1、1第十二章第十二章 涂料配方设计涂料配方设计第一节第一节 概概 述述第二节第二节 涂料基本组成涂料基本组成第三节第三节 成膜机理成膜机理第四节第四节 颜料体积浓度颜料体积浓度第五节第五节 流变学流变学第六节第六节 涂膜病态防治涂膜病态防治第七节第七节 结结 语语2 第一节 概 述 涂料是一个多组分体系，也是一个配方产品，一般不能单独作为工程材料使涂料是一个多组分体系，也是一个配方产品，一般不能单独作为工程材料使用，必须涂装在基材表面与被涂器件一起使用，由于基材和使用环境不同，故对用，必须涂装在基材表面与被涂器件一起使用，由于基材和使用环境不同，故对涂膜的性能也提出种种不同的要求，而涂料配方中各
2、组分的用量及其相对比例又涂膜的性能也提出种种不同的要求，而涂料配方中各组分的用量及其相对比例又对涂料的使用性能对涂料的使用性能(如流平性、干燥性等如流平性、干燥性等)和涂膜性能和涂膜性能(如光泽、硬度等如光泽、硬度等)产生极大的产生极大的影响，对涂料必须进行配方设计方能满足各方面要求。影响，对涂料必须进行配方设计方能满足各方面要求。涂料配方设计是指根据基材、涂装目的、涂膜性能、使用环境、施工环境等进行涂料配方设计是指根据基材、涂装目的、涂膜性能、使用环境、施工环境等进行涂料各组分的选择并确定相对比例，并在此基础上提出合理的生产工艺、施工工涂料各组分的选择并确定相对比例，并在此基础上提出合理的生
3、产工艺、施工工艺和固化方式。总的来说，涂料配方设计需要考虑的因素包括：基材、目的、性艺和固化方式。总的来说，涂料配方设计需要考虑的因素包括：基材、目的、性能、施工环境、应用环境、安全性、成本等。能、施工环境、应用环境、安全性、成本等。由于影响因素千差万别，建立一个符合实际使用要求的涂料配方是一个长期和复由于影响因素千差万别，建立一个符合实际使用要求的涂料配方是一个长期和复杂的课题，需要进行必要的试验并且根据现场情况进行调整，才能得到符合使用杂的课题，需要进行必要的试验并且根据现场情况进行调整，才能得到符合使用要求的涂料配方。要求的涂料配方。返回返回3 第二节第二节 涂料基本组成涂料基本组成 涂
4、料一般由成膜物、颜料、溶剂和稀释剂、助剂组成，涂料施工后，随着溶涂料一般由成膜物、颜料、溶剂和稀释剂、助剂组成，涂料施工后，随着溶剂和稀释剂的挥发，成膜物干燥成膜。成膜物可以单独成膜，也可以粘结颜料等剂和稀释剂的挥发，成膜物干燥成膜。成膜物可以单独成膜，也可以粘结颜料等物质共同成膜，所以也称粘结剂。它是涂料的基础，常称为基料、漆料和漆基。物质共同成膜，所以也称粘结剂。它是涂料的基础，常称为基料、漆料和漆基。涂料的基本组成见下表：涂料的基本组成见下表：组组 成成原原 料料成膜物成膜物油油 料料鲨鱼肝油、带鱼油、牛油、油、豆油、蓖麻油等鲨鱼肝油、带鱼油、牛油、油、豆油、蓖麻油等树树 脂脂天然树脂：
5、虫胶、松香、天然沥青等天然树脂：虫胶、松香、天然沥青等合成树脂：醇酸树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、环合成树脂：醇酸树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、环 氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、氟碳树脂等氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂、氟碳树脂等颜料颜料 颜颜 料料无机颜料：钛白、氧化锌、铬黄、铁蓝、铬绿、氧无机颜料：钛白、氧化锌、铬黄、铁蓝、铬绿、氧 化铁红、炭黑等化铁红、炭黑等有机颜料：甲苯胺红、酞菁蓝、耐晒黄等有机颜料：甲苯胺红、酞菁蓝、耐晒黄等填填 料料滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、石英粉等滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、石英粉等助剂助剂增塑剂、催化剂、稳定剂、流平剂、消泡剂、乳化剂、分散剂、防结增塑剂、催化剂、稳定
6、剂、流平剂、消泡剂、乳化剂、分散剂、防结皮剂、引发剂等皮剂、引发剂等溶剂和稀释剂溶剂和稀释剂石油溶剂、甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、醋酸乙酯、丙酮、环己酮、丁石油溶剂、甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、醋酸乙酯、丙酮、环己酮、丁醇、乙醇、卤代烃等醇、乙醇、卤代烃等4 一、树一、树 脂脂 随着石油工业的发展，合成树脂已经取代油料和天然树脂广泛应用于涂料随着石油工业的发展，合成树脂已经取代油料和天然树脂广泛应用于涂料工业，主要应用的合成树脂包括环氧树脂，聚氨酯树脂，醇酸树脂，丙烯酸树工业，主要应用的合成树脂包括环氧树脂，聚氨酯树脂，醇酸树脂，丙烯酸树脂，氨基树脂、有机硅树脂脂，氨基树脂、有机硅树脂 氟碳树脂等，选
