《精细化工实验技术》课件第七章.ppt

1、精细化工试验技术第七章涂料第七章涂料 一、涂料及其分类一、涂料及其分类 二、涂料的作用二、涂料的作用三、涂料的发展概况三、涂料的发展概况实验七醇酸树脂的制备实验七醇酸树脂的制备实验八苯丙乳液的制备实验八苯丙乳液的制备实验九实验九涂料的调制涂料的调制 涂料涂料一、涂料及其分类一、涂料及其分类 涂料(paint)是指涂装在物体表面，经固化后形成薄膜，起到保护、装饰、标识及其它特殊作用如防污、除静电、吸收或反射辐射、散热、吸声、导磁等的材料。涂料组成按其功能划分可归纳为成膜物质、颜料、溶剂和助剂等。成膜物质能够粘附于物体的表面形成连续的膜，是涂料的基础，简称基料。颜料，通常都是固体粉末，它始终留在涂

2、膜中，起着色、增厚和改善性能等作用。溶剂，起溶解和稀释作用，以降低成膜物质的粘稠度，便于施工，得到均匀而连续的涂膜。涂料涂料涂料按介质不同可分为溶剂型涂料、水性涂料和粉末涂料；按用途不同可分为建筑用涂料、船舶用涂料、电气绝缘用涂料、汽车用涂料等；按作用不同可分为打底涂料、防锈涂料、防火涂料和防腐涂料等；按漆膜外观可分为有光涂料、半光涂料、无光涂料、皱纹涂料、锤纹涂料等；按成膜物质不同可分为油性涂料、油基涂料、酚醛树脂涂料、沥青涂料、醇酸树脂涂料、氨基树脂涂料、纤维素涂料、乙烯树脂涂料、丙烯酸树脂涂料、聚酯树脂涂料、环氧树脂涂料、聚氨酯树脂涂料、有机硅树脂涂料、橡胶涂料等十四类。目前，按成膜物质

3、分类是广泛使用的分类方法。涂料涂料二、涂料的作用二、涂料的作用1.保护作用涂料在物体表面形成干燥固化的薄膜，可保护金属、木材等材料不受水分、气体、微生物、紫外线等的侵蚀，延长使用寿命，同时还可防止材料磨损。2.装饰作用3.色彩、标识作用不同的机械设备，不同的化学品、危险品的容器及管道，交通运输的车辆等都用色彩涂料作标识。4.特殊作用如导电涂料、绝缘涂料、防火涂料、防腐蚀涂料、保温涂料、抗紫外线涂料、吸收或反辐射涂料等。三、涂料的发展概况 涂料涂料实验七醇酸树脂的制备实验七醇酸树脂的制备一、实验目标1.理解缩聚反应的原理。2.掌握醇酸树脂的合成方法。二、产品特性与用途醇酸树脂是指由多元醇、多元酸

4、与脂肪酸合成的聚酯。在干燥性、附着力、光泽、硬度、保光性、耐候性等方面性能优异，它不但可制成清漆、磁漆、底漆、腻子等，还可与其它涂料成分合用，从而改善它们的性能。醇酸树脂按性能特点可分为干性油醇酸树脂和不干性油醇酸树脂两大类。按其含油多少即油度又可分为短、中、长、特长油度等四种。本实验所制为中油度醇酸树脂。涂料涂料三、实验原理合成醇酸树脂通常先将植物油与甘油在碱性催化剂存在下进行醇解反应，以生成甘油一酸酯。其过程如下：然后加入苯酐进行缩聚反应，同时脱去水，最后生成醇酸树脂。醇酸树脂结构式如下：CHOOCRCH2OOCRCH2OOCR2CHOHCH2OHCH2OHLiOHCHOHCH2OHCH2

5、OOCRCHOOCRCH2OHCH2OHCHOHCH2OHCH2OOCR+OCOCOOCH2CHOCOCH2COOOCHCOROOCH2ORCHC涂料涂料四、主要仪器与药品1.主要仪器四口烧瓶、球形冷凝管、温度计、分水器、电热套、电动搅拌装置。2.主要药品亚麻油、甘油、苯酐、氢氧化锂、二甲苯、甲苯、乙醇（95%）、氢氧化钾、溶剂汽油。涂料涂料五、实验内容与操作步骤1.亚麻油醇解在装有电动搅拌装置、温度计、球形冷凝管的250mL四口烧瓶中加入84g亚麻油和26.5g甘油。加热至120，然后加入0.1g氢氧化锂，继续加热至240，保持醇解30min。取样测定反应物的醇溶性。醇解终点的测定：取0.5

