涂料化学No.1...ppt

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1、 涂料化学涂料化学课程安排课程安排 32学时学时 以讲为主以讲为主 ， 附有课堂讨论附有课堂讨论 多媒体教学多媒体教学 无教材无教材 要求要求:记笔记记笔记主要参考书主要参考书 涂料化学涂料化学 清华大学清华大学 洪啸吟洪啸吟 涂料技术基础涂料技术基础 上海复旦大学上海复旦大学 武利民武利民 （化学工业出版社（化学工业出版社 ） 涂料基础涂料基础 姜英涛姜英涛教学内容教学内容共共 十十 章章第一章第一章 绪论绪论 (涂料的发展、功能、研究涂料的发展、功能、研究)第二章第二章 聚合理论及聚合方法聚合理论及聚合方法第三章第三章 涂料的基料涂料的基料第四章第四章 颜料颜料第五章第五章 涂膜的形成及有

2、关的基本性质涂膜的形成及有关的基本性质第六章第六章 涂料中的涂料中的流变学流变学与表面化学与表面化学第七章第七章 涂膜的性能评价涂膜的性能评价第八章第八章 水性涂料水性涂料第九章第九章 涂料的制备及涂装涂料的制备及涂装第十章第十章 工业涂料工业涂料 教学内容教学内容 第一章第一章 绪论绪论 第一章第一章 绪论绪论什么是涂料？什么是涂料？1.1 涂料的发展史涂料的发展史 涂料的应用开始于史前时代，在我国至少涂料的应用开始于史前时代，在我国至少有有4000年以上的历史。年以上的历史。 在很长一个时期都使用天然的油性、半油在很长一个时期都使用天然的油性、半油性物质性物质 作为原料，作为原料，如生漆、

3、桐油、松香、虫胶等，如生漆、桐油、松香、虫胶等，秦始皇墓的兵马俑秦始皇墓的兵马俑-使用了彩色的涂料，使用了彩色的涂料，马王堆出土的汉代文物中更有精美的漆器马王堆出土的汉代文物中更有精美的漆器马王堆出土的汉代精美漆器马王堆出土的汉代精美漆器 埃及也早已知道用阿拉伯胶、蛋埃及也早已知道用阿拉伯胶、蛋白等来制备色漆，用于装饰。白等来制备色漆，用于装饰。 此阶段，涂料所用原料主要是此阶段，涂料所用原料主要是天然的油和树脂，因此被称为天然的油和树脂，因此被称为“油漆油漆”。 油漆的制备主要还是作为一种技油漆的制备主要还是作为一种技艺，没有科学的含义。艺，没有科学的含义。 何时具有了科学涵意？何时具有了科

4、学涵意？与科学接触与科学接触n二十世纪二十世纪20年代年代杜邦公司杜邦公司开始使用硝基开始使用硝基纤维素作为喷漆，用于汽车涂料纤维素作为喷漆，用于汽车涂料n30年代年代高分子科学高分子科学的发展为现代涂料的的发展为现代涂料的发展奠定了基础。开始有了醇酸树脂，发展奠定了基础。开始有了醇酸树脂，n40年代发展了环氧树脂涂料，使防腐蚀年代发展了环氧树脂涂料，使防腐蚀涂料有了飞速发展。涂料有了飞速发展。50年代随着石油化工的发展，各种合年代随着石油化工的发展，各种合成树脂、溶剂和助剂相继出现。成树脂、溶剂和助剂相继出现。聚丙烯酸酯涂料聚丙烯酸酯涂料-耐候，高光泽耐候，高光泽 静电喷涂技术静电喷涂技术F

5、ord Motor公司发展了阳极电泳漆公司发展了阳极电泳漆PPG公司又发展了阴极电泳漆公司又发展了阴极电泳漆汽车金属闪光漆汽车金属闪光漆 60年代聚氨酯涂料得到发展，因其年代聚氨酯涂料得到发展，因其优良的抗石击性成为高档汽车涂料，优良的抗石击性成为高档汽车涂料，汽车的涂装工艺也在发生变化。汽车的涂装工艺也在发生变化。 各种人工合成有机稀释剂和表面活各种人工合成有机稀释剂和表面活性剂的出现，以水为稀释剂的乳液性剂的出现，以水为稀释剂的乳液型涂膜材料得到广泛的应用。型涂膜材料得到广泛的应用。 所谓的油漆已经所谓的油漆已经不光是油了不光是油了 涂料与高分子科学紧密相连了涂料与高分子科学紧密相连了“油