7、择涂料用树脂主要基于树脂的结构氟碳树脂等，选择涂料用树脂主要基于树脂的结构和性能，基材的性质、使用环境、施工环境、成本等因素。和性能，基材的性质、使用环境、施工环境、成本等因素。（1）环氧树脂）环氧树脂 环氧树脂（环氧树脂（Epoxy rein）泛指含有两个或两个以上环氧基，以脂肪族、脂）泛指含有两个或两个以上环氧基，以脂肪族、脂环族或芳香族链段为主链的高分子预聚体。涂料用环氧树脂环氧当量大多在环族或芳香族链段为主链的高分子预聚体。涂料用环氧树脂环氧当量大多在1803200之间：环氧当量在之间：环氧当量在180475之间的环氧树脂主要用于双组分低温固化之间的环氧树脂主要用于双组分低温固化体系，
8、环氧当量在体系，环氧当量在700-1000之间的环氧树脂主要用于环氧酯体系；环氧当量为之间的环氧树脂主要用于环氧酯体系；环氧当量为15003200的环氧树化主要用于高温烤漆，分子量在的环氧树化主要用于高温烤漆，分子量在50000以上的可直接用作以上的可直接用作热塑性涂料。热塑性涂料。目前市面上环氧树脂主要是目前市面上环氧树脂主要是双酚双酚A型环氧树脂型环氧树脂，即双酚，即双酚A缩水甘油醚缩水甘油醚（DGEBA），由双酚），由双酚A(DDP)与环氧氯丙烷与环氧氯丙烷(ECH)反应制得，目前实际使用的反应制得，目前实际使用的环氧树脂中环氧树脂中70以上属于这种环氧树脂，其结构如下：以上属于这种环氧
9、树脂，其结构如下：CCH3CH3OCH2CH2CHOHCH2OCHCH2OCCH3CH3OCHCH2OOCH2n5 从化学结构中可以看出，从化学结构中可以看出，双酚双酚A型环氧树脂的分子具有一下特征型环氧树脂的分子具有一下特征：1.两端为反应活性很强的环氧基；两端为反应活性很强的环氧基；2.分子主链上有许多醚键；分子主链上有许多醚键；3.树脂分子链有许多仲羟基，可以看成一种长链的多元醇；树脂分子链有许多仲羟基，可以看成一种长链的多元醇；4.分子链上有大量苯环、次甲基和异丙基；分子链上有大量苯环、次甲基和异丙基；环氧树脂稳定性好，未加入固化剂可放置一年以上；树脂工艺性好，能溶于环氧树脂稳定性好，
10、未加入固化剂可放置一年以上；树脂工艺性好，能溶于多种溶剂。双酚多种溶剂。双酚A型环氧树脂固化物有较好的耐化学药品性，尤其是耐碱性；对型环氧树脂固化物有较好的耐化学药品性，尤其是耐碱性；对各种基材有极好的粘结性，粘结强度高，粘结面广；固化物机械强度高，电绝缘各种基材有极好的粘结性，粘结强度高，粘结面广；固化物机械强度高，电绝缘性优良，极好的硬度和优良的耐水性，可用作结构材料；固化收缩率低，小于性优良，极好的硬度和优良的耐水性，可用作结构材料；固化收缩率低，小于2，是热固性塑料中收缩率最小的一种。但耐候性差，在紫外光照射下会降解，是热固性塑料中收缩率最小的一种。但耐候性差，在紫外光照射下会降解，造
11、成性能下降，限制了在其户外使用，而且固化物脆性大，冲击强度低，不太耐造成性能下降，限制了在其户外使用，而且固化物脆性大，冲击强度低，不太耐高温。高温。大多数环氧树脂需要固化形成交联网状结构以形成有用的涂膜，交联反应可大多数环氧树脂需要固化形成交联网状结构以形成有用的涂膜，交联反应可以通过环氧基团也可以通过羟基基团反应。以通过环氧基团也可以通过羟基基团反应。（2）聚氨酯树脂）聚氨酯树脂 在分子结构中含有氨基甲酸酯重复链节的高分子化合物称为聚氨酯树脂，由在分子结构中含有氨基甲酸酯重复链节的高分子化合物称为聚氨酯树脂，由多异氰酸酯和多元醇通过氢转移加成聚合而成。多异氰酸酯和多元醇通过氢转移加成聚合而
12、成。常用的多异氰酸酯有甲苯二异氰酸酯（常用的多异氰酸酯有甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯甲烷二异氰酸酯）、二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）、六亚甲基二异氰酸酯（）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI），常用的多元醇有聚醚多元醇、聚酯多），常用的多元醇有聚醚多元醇、聚酯多6元醇、含羟基丙烯酸酯。元醇、含羟基丙烯酸酯。芳香族二异氰酸酯的最大缺点是涂膜长期暴露在阳光下易变黄，主要是从芳香族二异氰酸酯的最大缺点是涂膜长期暴露在阳光下易变黄，主要是从异氰酸酯基衍变成的芳环端氨基易被氧化。脂肪族多异氰酸酯有六亚甲基二异异氰酸酯基衍变成的芳环端氨基易被氧化。脂肪族多异氰酸酯有六亚甲基二异氰酸酯（氰酸酯（HDI），不变黄，
