1、典型涂料的生产技术,第三章,典型涂料的生产技术,第一节 醇酸树脂涂料第二节 丙烯酸树脂涂料第三节 环氧树脂涂料第四节 聚氨酯涂料第五节 乙烯类树脂涂料简介第六节 氨基树脂涂料第七节 聚酯树脂涂料第八节 元素有机化合物涂料,第一节 醇酸树脂涂料,自从1927年发明醇酸树脂以来，涂料工业发生了一个新的突破，涂料工业开始摆脱了以干性油与天然树脂并合熬炼制漆的传统旧法而真正成为化学工业的一个部门。它所用的原料简单，生产工艺简便，性能优良，因此得到了飞快发展。用醇酸树脂制成的涂料，有以下特点:(1)漆膜干燥后形成高度网状结构，不易老化，耐候性好，光泽恃久不退。(2)漆膜柔韧坚牢，耐磨擦。(3)抗矿物油、
2、抗醇类溶剂性良好。烘烤后的漆膜耐水性、绝缘性、耐油性都大大提高。,第一节 醇酸树脂涂料,醇酸树脂涂料也有一些缺点：(1)干结成膜快，但完成干燥的时间长。(2)耐水性差，不耐碱。(3)醇酸树脂涂料虽不是油漆，但基本上还未脱离脂肪酸衍生物的范围，对防湿热、防霉菌和盐雾等性能上还不能完全得到保证。因此，在品种选择时都应加以考虑。,第一节 醇酸树脂涂料,一、醇酸树脂的原料 醇酸树脂是由多元醇，多元酸和其它单元酸通过酯化作用缩聚而得。其中多元醇常用的是甘油、季戊四醇，其次为三羟甲基丙烷、山梨醇、木糖醇等。多元酸常用邻苯二甲酸酐，其次为间苯二甲酸、对苯二甲酸、顺丁烯二酸酐、癸二酸等。单元酸常用植物油脂肪酸
3、、合成脂肪酸、松香酸，其中以油的形式存在的如桐油、亚麻仁油、梓油、脱水蓖麻油等干性油，豆油等半干性油和椰子油、蓖麻油等不干性油。以酸的形式存在的如上述油类 水解而得到混合脂肪酸和合成脂肪酸、十一烯酸、苯甲酸及其衍生物等。,第一节 醇酸树脂涂料,生产醇酸树脂最常用的多元醇是甘油，其官能度是3，最常用的多元酸是苯酐，其官能度是2，当苯酐和甘油反应以等当量之比反应时，反应式如下：,第一节 醇酸树脂涂料,初步得到的酯官能度为4，如两个这样的分子反应，分子间产生交联，形成体型结构的树脂。该树脂加热不熔化，也不溶于溶剂，称之为热固型树脂，在涂料方面没有使用价值。后来采用了以脂肪酸来改性聚酯，这一步骤极为重
4、要，不但改进了聚酯的性能，而且成了涂料的主要基料。主要的改性方法是引进一官能度的脂肪酸来降低总官能度。如等分子比的甘油、苯酐和脂肪酸三个成分反应，则可视为在适当的情况下，脂肪酸与甘油先反应生成二官能度的产物，之后苯酐再与之反应，则官能度之比为22，易生成链状结构而不胶化，形成热塑型树脂。该树脂加热可以熔化，也可溶于溶剂，能作涂料使用。,第一节 醇酸树脂涂料,二、醇酸树脂的分类 1按油品种不同分类 通常根据油的干燥性质，分为干性油、半干性油和不干性油三类。干性油主要是碘值在140以上，油分子中平均双键数在6 个以上，它在空气中能逐渐干燥成膜。半干性油主要是碘值在100140之间，油分子中平均双键
5、数在46个，它经过较长时间能形成粘性的膜。不干性油主要是碘值在100以下，油分子中平均双键数在4 个以下，它不能成膜。油的干性除了与双键的数目有关外，还与双键的位置有关。处于共轭位置的油，如桐油，有更强的干性。工业上常用碘值，即100g油所能吸收的碘的克数，来测定油类的不饱和度，并以此来区分油类的干燥性能。干性油的碘值在140以上，常用的有桐油、梓油、亚麻油等。半干性油的碘值在100140之间，常用的有豆油、葵花籽油、棉籽油等。不干性油的碘值在100以下，有蓖麻油、椰子油、米糠油等。,第一节 醇酸树脂涂料,(1)干性油醇酸树脂 由不饱和脂肪酸或干性油、半干性油为主改性制得的树脂能溶于脂肪烃、萜
6、烯烃(松节油)或芳烃溶剂中，干燥快、硬度大而且光泽较强。但易变色。桐油反应太快，漆膜易起皱。可与其它油类混用以提高干燥速率和硬度。蓖麻油比较特殊，它本身是不干性油，含有约85的蓖麻油酸，在高温及催化剂存在下，脱去一分子水而增加一个双键，其中约20%30为共轭双键。因此脱水蓖麻油就成了干性油。由它改性的醇酸树脂的共轭双键比例较大，耐水和耐候性都较好，烘烤和曝晒不变色，常与氨基树脂拼合制烘漆。,第一节 醇酸树脂涂料,(2)不干性油醇酸树脂 由饱和脂肪酸或不干性油为主来改性制得的醇酸树脂，不能在室温下固化成膜，需与其它树脂经加热发生交联反应才能固化成膜。其主要用途是与氨基树脂拼用,制成各种氨基醇酸漆