6、漆油漆”这一名词已经不能代表这一名词已经不能代表着一类涂覆材料的确切含义了着一类涂覆材料的确切含义了n改为涂料改为涂料把涂覆于物体表面能把涂覆于物体表面能干结成膜，具有防护、装饰、防锈干结成膜，具有防护、装饰、防锈等特殊功能的物质称为涂料。等特殊功能的物质称为涂料。n日常生活中常听到乳胶漆、面漆、日常生活中常听到乳胶漆、面漆、底漆等，这仅仅是一种习惯性描述。底漆等，这仅仅是一种习惯性描述。塑料、合成橡胶、合成纤维塑料、合成橡胶、合成纤维称为三大合成材料称为三大合成材料+涂料和胶粘剂，就成为五大合成材料。涂料和胶粘剂，就成为五大合成材料。使用合成树脂作涂料基本原料以后，采用使用合成树脂作涂料基本

7、原料以后，采用“涂料涂料”术语，似更贴切。术语，似更贴切。n漆漆 涂料涂料 显示了科学技术的发展，显示了科学技术的发展，更显示了涂料的科学含义。更显示了涂料的科学含义。 将油漆和涂料作为同义词？将油漆和涂料作为同义词？前者更显得简练前者更显得简练 后者涵义更广泛后者涵义更广泛漆漆-Paints涂料涂料-Coating二者差别不大，可相互使用，二者差别不大，可相互使用， 涂料已经渗透到科学技术各个领域和涂料已经渗透到科学技术各个领域和日常生活的各个角落日常生活的各个角落有困惑有困惑涂料的困惑涂料的困惑 尽管涂料的应用与生产有漫长的历史，尽管涂料的应用与生产有漫长的历史， 尽管涂料已经为人们所利用

8、和熟悉尽管涂料已经为人们所利用和熟悉 但它只能以一种技艺的形式相传，但它只能以一种技艺的形式相传， 而不能进入科学的领域而不能进入科学的领域 这种情况至今还影响着不少人对涂料这种情况至今还影响着不少人对涂料的看法认为涂料仅仅是靠经验传授的工的看法认为涂料仅仅是靠经验传授的工艺影响它的发展。艺影响它的发展。 理论研究匮乏，不如塑料、橡胶理论研究匮乏，不如塑料、橡胶 长期以来对涂料的研究主要停留在工艺的长期以来对涂料的研究主要停留在工艺的层面上，没有从基本理论、基本知识的角度深层面上，没有从基本理论、基本知识的角度深入探讨涂料的内部归律。入探讨涂料的内部归律。 有幸的是有幸的是 随着涂料作用和质量

9、的提高，涂料本身的随着涂料作用和质量的提高，涂料本身的 科技含量也越来越高，科技含量也越来越高， 更需要多学科交叉基础理论来指导，更需要多学科交叉基础理论来指导， 更需要高层次人才去参与。更需要高层次人才去参与。 上世纪九十年代末，出现一些理论书籍上世纪九十年代末，出现一些理论书籍涂料化学涂料化学涂料技术基础涂料技术基础现代水性涂料现代水性涂料涂料基础涂料基础耐磨涂料耐磨涂料耐腐蚀涂料耐腐蚀涂料特种功能涂料特种功能涂料涂料涉及多门学科涂料涉及多门学科: 高化、高物、无机、分析、物化高化、高物、无机、分析、物化高分子科学是涂料的重要基础，高分子科学是涂料的重要基础， ( (各种聚合反应各种聚合反

10、应) )还涉及还涉及物理化学的物理化学的胶体化学胶体化学 、表面化学、表面化学、物理学的物理学的流变学、流变学、界面学界面学和光学和光学、机械学机械学。 涂料不仅是一种工艺，涂料不仅是一种工艺， 而是具有本身特点的独立学科而是具有本身特点的独立学科 ， 成膜理论、表面结构和性质、分散理成膜理论、表面结构和性质、分散理 论等。论等。涂料的相关科学涂料的相关科学1.2 涂料的基本组成及作用涂料的基本组成及作用n主要由四个组分构成主要由四个组分构成成膜物质、颜料、溶剂和助剂成膜物质、颜料、溶剂和助剂成膜物质成膜物质又称基料是涂料中的连续又称基料是涂料中的连续 相，起粘接和成膜作用。相，起粘接和成膜作

11、用。主要是各种合成高聚物和天然高聚物，主要是各种合成高聚物和天然高聚物，对涂料的性能有重要的影响。对涂料的性能有重要的影响。颜料颜料一般是一般是0.210um的无机的无机或或 有机粉末有机粉末分为：着色颜料和体质颜料分为：着色颜料和体质颜料 作用：作用： 遮盖和赋色，遮盖和赋色， 增强作用，增强作用， 赋于特殊性能，赋于特殊性能， 改善流变性能，改善流变性能， 降低成本的作用降低成本的作用溶剂溶剂又称为稀释剂又称为稀释剂是一种既能溶解树脂、油料，又易于是一种既能溶解树脂、油料，又易于挥发的物质。由溶剂型涂料沿用下来，挥发的物质。由溶剂型涂料沿用下来，在水性涂料中，溶剂就是水。在水性涂料中，溶剂