13、但活性较芳香族二异氰酸酯低，漆膜硬度不及芳香族），不变黄，但活性较芳香族二异氰酸酯低，漆膜硬度不及芳香族二异氰酸酯的聚氨酯漆膜。二异氰酸酯的聚氨酯漆膜。由于聚氨酯分子中具有强极性氨基甲酸酯基团，大分子间存在氢键，聚合物由于聚氨酯分子中具有强极性氨基甲酸酯基团，大分子间存在氢键，聚合物具有高强度、耐磨、耐溶剂等特点。同时，还可以通过改变多羟基化合物的结具有高强度、耐磨、耐溶剂等特点。同时，还可以通过改变多羟基化合物的结构、分子量等，在较大范围内调节聚氨酯的性能，此外，聚氨酯与其他树脂共构、分子量等，在较大范围内调节聚氨酯的性能，此外，聚氨酯与其他树脂共混性好，可与多种树脂并用，制备适应不同要求的
14、涂料新品种。混性好，可与多种树脂并用，制备适应不同要求的涂料新品种。聚氨酯涂料的固化温度范围宽，可以在高低温条件下固化，其形成的漆膜附着聚氨酯涂料的固化温度范围宽，可以在高低温条件下固化，其形成的漆膜附着力强，耐磨性、耐高、低温性能均较好，具有良好的装饰性和防护性能，因此力强，耐磨性、耐高、低温性能均较好，具有良好的装饰性和防护性能，因此广泛用于家具、汽车、飞机、钢铁设备等装饰和保护。广泛用于家具、汽车、飞机、钢铁设备等装饰和保护。（3）醇酸树脂）醇酸树脂 醇酸树脂系指由多元醇、多元酸与植物油制备的改性聚酯树脂。与以前的醇酸树脂系指由多元醇、多元酸与植物油制备的改性聚酯树脂。与以前的油基材料相
15、比，醇酸树脂的原料易得、工艺简单，而且在干燥速率、附着力、油基材料相比，醇酸树脂的原料易得、工艺简单，而且在干燥速率、附着力、光泽、硬度、保光性和耐候性等方面远远优于以前的油性漆。而且还可以进行光泽、硬度、保光性和耐候性等方面远远优于以前的油性漆。而且还可以进行化学改性或者与聚氨酯树脂、环氧树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂化学改性或者与聚氨酯树脂、环氧树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂并用，以降低这些树脂的成本，提高和改善其他涂料产品的某些性能。并用，以降低这些树脂的成本，提高和改善其他涂料产品的某些性能。7 长油度醇酸树脂主要用作建筑涂料，中油度醇酸树脂主要用用气干性工业涂长油度醇
16、酸树脂主要用作建筑涂料，中油度醇酸树脂主要用用气干性工业涂料，也可以用作汽车，卡车和重型货车修补漆，短油度醇酸树脂主要和氨基树脂料，也可以用作汽车，卡车和重型货车修补漆，短油度醇酸树脂主要和氨基树脂一道用作工业烘干面漆如金属家具，自行车，散热器等。一道用作工业烘干面漆如金属家具，自行车，散热器等。醇酸树脂通过苯乙烯进行改性可以具备更快的干燥速度，更好的耐水，耐化醇酸树脂通过苯乙烯进行改性可以具备更快的干燥速度，更好的耐水，耐化学品性，但是漆膜耐溶剂性和耐刮伤性差，主要有作底漆，相比之下丙烯酸酯改学品性，但是漆膜耐溶剂性和耐刮伤性差，主要有作底漆，相比之下丙烯酸酯改性醇酸树脂具有更好的耐候性的保
17、光性以及耐刮伤性。聚氨酯改性醇酸树脂干燥性醇酸树脂具有更好的耐候性的保光性以及耐刮伤性。聚氨酯改性醇酸树脂干燥块，硬度高，漆膜弹性好，耐磨性高，且防水性能和耐化学性好，主要用室内木块，硬度高，漆膜弹性好，耐磨性高，且防水性能和耐化学性好，主要用室内木器清漆。向醇酸树脂引入有机硅链段有助于改善耐候性，耐久性，保光保色性，器清漆。向醇酸树脂引入有机硅链段有助于改善耐候性，耐久性，保光保色性，耐热性和抗粉化性等，可作船舶漆，户外钢结构件和器具的耐久性漆和维修漆。耐热性和抗粉化性等，可作船舶漆，户外钢结构件和器具的耐久性漆和维修漆。（4）丙烯酸树脂）丙烯酸树脂 丙烯酸树脂是指由（甲基）丙烯酸酯单体均聚
18、或者共聚得到的聚合物，包括丙烯酸树脂是指由（甲基）丙烯酸酯单体均聚或者共聚得到的聚合物，包括热塑性和热固性丙烯酸树脂。热塑性和热固性丙烯酸树脂。涂料树脂中丙烯酸树脂的比重不断增大，一方面丙烯酸酯单体资源丰富、品种多、涂料树脂中丙烯酸树脂的比重不断增大，一方面丙烯酸酯单体资源丰富、品种多、性能各异，另一方面由丙烯酸树脂制备的涂料具有色浅、透明度高、耐光、耐候、性能各异，另一方面由丙烯酸树脂制备的涂料具有色浅、透明度高、耐光、耐候、户外暴晒耐久性好、在紫外线照射下这类涂膜不易分解或变黄、使用温度范围宽户外暴晒耐久性好、在紫外线照射下这类涂膜不易分解或变黄、使用温度范围宽的特点。的特点。8 热塑性丙