7、，具有良好的保光、保色性，用于电冰箱、汽车、自行车、机械电器设备，性能优异；其次可在硝基漆和过氯乙烯漆中作增韧剂以提高附着力与耐候性。醇酸树脂加于硝基漆中，还可起到增加光泽，使漆膜饱满，防止漆膜收缩等作用。2按油含量不同分类 树脂中油含量用油度来表示。油度的定义是树脂中应用油的重量和最后醇酸树脂的理论重量的比。,第一节 醇酸树脂涂料,(1)短油度醇酸树脂 树脂的油度在35%45%。可由豆油、松浆油酸、脱水蓖麻油和亚麻油等干性半干性油制成，漆膜凝结快，自干能力一般，弹性中等，光泽及保光性好。烘干干燥快,可用作烘漆。烘干后，短油度醇酸树脂比长油度的硬度、光泽、保色、抗摩擦性能都好，用于汽车、玩具、
8、机器部件等方面作面漆。(2)中油度醇酸树脂 树脂的油度在46%60%之间。主要以亚麻油、豆油制得，是醇酸树脂中最主要的品种。这种涂料可以刷涂或喷涂。中油度漆干燥很快，有极好的光泽、耐候性、弹性，漆膜凝固和干硬都快，可自已烘干，也可加入氨基树脂烘干。中油度醇酸树脂用于制自干或烘干磁漆、底漆、金属装饰漆、车辆用漆等。,第一节 醇酸树脂涂料,(3)长油度醇酸树脂 树脂的油度为60%70。它有较好的干燥性能，漆膜富有弹性，有良好的光泽，保光性和耐候性好，但在硬度、韧性和抗磨擦性方面不如中油度醇酸树脂。另外，这种漆有良好的刷涂性，可用于制造钢铁结构涂料、户室内外建筑涂料。因为它能与某些油基漆混合，因而用
9、来增强油基树脂涂料，也可用来增强乳胶漆。(4)超长度油度醇酸树脂 树脂的油度在70以上。其干燥速度慢、易刷涂。一般用于油墨及调色基料。总之，对于不同油度的醇酸树脂，一般说来，油度越高，涂膜表现出的特性越多，比较柔韧耐久，漆膜富有弹性。适用于室外用涂料。油度越短，涂膜表现出的特性少，比较硬而脆，光泽、保色、抗磨性能好，易打磨，但不耐久，适用于室内涂料。,第一节 醇酸树脂涂料,(5)油度的计算 油度%=油用量(或邻苯二甲酸酐)/树脂理论产量100 例3-1已知一醇酸树脂涂料的配方：(单位:克)亚麻仁油 100 氧化铅 0.015 甘油(98%)43 二甲苯 200 苯酐(99.5%)74.5 求：
10、油度,第一节 醇酸树脂涂料,解 在反应过程中，苯酐损耗2，亚麻油和甘油损耗不计，甘油超量加入，3mol苯酐视为全部反应而生成3mol水。所以酯化出来的水量为苯酐量的54444=12%实际反应的苯酐量为：(74.574.52%)99.5%=73g 实际反应的甘油量为：439842g 酯化失去的水量为：73129g 所以生成醇酸树脂的重量为：10073429206g 树脂含油量（油度）为：100/20610049,第一节 醇酸树脂涂料,三、醇酸树脂配方的计算 在生产醇酸树脂的时候，需要一个恰当的配方，以期能达到所要求的酯化程度和酸值。所以在制订配方时要注意：多元醇、多元酸、脂肪酸之间的比例、要求的
11、酸值、制造方法等。可用分子比作基础来考虑这些问题，但油漆的传统概念总是以油度来考虑，把醇酸树脂分为短、中、长油度三类。所以要结合二者来计算。在脂肪酸(C18)苯酐甘油（分子比）=111时，其平均官能度为2，这个树脂理论上能脂化完全，它的油度约为60。油度高于此树脂时，其平均官能度将小于2，可以酯化完全。油度小于此树脂时，其平均官能度将大于2，会导致早期胶化，所以需采用多元醇过量的办法以降低平均官能度。表3-1是不同油度的干性油醇酸树脂多元醇的参考过量数。这里多元醇的过量是相对于苯酐而言，我们用r表示。,第一节 醇酸树脂涂料,应用表3-1数值，结合油度计算公式可计算出各组分的量，再通过K值分析（