6、mL醇解物加入5mL95%乙醇，剧烈振荡后放入25水浴中，若透明说明已到终点，混浊则需继续反应。到达终点后降温至200以下，四口烧瓶中物料可直接用于下一步酯化。涂料涂料2.酯化反应 在醇解反应中用到的四口烧瓶与球形冷凝管之间，加装一个分水器，分水器中装满二甲苯（到达支管口为止）。从侧口将53g苯酐分批加入四口烧瓶中，温度保持在180200，约在30min内加完。在四口烧瓶中加入8g回流二甲苯，缓慢升温至230240，回流23h。取样测定酸值，酸值小于20时为反应终点；冷却，加入150g溶剂汽油稀释，得棕色醇酸树脂溶液，装瓶备用。酸值测定：取样23g，（精确至0.1mg），溶于30mL甲苯-乙醇

7、的混合液中（甲苯乙醇=21），加入4滴酚酞指示剂，用氢氧化钾-乙醇标准溶液滴定。涂料涂料六、实验记录与数据处理1.实验记录测定酸值时样品的质量：g；氢氧化钾-乙醇标准溶液的体积：mL。所得醇酸树脂溶液的外观：。2.数据处理计算酸值：式中：CKOH氢氧化钾乙醇标准溶液的浓度（mol/L）；MKOH氢氧化钾的摩尔质量，取56.1 g/mol；m样品样品的质量，g；VKOHKOH溶液的体积，mL。KOHKOHVmMKOH样品酸值C涂料涂料七、安全与环保1.本实验必须严格注意安全操作，防止着火。2.各升温阶段必须缓慢均匀，防止冲料。3.加苯酐时不要太快，注意是否有泡沫升起，防止溢出。4.加二甲苯时必须

8、熄火，并注意不要加到烧瓶的外面。涂料涂料实验八苯丙乳液的制备实验八苯丙乳液的制备一、实验目标1.理解乳液聚合原理。2.掌握苯丙乳液的合成方法。二、产品特性与用途苯丙乳液是苯乙烯、丙烯酸酯类、丙烯酸类的多元共聚物的简称，是一大类容易制备、性能优良、应用广泛且符合环保要求的聚合物乳液。苯丙乳液对颜料的粘接能力强，耐水性、耐碱性、耐光性和耐候性较好，施工性能优良。涂料涂料三、实验原理合成苯丙乳液的共聚单体中，苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯为硬单体，赋予乳胶膜内聚力而使其具有一定的硬度、耐磨性和结构强度；丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯等为软单体，赋予乳胶膜以一定的柔韧性和耐久性；丙烯酸为功能性单体，可提高附着力、润湿

9、性和乳液的稳定性，还使乳液具有一定的反应特性，如亲水性和交联性等。除了丙烯酸以外，功能性单体还有丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯腈等。本实验用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸进行四元乳液共聚，合成苯丙乳液。用过硫酸钾作为聚合引发剂，采用阴离子型十二烷基硫酸钠和非离子型OP-10的混合乳化剂。聚合工艺采用单体预乳化法，并连续滴加预乳化单体和引发剂溶液。涂料涂料四、主要仪器与药品1.主要仪器四口瓶、球形冷凝管、滴液漏斗（两支）、Y形管、电动搅拌装置、温度计、恒温水浴。2.主要药品苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、OP-10、十二烷基硫酸钠、碳酸氢钠、过硫酸钾、氨水。涂料涂料图

10、7-1苯丙乳液聚合反应装置 五、实验内容与操作步骤1.单体预乳化在500 mL圆底烧瓶中，加入100 mL水，1.5 g碳酸氢钠，3.4g十二烷基硫酸钠，3.4g OP-10，搅拌溶解后再依次加入2.7g（2.7mL）丙烯酸，12.7g（13.2mL）甲基丙烯酸甲酯，27.5g（31.1mL）丙烯酸丁酯，28.3g（31.4mL）苯乙烯，室温下搅拌乳化30min。涂料涂料2.聚合 称取1.5g过硫酸钾于锥形瓶中，用30mL水溶解配成引发剂溶液，置于冰箱中备用。在如图7-1所示装置中，在四口瓶中加入40mL单体预乳化液，搅拌并升温至78后滴加8mL引发剂溶液，约20min滴完。同时分别滴加剩余的

11、单体预乳化液和14mL引发剂溶液，2.5 h内滴完。在30min内滴完剩余的8mL引发剂溶液。缓慢升温至90，保温反应1h。冷却反应液至60，加氨水调pH至8，出料。涂料涂料3.性能测定 固含量测定 准确称量干净的称量瓶，加入约2 g（准确至1mg）乳液，再准确称量后，于110烘箱中烘约2h，取出放入干燥器中冷却至室温后再准确称重。化学稳定性测定 在20mL的刻度试管中，加入16mL乳液，再加4mL5%CaCl2溶液，摇匀，静置48h，若不出现凝胶，且无分层现象，则化学稳定性合格。若有分层现象，量取上层清液和下层沉淀高度，清液和沉淀高度越高，则钙离子稳定性越差。涂料涂料六、实验记录与数据处理1