19、烯酸树脂的成膜主要通过溶剂的挥发，分子链相互缠绕进行的，因热塑性丙烯酸树脂的成膜主要通过溶剂的挥发，分子链相互缠绕进行的，因此，涂膜的性能主要取决于聚合单体的选择和分子量大小，主要用于汽车面漆和此，涂膜的性能主要取决于聚合单体的选择和分子量大小，主要用于汽车面漆和汽车修补漆，也可用于纸张涂料，气溶胶，木器清漆，真空清漆，可剥漆，油墨汽车修补漆，也可用于纸张涂料，气溶胶，木器清漆，真空清漆，可剥漆，油墨等。等。热固性丙烯酸树脂的成膜主要通过溶剂的挥发和官能团的交联固化进行，树热固性丙烯酸树脂的成膜主要通过溶剂的挥发和官能团的交联固化进行，树脂的分子量较热塑性丙烯酸树脂低，因而其固含量更高，可溶解
20、的溶剂类更多，脂的分子量较热塑性丙烯酸树脂低，因而其固含量更高，可溶解的溶剂类更多，交联固化膜具有更好的光泽，耐化学品性和耐溶剂性以及抗粘着性。交联固化膜具有更好的光泽，耐化学品性和耐溶剂性以及抗粘着性。丙烯酸酯涂料已广泛用于汽车装饰和修补、家用电器、卷材、机械、仪表电器、丙烯酸酯涂料已广泛用于汽车装饰和修补、家用电器、卷材、机械、仪表电器、建筑、家具等生产领域。建筑、家具等生产领域。（5）有机硅树脂）有机硅树脂 硅树脂是以硅硅树脂是以硅氧氧硅为主链，硅原子上连接有有机基团的交联型的半无机硅为主链，硅原子上连接有有机基团的交联型的半无机高聚物。高聚物。既具备无机物的耐侯、耐高温性能，又具备有机
21、树脂的柔韧性。既具备无机物的耐侯、耐高温性能，又具备有机树脂的柔韧性。有机硅树脂的突出优点是耐高温性，耐水性，耐候性和电绝缘性，其突出的有机硅树脂的突出优点是耐高温性，耐水性，耐候性和电绝缘性，其突出的耐候性，是任何一种有机树脂所望尘莫及的，即使在紫外线强烈照射下，硅树脂耐候性，是任何一种有机树脂所望尘莫及的，即使在紫外线强烈照射下，硅树脂也耐泛黄。硅树脂还具有优异的介电性能，在广阔的温度、湿度及频率范围内保也耐泛黄。硅树脂还具有优异的介电性能，在广阔的温度、湿度及频率范围内保持稳定，以及耐氧化、耐电弧、耐辐照、防烟雾、防霉菌等特性。持稳定，以及耐氧化、耐电弧、耐辐照、防烟雾、防霉菌等特性。有
22、机硅树脂单独用作涂料，膜太软，常用醇酸树脂、聚氨酯树脂，环氧树脂有机硅树脂单独用作涂料，膜太软，常用醇酸树脂、聚氨酯树脂，环氧树脂和丙烯酸树脂等进行改性以改善漆膜的硬度和干燥程度，有机硅树脂则赋予漆膜和丙烯酸树脂等进行改性以改善漆膜的硬度和干燥程度，有机硅树脂则赋予漆膜保色性。保色性。9有机硅树脂及改性树脂广泛用于电机设备的线圈浸渍漆、粘接云母用的绝缘漆、有机硅树脂及改性树脂广泛用于电机设备的线圈浸渍漆、粘接云母用的绝缘漆、用于玻璃丝、玻璃布及石棉布浸渍的绝缘漆、耐热、耐候的防腐涂料、透明涂料、用于玻璃丝、玻璃布及石棉布浸渍的绝缘漆、耐热、耐候的防腐涂料、透明涂料、防潮涂料、耐辐射涂料。防潮涂
23、料、耐辐射涂料。（6）氟碳树脂）氟碳树脂 氟碳树脂是指由氟烯烃聚合或氟烯烃和其它单体共聚而合成的树脂，氟碳树脂是指由氟烯烃聚合或氟烯烃和其它单体共聚而合成的树脂，由于由于CF键的键能比较大，氟碳树脂的化学稳定性高，以其制备的涂料耐腐蚀性、耐化学键的键能比较大，氟碳树脂的化学稳定性高，以其制备的涂料耐腐蚀性、耐化学药品性、耐候性、热稳定性较好，具有极好的耐紫外线照射和核辐射性能，电性药品性、耐候性、热稳定性较好，具有极好的耐紫外线照射和核辐射性能，电性能和阻燃性能优异，目前已经广泛用于重防腐领域，如海洋防腐、桥梁防腐等。能和阻燃性能优异，目前已经广泛用于重防腐领域，如海洋防腐、桥梁防腐等。二、溶
24、剂二、溶剂 溶剂是涂料配方中的一个重要组成部分，虽然不直接参与固化成膜，但它对涂溶剂是涂料配方中的一个重要组成部分，虽然不直接参与固化成膜，但它对涂膜的形成和最终性能起到非常关键的作用，它主要具有以下功能：膜的形成和最终性能起到非常关键的作用，它主要具有以下功能：（1）溶解聚合物树脂；）溶解聚合物树脂；（2）调节涂料体系的流变性能，改善加工性能，使涂料便于涂装；）调节涂料体系的流变性能，改善加工性能，使涂料便于涂装；（3）改进涂料的成膜性能，进而影响涂料的附着力和外观；）改进涂料的成膜性能，进而影响涂料的附着力和外观；（4）静电喷涂时调整涂料的电阻，便于施工；）静电喷涂时调整涂料的电阻，便于施