12、注意制造方法),然后进行试验，找出酸值与黏度关系，再修订配方。胶化过早，可增加多元醇的用量；酸值小，黏度很低则减少多元醇的用量。再经过试验，再进行修订，反复几次，可得到一个工艺可行的较好的生产配方。,第一节 醇酸树脂涂料,表3-1 不同油度醇酸树脂参考羟基过量数,第一节 醇酸树脂涂料,计算一个豆油醇酸树脂的配方,它由对苯二甲酸酐、工业季戊四醇及豆油制成，油度为62.5%。苯酐摩尔质量74（基本单元为1/2C8H4O3）。工业季戊四醇摩尔质量为35.4（基本单元为1/4C5H12O4）。解：查多元醇的过量为10（据表3-1）油用量=油度235.4274过量多元醇数/10018/(100油度)=6
13、2.5235.4274+235.41010018(10062.5)=346.5 则醇酸树脂的配方为：（单位：g）豆油 346.5 季戊四醇 77.9（70.8+7.1）苯酐 148.0 r=2.20021.10 K=m0/eA=3.1273.183=0.981,第一节 醇酸树脂涂料,配方解析,第一节 醇酸树脂涂料,表中eA表示酸的物质的量；eB表示醇的物质的量；m0表示分子总数我们也可以通过K值计算多元醇的过量数将醇酸树脂的配方计算出来。设 eA1表示油的油的总官能团数；eA2表示苯酐的总官能团数；r表示多元醇量对苯酐量的过量比值 x表示多元醇的官能度 KeA1+eA2/2+eA1/3+reA
14、2/x/(eA1+eA2)r=K(eA1+eA2)eA1eA2/2eA1/3x/eA2 如每次配方苯酐用量都是2摩尔为基础则eA2为2。则：r=eA1(K4/3)+2K1x/2（3-1）,第一节 醇酸树脂涂料,如多元醇为甘油，K1，x=3 则 r=3/2eA1/2（3-2）如多元醇为季戊四醇，K1，x4 r=22eA1/3（3-3）拟定一个55油度亚麻油醇酸树脂的配方。K值为1，多元醇用甘油。解 按式（3-2）r3/2eA1/2 油度/100=293eA1/130+293eA1+r231 0.55=293eA1/130+293eA1+(3/2eA1/2)231 eA1=0.824 醇酸树脂配方
15、为：亚麻油 0.824293=241.40 甘油(30.824)31=67.50 苯酐 274=148.00,第一节 醇酸树脂涂料,配方解析,r=2.176/2=1.062,K=m0/eA1=2.284/2.294=1 计算所得的配方也必须通过试验反复修订，才能取得较好的适于生产的配方。,第一节 醇酸树脂涂料,四、醇酸树脂涂料的常用品种 涂料用合成树脂中,醇酸树脂的产量最大、品种最多、用途最广，约占世界涂料用合成树脂总产量的15左右。我国醇酸树脂涂料产量约占涂料总量的25左右，已从国外引进了若干套年产4500吨的装置。1醇酸树脂清漆 醇酸树脂清漆是由中或长油度醇酸树脂溶于适当的溶剂（如二甲苯）
16、,加有催干剂（如金属钴、锌、钙、锰、铅的环烷酸盐），经过净化而得。醇酸树脂清漆干燥很快，漆膜光亮坚硬，耐磨性、耐油性较好；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。主要用作家俱漆及作色漆的罩光，也可用作一般性的电绝缘漆。,第一节 醇酸树脂涂料,2醇酸树脂色漆 醇酸树脂色漆中产量最大的是中油度醇酸树脂磁漆，它具有干燥快、光泽好、附着力强、漆膜坚硬、耐油耐候性好等优点，可在常温下干燥，也可烘干。主要用于机械部件、农机、钢铁设备等，户内外都可使用，比较适用于喷涂。铁红醇酸树脂底漆是最常用的一种漆，在钢铁物件涂漆时作底漆用，干燥快、附着力好，因而可以作硝基纤维素漆等挥发性漆的底漆。用长油度干性醇酸树脂制成有代表性的外用漆是桥梁面漆。其最大特点是耐候性优良；缺点是光泽不强。长油度树脂有较好的刷涂性，适用于毛刷施工。,第一节 醇酸树脂涂料,配方：醇酸有光色漆 树脂：60.0 干燥剂:2.9 钛白粉:27.0 松香水:10 五、改性醇酸树脂 除去油改性的醇酸树脂外，还可以采用不同的多元酸、多元醇和其它树脂或单体改性醇酸树脂。,第一节 醇酸树脂涂料,1季戊四醇代替甘油，由于其活性