12、.实验记录苯丙乳液外观：。称量瓶质量：g；烘干前（称量瓶+样品）的质量：g；烘干后（称量瓶+样品）的质量 g。是否出现絮凝、破乳现象：。2.数据处理 七、安全与环保丙烯酸为有刺激性辛辣气味的无色液体，有腐蚀性，酸性较强，实验时注意正确操作。%100干燥前样品质量干燥后样品质量固含量涂料涂料实验九涂料的调制实验九涂料的调制一、实验目标1.掌握油性涂料醇酸清漆的调制方法。2.掌握水性涂料聚醋酸乙烯乳胶的调制方法。3.了解醇酸树脂系列涂料和聚醋酸乙烯系列乳胶涂料的性质、特点和用途。涂料涂料二、产品特性与用途1醇酸树脂清漆是由中或长油度醇酸树脂溶于适当溶剂（如二甲苯），加入催干剂制得。醇酸树脂清漆干燥

13、很快，漆膜光亮坚硬，耐候性、耐油性都很好；但因分子中还有残留的羟基和羧基，所以耐水性不如酚醛树脂桐油清漆。主要用作家具漆及作色漆的罩光，也可用作一般性的电绝缘漆。2聚醋酸乙烯乳胶涂料为乳白色粘稠液体，可加入各色色浆配成不同颜色的涂料。该涂料以水为溶剂，所以具有安全无毒、施工方便的特点，易喷涂、刷涂和滚涂，干燥快、保色性好、透气性好，但光泽较差。主要用于建筑物的内外墙涂饰。涂料涂料三、实验原理1醇酸清漆的配制原理醇酸树脂一般情况下主要是线型聚合物，但由于所用的油如亚麻油、桐油等的脂肪酸根中含有许多不饱和双键，当涂成薄膜后与空气中的氧发生反应，逐渐转化成固态的漆膜，这个过程称为漆膜的干燥。其机理比

14、较复杂，主要是氧在邻近双键的CH2处被吸收，形成氢过氧化物，这些氢过氧化物再发生引发聚合，使分子间交联，最终形成网状结构的干燥漆膜。这个过程在空气中进行得相当缓慢，但某些金属如钴、锰、铅、钙、锆等的有机酸皂类化合物对此过程有催化加速的作用，这类物质称作催干剂。醇酸清漆主要是由醇酸树脂、溶剂如甲苯、二甲苯、溶剂汽油以及多种催干剂组成。涂料涂料2.聚醋酸乙烯乳胶涂料的配制原理传统涂料（油漆）都要使用易挥发的有机溶剂以帮助形成漆膜。这不仅浪费资源，污染环境，而且给生产和施工场所带来危险性，如火灾和爆炸。而乳胶涂料以水为分散介质，克服了使用有机溶剂的许多缺点，因而得到了迅速发展。通过乳液聚合得到聚合物

15、乳液，其中聚合物以微胶粒的状态分散在水中。当涂刷在物体表面时，随着水分的挥发，微胶粒互相挤压形成连续而干燥的涂膜。这是乳胶涂料的基础。另外，还要配入颜料、填料以及各种助剂如成膜剂、颜料分散剂、增稠剂、消泡剂等，经过高速搅拌、均质而成乳胶涂料。涂料涂料四、主要仪器与药品1.主要仪器烧杯、漆刷、胶合板或木板、量筒、电热干燥箱、高速均质搅拌机、搪瓷或塑料杯、水泥或石棉样板。2.主要药品亚麻油醇酸树脂（50%）、溶剂汽油、环烷酸钴、环烷酸锌、环烷酸钙；聚醋酸乙烯酯乳液、六偏磷酸钠、丙二醇、钛白粉、滑石粉、碳酸钙、磷酸三丁酯。涂料涂料五、实验内容与操作步骤1醇酸清漆的配制 配制将84 g亚麻油醇酸树脂（

16、50%）、0.45 g 4%环烷酸钴、0.35 g 3%环烷酸锌、2.4 g 2%环烷酸钙和12.8g溶剂汽油放入烧杯内，搅拌、调匀。注意调配清漆时必须仔细搅匀，但搅拌不能太剧烈，防止混入大量空气。测定干燥时间用漆刷均匀涂刷三合板样板，观察漆膜干燥情况，用手指轻按漆膜直至无指纹为止，即为表干时间。注意涂刷样板时要涂得均匀，不能太厚，以免影响漆膜的干燥。涂料涂料2.聚醋酸乙烯乳胶涂料的配制 涂料的配制把20g去离子水、5g10%六偏磷酸钠水溶液以及2.5g丙二醇加入搪瓷杯中，开动高速均质搅拌机，逐渐加入18g钛白粉、8g滑石粉和6g碳酸钙，搅拌分散均匀后加入0.3g磷酸三丁酯，继续快速搅拌10min，然后在慢速搅拌下加入40g聚醋酸乙烯酯乳液，直至搅匀为止，即得白色涂料。测定干燥时间用漆刷均匀涂刷水泥样板，观察干燥情况，记录表干时间。涂料涂料六、实验记录与数据处理1醇酸清漆外观：，表干时间：h。2聚醋酸乙烯乳胶涂料外观：，表干时间：h。七、安全与环保调制醇酸清漆的实验场所必须杜绝火源。