25、工；（5）防止涂料和涂膜产生病态和缺陷，如橘皮、发花、浮色、起雾、抽缩等。）防止涂料和涂膜产生病态和缺陷，如橘皮、发花、浮色、起雾、抽缩等。溶剂的选择一般需要考虑溶剂的溶解能力、挥发速度、粘度、表面张力、安全溶剂的选择一般需要考虑溶剂的溶解能力、挥发速度、粘度、表面张力、安全性、毒性及成本。性、毒性及成本。10 1聚合物的的溶解聚合物的的溶解 聚合物溶解时，首先是聚集分子的互相分离，分子之间的间隙被溶剂分子所聚合物溶解时，首先是聚集分子的互相分离，分子之间的间隙被溶剂分子所占据，如果溶剂分子与聚合物分子间作用力大于聚合物分子间的作用力，溶解就占据，如果溶剂分子与聚合物分子间作用力大于聚合物分子
26、间的作用力，溶解就会发生，同时伴随着体系内能的降低，为放热过程。从热力学角度来讲，只有混会发生，同时伴随着体系内能的降低，为放热过程。从热力学角度来讲，只有混合过程的自由能合过程的自由能GM减少，溶解才能自发进行。减少，溶解才能自发进行。GM=HM-TSM 0SM为混合熵变，为混合熵变，HM为混合焓，为混合焓，TSM总是正值，总是正值，HM越小越利于溶解。极性聚越小越利于溶解。极性聚合物溶解在极性溶剂中，由于溶剂和溶质的强相互作用，合物溶解在极性溶剂中，由于溶剂和溶质的强相互作用，HM 0，溶解可以自发，溶解可以自发进行，非极性聚合物与溶剂互相混合时如果混合过程中没有体积变化，则：进行，非极性
27、聚合物与溶剂互相混合时如果混合过程中没有体积变化，则：HM=V12(1-2)2这就是经典的这就是经典的Hildebrand溶度公式溶度公式,式中式中V为溶液总体积，为溶液总体积，为体积分数，为体积分数，为溶为溶度参数，下标度参数，下标1和和2分别表示溶剂和溶质。从式中可知，分别表示溶剂和溶质。从式中可知，HM始终是正值，溶质与始终是正值，溶质与溶剂的溶度参数愈接近，则溶剂的溶度参数愈接近，则HM 愈小，愈能满足愈小，愈能满足G 0的条件，溶解愈容易进行。的条件，溶解愈容易进行。溶度参数的定义为内聚能密度的平方根，小分子液体的溶度参数的定义为内聚能密度的平方根，小分子液体的可以从某些物理常数可以
28、从某些物理常数求得，聚合物的求得，聚合物的可通过特性粘数和溶胀度进行实验测定或者由重复单元中各基团可通过特性粘数和溶胀度进行实验测定或者由重复单元中各基团的摩尔引力常数直接计算。的摩尔引力常数直接计算。11 Hansen认为内聚能密度是色散力、极性力、氢键的共同贡献，提出了三维溶认为内聚能密度是色散力、极性力、氢键的共同贡献，提出了三维溶度参数即色散力溶度参数度参数即色散力溶度参数d、极性溶度参数、极性溶度参数p、氢键溶度参数、氢键溶度参数h组成，总的溶度组成，总的溶度参数参数t 为为 t =（d 2+p 2+h2）1/2则则 HM=V12（d 2+p 2+h2）当聚合物和溶剂的三维溶度参数之
29、差趋于零时，溶解可以自发进行。常用溶当聚合物和溶剂的三维溶度参数之差趋于零时，溶解可以自发进行。常用溶剂和聚合物的三维溶度参数见下表：剂和聚合物的三维溶度参数见下表：12溶剂或聚合物溶剂或聚合物dph丙酮丙酮7.65.13.4正丁醇正丁醇7.82.87.7醋酸丁酯醋酸丁酯7.71.83.1醋酸乙酯醋酸乙酯7.72.63.5庚烷庚烷7.50.00.0异丙醇异丙醇7.73.08.0丁酮丁酮7.84.42.5甲苯甲苯8.80.71.0水水7.67.820.7二甲苯二甲苯8.70.51.5聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯9.15.13.7聚甲基丙烯酸乙酯聚甲基丙烯酸乙酯8.64.72.0聚异丁烯聚异丁
30、烯7.11.22.3聚苯乙烯聚苯乙烯10.42.82.1聚醋酸乙烯酯聚醋酸乙烯酯10.25.54.7聚氯乙烯聚氯乙烯8.93.74.1丁苯橡胶丁苯橡胶8.61.71.313 2溶剂的蒸发速率溶剂的蒸发速率 溶剂的挥发性是在选择溶剂时需考虑的一个重要因素，挥发速率过快，可使溶剂的挥发性是在选择溶剂时需考虑的一个重要因素，挥发速率过快，可使干燥时间缩短，但不利于涂料的流平且会导致起泡和桔皮等漆病，挥发速率过慢，干燥时间缩短，但不利于涂料的流平且会导致起泡和桔皮等漆病，挥发速率过慢，则使干燥时间延长且易发生流挂。则使干燥时间延长且易发生流挂。溶剂的蒸发速率不仅和沸点或蒸气压有关，还受到氢键、蒸发焓、
31、表面张力、溶剂的蒸发速率不仅和沸点或蒸气压有关，还受到氢键、蒸发焓、表面张力、空气流动等的影响，沸点不能够完全反映其蒸发速率，例如正丁醇的沸点为空气流动等的影响，沸点不能够完全反映其蒸发速率，例如正丁醇的沸点为118，乙酯丁酯的沸点为，乙酯丁酯的沸点为125，前者的沸点虽较低，但其蒸发速率要比后者前者的沸点虽较低，但其蒸发速率要比后者低得多，这是由于氢键的原因。为此，多用溶剂的相对蒸发速率来表征溶剂的挥低得多，这是由于氢键的原因。为此，多用溶剂的相对蒸发速率来表征溶剂的挥发性，即测定定量溶剂的蒸发时间并与同样条件下定量醋酸丁酯或者二乙基醚的发性，即测定定量溶剂的蒸发时间并与同样条件下定量醋酸丁
