔，防止混入粉塵；充分除去壓縮空氣中的水分和油分；在同一條涂裝線上盡量使用界面化學性質類似，相溶性好的涂料。對策對策 防止縮孔的基本方法是降低涂料的表面張力。應注意如下几點應注意如下几點：THANK YOU!