12、就是水。作用作用 : 将树脂、油料稀释并将颜料、将树脂、油料稀释并将颜料、填料均匀分散，以便涂料的施工。填料均匀分散，以便涂料的施工。对涂膜性质有影响对涂膜性质有影响助剂助剂用来改善涂膜的性能，用来改善涂膜的性能，如如 干燥时间、耐老化、柔韧性、干燥时间、耐老化、柔韧性、硬度、抗紫外线等硬度、抗紫外线等 性能性能n有增塑剂、固化剂、增稠剂、分有增塑剂、固化剂、增稠剂、分散剂、成膜助剂、流平剂等。散剂、成膜助剂、流平剂等。n已经发展成为涂料的重要方面已经发展成为涂料的重要方面1.3 涂料的分类涂料的分类 随着石油工业和化学工业的发展，特别随着石油工业和化学工业的发展，特别是高分子科学的发展，以石

13、油化工产品为原是高分子科学的发展，以石油化工产品为原料的合成树脂品种不断增多和成熟，料的合成树脂品种不断增多和成熟， 涂料的发展也就主要以涂料的发展也就主要以合成树脂为主要合成树脂为主要原料。原料。原料来源丰富，可以通过合成改变产原料来源丰富，可以通过合成改变产品性能。品性能。 随着树脂的合成理论和方法的发展，涂随着树脂的合成理论和方法的发展，涂料的品种更加繁多，性能和用途更广泛料的品种更加繁多，性能和用途更广泛从不同角度对涂料进行分类，从不同角度对涂料进行分类，根据成膜物、根据成膜物、溶剂溶剂、颜料、成膜机理、颜料、成膜机理、用途用途，以及功能等分类。，以及功能等分类。按成膜物分类：按成膜物

14、分类：17大类大类 按溶剂分类：按溶剂分类： 溶剂型和无溶剂型溶剂型和无溶剂型 水性涂料高固体份涂料溶剂型涂料溶剂型粉 末 涂 料光 敏 涂 料干 性 油无 溶 剂 型有机有机溶剂溶剂水做水做溶剂溶剂按用途分类：按用途分类：建筑涂料，工业涂料，功能涂料建筑涂料，工业涂料，功能涂料建筑涂料建筑涂料内墙涂料内墙涂料外墙涂料外墙涂料功能性功能性建筑涂料建筑涂料工业涂料工业涂料汽车涂料汽车涂料木器涂料木器涂料塑料涂料塑料涂料家电涂料家电涂料船舶涂料船舶涂料除装饰和保护以外的功能除装饰和保护以外的功能功能涂料功能涂料耐热耐热抗菌抗菌电磁电磁发光发光吸波吸波1.4 涂料面临的挑战涂料面临的挑战n环境保护环

15、境保护 早期固含量低，早期固含量低，95%为溶剂为溶剂 现在要求固含量现在要求固含量40-60%有机挥发份有机挥发份10%美国环保局美国环保局1977年提出年提出 “四四E”原则原则 即经济、效率、环保和节能原则即经济、效率、环保和节能原则 economic efficiency environmental energy高档涂料国产化的挑战高档涂料国产化的挑战 汽车涂料汽车涂料 满足不了要求，依赖进口满足不了要求，依赖进口 质量和品种上与国外差距大，质量和品种上与国外差距大， 很多很多时候主要依赖进口涂料或以进口的半成时候主要依赖进口涂料或以进口的半成品及原材料配制的产品为主。品及原材料配制的

16、产品为主。 国外企业中国化的冲击国外企业中国化的冲击 国外企业大举挺进，一些大的涂料生产国外企业大举挺进，一些大的涂料生产企业纷纷在我国企业纷纷在我国“圈地圈地”。 n有关专家指出，到目前为止，全球有关专家指出，到目前为止，全球10大汽车涂料品牌已全部落户中国，大汽车涂料品牌已全部落户中国，对国内汽车涂料业已形成强大攻势。对国内汽车涂料业已形成强大攻势。n面对这一挑战，数以千计的中国汽面对这一挑战，数以千计的中国汽车涂料企业必须走兼并和强强联合车涂料企业必须走兼并和强强联合重组之路。优势互补重组之路。优势互补，拧成一股绳，拧成一股绳，共同打造知名品牌。共同打造知名品牌。 省资源、省能源、无污染方向发展，省资源、省能源、无污染方向发展， 相继出现环境友好涂料：水性涂料、相继出现环境友好涂料：水性涂料、粉末涂料、辐射固化涂料、高固体分涂粉末涂料、辐射固化涂料、高固体分涂料等，料等， 其特点是有机溶剂少或基本上无溶剂，其特点是有机溶剂少或基本上无溶剂， 90年代以来，保护环境和节约能源成了年代以来，保护环境和节约能源成了人们共同关心的话题，世界各国纷纷制人们共同关心的话题，世界各国纷纷制定相