32、酯或者二乙基醚的蒸发时间相比较，以下式表示纯溶剂的蒸发时间相比较，以下式表示纯溶剂的（测试溶剂）醋酸丁酯）9090(ttE 为了消除蒸发过程中因溶剂与底材相互作用而产生误差，采用溶剂总量的为了消除蒸发过程中因溶剂与底材相互作用而产生误差，采用溶剂总量的90%所需的时间所需的时间t90来表征溶剂的相对蒸发速率，规定以醋酸丁酯为比较标准，来表征溶剂的相对蒸发速率，规定以醋酸丁酯为比较标准，其相对蒸发速率其相对蒸发速率E=1，E为试验溶剂的相对蒸发速率，常用溶剂的相对蒸发速率为试验溶剂的相对蒸发速率，常用溶剂的相对蒸发速率见下表：见下表：14溶溶 剂剂10-3/(kg gm-3)沸点沸点t/相对蒸发
33、速率相对蒸发速率闪点闪点t/丙丙 酮酮乙酸正丁酯乙酸正丁酯正丁醇正丁醇乙酸乙酯乙酸乙酯乙醇乙醇2-乙氧基乙醇乙氧基乙醇甲乙酮甲乙酮甲基异丁基酮甲基异丁基酮甲甲 苯苯溶剂汽油溶剂汽油二甲苯二甲苯0.790.880.810.900.790.930.810.830.870.800.8756125118777913580116111150-200138-1449.441.000.364.802.530.245.721.642.14约约0.180.73-182335-4.41249-7134.43817-25*以醋酸丁酯为比较标准，以醋酸丁酯为比较标准，E=1 在混合溶剂中，某一溶剂的相对蒸发速率取决于
34、其浓度、相对蒸发速率及其在混合溶剂中，某一溶剂的相对蒸发速率取决于其浓度、相对蒸发速率及其活度系数，混合溶剂的总相对蒸发速率等于各组分相对蒸发速率之和，随着蒸发活度系数，混合溶剂的总相对蒸发速率等于各组分相对蒸发速率之和，随着蒸发的进行，混合溶剂的组成发生变化，其总相对蒸发速率亦发生变化，的进行，混合溶剂的组成发生变化，其总相对蒸发速率亦发生变化，尤其要提出的是，聚合物溶液中溶剂的挥发还受到与聚合物相互作用的影响，与尤其要提出的是，聚合物溶液中溶剂的挥发还受到与聚合物相互作用的影响，与聚合物相互作用较弱的溶剂较容易挥发。聚合物相互作用较弱的溶剂较容易挥发。15 涂料配方中一般含有几种挥发速度不
35、同的溶剂以保持合适的挥发速率，调节涂料配方中一般含有几种挥发速度不同的溶剂以保持合适的挥发速率，调节涂料的流平，防止挥发过快造成表面水蒸气凝结，防止涂膜出现沉淀和浑浊影响涂料的流平，防止挥发过快造成表面水蒸气凝结，防止涂膜出现沉淀和浑浊影响附着力等。不同的气候条件，配方组成亦不同。附着力等。不同的气候条件，配方组成亦不同。3常用溶剂及应用常用溶剂及应用 常用溶剂按照沸点分为低沸点溶剂（沸点常用溶剂按照沸点分为低沸点溶剂（沸点150）,按照化学组成分为烃类溶剂、醇类按照化学组成分为烃类溶剂、醇类溶剂、溶剂、酮类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂等。酮类溶剂、酯类溶剂、醚类溶剂等。（1）烃类溶剂）烃类溶剂
36、主要包括脂肪烃如主要包括脂肪烃如溶剂汽油、环己烷，芳香烃如甲苯、二甲苯溶剂汽油、环己烷，芳香烃如甲苯、二甲苯等。等。溶剂汽油溶剂汽油能溶解大多数天然树脂、油性树脂及中至长油度醇酸树脂，常用于能溶解大多数天然树脂、油性树脂及中至长油度醇酸树脂，常用于硝基漆和醇酸漆等。二甲苯具有良好的溶解性能和中等蒸发速率，广泛用做醇酸硝基漆和醇酸漆等。二甲苯具有良好的溶解性能和中等蒸发速率，广泛用做醇酸树脂、乙烯基树脂、氯化橡胶和聚氨酯的溶剂。甲苯常与其他溶剂合用，主要用树脂、乙烯基树脂、氯化橡胶和聚氨酯的溶剂。甲苯常与其他溶剂合用，主要用于硝基漆、醇酸树脂漆、氯化橡胶漆等。卤代烃有很好的溶解性能，由于其对人于
37、硝基漆、醇酸树脂漆、氯化橡胶漆等。卤代烃有很好的溶解性能，由于其对人体健康的危害，应用日益减少，由于它们具有很高的极性，可用来调节静电喷涂体健康的危害，应用日益减少，由于它们具有很高的极性，可用来调节静电喷涂涂料的电阻。涂料的电阻。（2）醇类和醚类溶剂）醇类和醚类溶剂 乙醇乙醇：能溶解天然树脂虫胶制成清漆，也能用做聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙：能溶解天然树脂虫胶制成清漆，也能用做聚乙烯醇缩丁醛、聚醋酸乙烯或硝基漆的混合溶剂。烯或硝基漆的混合溶剂。16 正丁醇正丁醇：蒸发速率低，是多种油类和树脂的溶剂，特别适宜做氨基树脂和丙烯：蒸发速率低，是多种油类和树脂的溶剂，特别适宜做氨基树脂和丙烯酸树脂的溶剂
38、，也可与甲苯混合做环氧树脂的溶剂。酸树脂的溶剂，也可与甲苯混合做环氧树脂的溶剂。乙二醇一乙醚属挥发性较慢的溶剂，常用于不能加入烷烃的涂料配方中。乙二醇一乙醚属挥发性较慢的溶剂，常用于不能加入烷烃的涂料配方中。（3）酯类和酮类溶剂）酯类和酮类溶剂 丙酮丙酮：挥发快、具有优异的溶解力，多用做乙烯基共聚物、丙烯酸树脂和硝酸：挥发快、具有优异的溶解力，多用做乙烯基共聚物、丙烯酸树脂和硝酸纤维素溶剂；也可与其它溶剂混合，以改进施工和漆膜性能。纤维素溶剂；也可与其它溶剂混合，以改进施工和漆膜性能。甲乙酮甲乙酮：是蒸发速率快的强溶剂，广泛用于乙烯基共聚物，环氧树脂和聚氨酯：是蒸发速率快的强溶剂，广泛用于乙烯
39、基共聚物，环氧树脂和聚氨酯树脂。常与溶解力低的溶剂掺合，以改进涂料的施工性能与成膜性能。树脂。常与溶解力低的溶剂掺合，以改进涂料的施工性能与成膜性能。乙酸乙酯乙酸乙酯：是蒸发速率较快的酯类溶剂，有令人愉快的水果香昧它优于有刺：是蒸发速率较快的酯类溶剂，有令人愉快的水果香昧它优于有刺激性气味的酮类溶剂，最初主要用于硝基纤维素漆，现在广泛应用于聚氨酯树脂、激性气味的酮类溶剂，最初主要用于硝基纤维素漆，现在广泛应用于聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、氨基树脂等，其溶解力低于酮类溶剂。丙烯酸树脂、氨基树脂等，其溶解力低于酮类溶剂。乙酸丁酯乙酸丁酯：属于常用的中等蒸发速率的酯类溶剂可用做多种合成树脂的溶剂。：属于
40、常用的中等蒸发速率的酯类溶剂可用做多种合成树脂的溶剂。三、颜料三、颜料 颜料是分散在涂料中从而赋予涂料某些性质的粉体材料，包括颜色、遮盖力、颜料是分散在涂料中从而赋予涂料某些性质的粉体材料，包括颜色、遮盖力、耐久性、力学强度、对金属底材的防腐性、特殊功能如导电、导热性能等。按照耐久性、力学强度、对金属底材的防腐性、特殊功能如导电、导热性能等。按照其在涂料中的功能和作用分为着色颜料、体质颜料、防腐颜料、功能颜料。其在涂料中的功能和作用分为着色颜料、体质颜料、防腐颜料、功能颜料。17 色泽、着色力、遮盖力、耐光性、耐侯性是颜料的基本特性，它们与颜料的色泽、着色力、遮盖力、耐光性、耐侯性是颜料的基本
41、特性，它们与颜料的结构和组成有关，而颜料结晶形态、粒径和外形对漆膜的光泽、颜料的润湿分散结构和组成有关，而颜料结晶形态、粒径和外形对漆膜的光泽、颜料的润湿分散性以及涂料贮存期间颜料的稳定性有较大的影响，在涂料工业中，通常采用研磨性以及涂料贮存期间颜料的稳定性有较大的影响，在涂料工业中，通常采用研磨或高速分散的方法使颜料均匀地分散在涂料体系中，并使其保持稳定悬浮状态或或高速分散的方法使颜料均匀地分散在涂料体系中，并使其保持稳定悬浮状态或者沉降后容易被分散。者沉降后容易被分散。1着色颜料着色颜料 着色颜料主要是提供颜色和遮盖力，但也需要满足力学强度与防腐性等其他着色颜料主要是提供颜色和遮盖力，但也
42、需要满足力学强度与防腐性等其他要求，可分为无机颜料和有机颜料两类，在涂料配方中，主要使用无机颜料，有要求，可分为无机颜料和有机颜料两类，在涂料配方中，主要使用无机颜料，有机颜料主要做着色助剂，多用于装饰性涂料。机颜料主要做着色助剂，多用于装饰性涂料。（1）白色颜料）白色颜料 涂料中使用的白色颜料主要包括二氧化钛、立德粉、氧化锌、铅白、锑白等，涂料中使用的白色颜料主要包括二氧化钛、立德粉、氧化锌、铅白、锑白等，其中钛白粉应用最为广泛。其中钛白粉应用最为广泛。钛白粉即二氧化钛，有三种不同的结晶形态：金红石型、锐钛型和板钛型，钛白粉即二氧化钛，有三种不同的结晶形态：金红石型、锐钛型和板钛型，板钛型为
43、不稳定晶型，无工业应用。涂料工业中应用的金红石型和锐钛型钛白粉板钛型为不稳定晶型，无工业应用。涂料工业中应用的金红石型和锐钛型钛白粉具有无毒、白度高、遮盖力强的特点，前者有较高的光折射度、耐光性、耐热性、具有无毒、白度高、遮盖力强的特点，前者有较高的光折射度、耐光性、耐热性、耐候性、耐久性和耐化学品性，以其制备的涂料保光、保色性强，不易发黄和粉耐候性、耐久性和耐化学品性，以其制备的涂料保光、保色性强，不易发黄和粉化降解，因此多用于制备户外涂料，后者在光照下易粉化，多用于制备室内涂料，化降解，因此多用于制备户外涂料，后者在光照下易粉化，多用于制备室内涂料，纳米级的二氧化钛还可用于光催化自洁涂料。
44、纳米级的二氧化钛还可用于光催化自洁涂料。18 立德粉又称锌钡白立德粉又称锌钡白(BaSO4ZnS)，由硫化锌和硫酸钡共沉淀物煅烧而得，耐，由硫化锌和硫酸钡共沉淀物煅烧而得，耐碱性好，遇酸分解放出硫化氢其遮盖力强，但遇光易变暗，耐候性差，多用于碱性好，遇酸分解放出硫化氢其遮盖力强，但遇光易变暗，耐候性差，多用于制备室内涂料。氧化锑又名锑白，有较强的遮盖力，在防火涂料中应用较多。铅制备室内涂料。氧化锑又名锑白，有较强的遮盖力，在防火涂料中应用较多。铅白由于毒性较大，其使用受到限制。白由于毒性较大，其使用受到限制。（2）红色颜料）红色颜料 红色颜料主要有红色颜料主要有氧化铁红、钼铬红、镉红氧化铁红、
45、钼铬红、镉红等。等。氧化铁红氧化铁红(Fe 2O 3)是最重要的氧化铁系颜料，也是最常用的红色颜料，有天是最重要的氧化铁系颜料，也是最常用的红色颜料，有天然氧化铁红与合成氧化铁红两种类型，合成氧化铁红根据晶体结构分为然氧化铁红与合成氧化铁红两种类型，合成氧化铁红根据晶体结构分为-铁红和铁红和-铁红。在涂料中作为颜料应用的是铁红。在涂料中作为颜料应用的是-铁红，它具有较高的着色力，耐碱和有机铁红，它具有较高的着色力，耐碱和有机酸，且能吸收紫外辐射，具有较强的耐光性其价格低廉，应用广泛。随着纳米酸，且能吸收紫外辐射，具有较强的耐光性其价格低廉，应用广泛。随着纳米技术的发展，透明氧化铁红也已经投入工
46、业化生产并用于制备高透明的装饰涂料，技术的发展，透明氧化铁红也已经投入工业化生产并用于制备高透明的装饰涂料，如金属闪光涂料、云母钛珠光颜料等。如金属闪光涂料、云母钛珠光颜料等。（3）黄色颜料）黄色颜料 主要的黄色颜料有主要的黄色颜料有铬酸铅、氧化铁黄、镉黄铬酸铅、氧化铁黄、镉黄等。氧化铁黄具有优异的颜料性等。氧化铁黄具有优异的颜料性能，着色力和遮盖力高，耐光、耐候性好且无毒价廉，多用于室外涂料。铬酸铅能，着色力和遮盖力高，耐光、耐候性好且无毒价廉，多用于室外涂料。铬酸铅也称铅铬黄其着色力高，色坚牢度好且不透明，但有毒它多用做装饰性涂料也称铅铬黄其着色力高，色坚牢度好且不透明，但有毒它多用做装饰
47、性涂料和工业涂料的二道漆和面漆铬酸锌是一种色坚牢度好，对碱和二氧化硫稳定的和工业涂料的二道漆和面漆铬酸锌是一种色坚牢度好，对碱和二氧化硫稳定的颜料，但遮盖力低。镉黄耐高温、耐碱，色坚牢度好，常做烘烤型面漆。颜料，但遮盖力低。镉黄耐高温、耐碱，色坚牢度好，常做烘烤型面漆。19 （4）绿色颜料）绿色颜料 绿色颜料有绿色颜料有铅铬绿、氧化铬绿、钴绿铅铬绿、氧化铬绿、钴绿等。铬绿即氧化铬，对酸碱有较好的稳等。铬绿即氧化铬，对酸碱有较好的稳定性，但遮盖力低，宜做耐化学药品涂料的颜料铅铬绿有良好的遮盖力，耐酸定性，但遮盖力低，宜做耐化学药品涂料的颜料铅铬绿有良好的遮盖力，耐酸但不耐碱。钴绿化学稳定性好，耐
48、光，耐高温，耐候，着色力强，但色饱和度差。但不耐碱。钴绿化学稳定性好，耐光，耐高温，耐候，着色力强，但色饱和度差。（5）蓝色颜料）蓝色颜料 铁氰化铁钾又称铁蓝，有较高的着色力，色坚牢度好，并有良好的耐酸性，铁氰化铁钾又称铁蓝，有较高的着色力，色坚牢度好，并有良好的耐酸性，但遮盖力差。群青为天然产品，色坚牢度好，耐光、热和碱，但可被酸分解，着但遮盖力差。群青为天然产品，色坚牢度好，耐光、热和碱，但可被酸分解，着色力和遮盖力低色力和遮盖力低 （6）黑色颜料）黑色颜料 用量最大的黑色颜料是炭黑，其吸油量大，色纯，且遮盖力强，耐光，耐酸用量最大的黑色颜料是炭黑，其吸油量大，色纯，且遮盖力强，耐光，耐酸
49、碱，但较难分散，此外还有氧化铁黑碱，但较难分散，此外还有氧化铁黑(Fe3O4)，它们主要用做底漆和二道漆的着色，它们主要用做底漆和二道漆的着色剂。剂。（7）有机颜料）有机颜料 有机颜料的色泽鲜艳，着色力较强，但遮盖力、耐高温性、耐候性较差，常有机颜料的色泽鲜艳，着色力较强，但遮盖力、耐高温性、耐候性较差，常用的有机颜料有用的有机颜料有耐晒黄、联苯胺黄、颜料绿耐晒黄、联苯胺黄、颜料绿B、酞菁蓝、甲苯胺红、芳酰胺红、酞菁蓝、甲苯胺红、芳酰胺红等等 2防腐颜料防腐颜料 防腐颜料用于保护金属底材免受腐蚀，按照防腐蚀机理可分为物理防腐颜料、防腐颜料用于保护金属底材免受腐蚀，按照防腐蚀机理可分为物理防腐颜
50、料、化学防腐颜料和电化学防腐颜料三类。物理防腐颜料具有化学惰性，通过屏蔽作化学防腐颜料和电化学防腐颜料三类。物理防腐颜料具有化学惰性，通过屏蔽作20用发挥防腐功能，如铁系和片状防腐颜料，化学防腐颜料具有化学活性，借助化用发挥防腐功能，如铁系和片状防腐颜料，化学防腐颜料具有化学活性，借助化学反应发挥作用，如铅系化合物、铬酸盐、磷酸盐等，电化学防腐颜料通常是金学反应发挥作用，如铅系化合物、铬酸盐、磷酸盐等，电化学防腐颜料通常是金属颜料，具有比金属还低的电位，起到阴极保护作用，如锌粉。属颜料，具有比金属还低的电位，起到阴极保护作用，如锌粉。化学防腐颜料多为无机盐，具有缓蚀性，含有用水可浸出的阴离子，
