涂料的研究进展

涂料的研究进展目录一、前言二、涂层的作用1、保护作用2、装饰作用3、功能作用三、涂料的种类气干性UPR涂料、防污UPR涂料、防火UPR涂料、防腐UPR涂料、绝缘UPR涂料、低(零)VOC排放UPR涂料。四、结束语一、前言不饱和聚酯树脂(UPR)具有高硬度、高丰满度，耐候性、耐水性、耐油性好，光泽度高，电气绝缘性优，质轻以及价格低廉等优点，是重要的涂料用成膜树脂之一。但采用通用型UPR制备涂料时存在气干性不良，防火、防腐、防污性能不佳，耐热绝缘性能差，有机溶剂挥发量大污染环境等缺点，随着生产领域的不断扩大以及人们环保意识的日益增强，普通UPR料已无法适应社会发展的需求。近几十年来对于UPR涂料的改性研究一直是人们关注的热点，并由此产生出了一系列的UPR涂料品种，广泛用于家电外壳和家具的涂覆、金属构件的防腐、道路标线的划制、船舶的防污、电子设备的绝缘以及防火器材的阻燃等方面。二、涂层的作用1、保护作用在社会生活中，我们所接触到的各类生产和生活用具、设备，都是由各类金属、木材和塑料制造的。金属材料会受到环境中腐蚀性介质、水分和空气中氧的浸蚀和腐蚀，尤其在海洋等恶劣环境中，金属的腐蚀极为严重，每年因腐蚀造成的损失占国民生产总值比例都很客观。由于涂层保护非常简便有效，如在海洋恶劣环境中的设施，不保护的寿命只有几年，采用重防腐蚀涂层并定期加以维护，海洋设施的使用寿命可提高到30~50年，甚至100年。因此，用涂层来进行保护，应用最为广泛，是金属防腐蚀的重要手段。木材易受潮气、微生物的作用二腐烂，塑料则会受到光和热的作用二降解。因此木材和塑料也要用涂层来保护。2、装饰作用用各种颜色来美化物品、美化生活和工作环境，这是人类情感上的需要，是人的天性。涂料很容易配出成千上万种颜色，加上涂层平整光亮，甚至可以做出各种立体质感的效果，如：锤纹、橘纹、裂纹、晶纹、闪光珠光、多彩和绒面等，装饰效果极佳，加上施工方法便利，因而人们喜欢用涂料来装饰美化各种用具、物品和生活环境，使大家得到美和舒适的享受。3、功能作用近些年来，随着表面技术及工程的发展，各种功能涂层愈来愈引起人们的重视，其应用范围涉及能源、石油化工、纺织、海洋、水利工程、建筑、机械、航空航天、交通、军事等诸多领域，与国家经济建设、国防及人们的日常生活关系日益紧密，已成为表面工程技术的一个重要组成部分三、涂料的种类1、气干性UPR涂料由于UPR涂料常温固化时存在表面氧阻聚问题，通常涂膜表面会发粘，性能较差，无法满足涂装要求，因此克服表面氧阻聚已成为UPR涂料亟待解决的问题之一。气干性涂料就是为克服UPR表面氧阻聚问题而研制的一类涂料品种。1.1UPR表面氧阻聚机理UPR表面氧阻聚的机理可以表述为:在室温下，氧和树脂体系中的初级自由基发生反应，会先形成不活泼的过氧自由基，如式(1)所示。MX·+O2→MX—O—O·式(1)过氧自由基本身或与其他自由基歧化终止或偶合终止，有时也与少量单体加成，形成低相对分子质量的共聚物，使得UPR的交联固化无法继续进行，宏观上表现为涂膜表面发粘。1.2改善UPR涂料气干性的方法目前有薄膜遮盖法、石蜡覆盖法、添加醋酸丁酸纤维素法以及在不饱和聚酯(UP)分子中引入气干性基团等方法。2、防污UPR涂料船舶表面附着海洋生物后，不仅会使船舶的质量增加、航速降低，操控性下降，燃油消耗量增加;而且还会造成船舶、海水淡化设备及水下设施等的腐蚀程度加剧。为了降低海洋生物附着的危害，防止海洋生物对船舶和海上设施的污损，防污涂料被视为是一种既经济又高效的途径。UPR本身不具有防污性能，一般需要通过外加防污助剂达到防污的目的。3、防火UPR涂料UPR的碳、氢元素含量高，极限氧指数为19.5～21.5，属易燃材料，以其为主要成膜物的UPR涂料防火隔热性能差。随着人们对涂料防火性能的要求越来越高，UPR涂料的防火阻燃改性成为了国内外关注的热点。经过几十年的发展，如今的UPR防火涂料已成为防火涂料领域中的主要品种，并不断涌现出更加适应社会需求的新技术。UPR涂料阻燃改性的方法分为反应法和添加法两种。4、防腐UPR涂料普通UPR的耐化学腐蚀性能不佳。UPR的腐蚀可分为物理腐蚀和化学腐蚀:物理腐蚀是由于UP分子结构中含有羟基、羧基等极性基团，使固化物易与水分或极性有机溶剂发生吸附、吸收作用，出现溶胀现象而造成的;化学腐蚀是由于UP分子中酯基易发生水解反应，使固化物发生降解作用而造成的。为了提高UPR涂料的耐蚀性，针对涂料进行防腐改性，制得防腐UPR涂料至关重要。5、绝缘UPR涂料随着电气设备向大容量、高性能、小型和安全可靠方向发展，许多问题有待于耐热绝缘材料来解决，这不仅可以提高电气设备运行的可靠性、延长使用寿命，而且还能够减薄绝缘厚度、增加容量和确保产品质量的稳定性。目前，针对绝缘UPR涂料的耐热绝缘改性研究主要着重于对基体树脂的改性，一般是通过引入耐热基团的方法提高树脂的耐热性能，如耐热酸酐改性UPR、有机硅树脂改性UPR、亚胺改性UPR等。通过使用这些方法，绝缘漆的耐热绝缘稳定性可以得到显著提高。6、低(零)VOC排放UPR涂料社会经济和科学技术的不断发展推动了人们环保意识的日益增强，全球面临的环境恶化问题如今倍受关注，环境保护已成为全球最热门的话题之一。各国开始逐渐限制溶剂型涂料的使用，加紧研制低(零)VOC排放环保涂料。经过几十年的发展，如今的UPR环保涂料已成为UPR涂料的重要组成部分，并且不断涌现出更为环保的新品种。6、1水性UPR涂料水性UPR涂料是环保涂料的重要品种之一，与溶剂型涂料相比，它最大的优点就是VOC含量较低、无异味、不燃烧且毒性低，其主要成分为水性UP。6、2粉末UPR涂料粉末涂料也是一类环境友好型涂料，具有无溶剂、零VOC排放、涂装效率高、漆膜性能好、漆膜厚度易控制、生产和操作比较安全等优点。四、结束语UPR涂料是一类性能优良的热固性树脂涂料品种，经过几十年的发展，UPR涂料的改性研究已经取得了一定的成就，并且至今仍不断有新产品、新技术产生，使其使用范围进一步扩大。因此，有理由认为UPR涂料的发展前景是非常广阔的。随着国内外环保意识的逐步增强以及各国环保力度的加大，水性UPR涂料和UPR粉末涂料等环保涂料应是未来发展的主要方向，而它们的进一步功能化、精细化、高性能化应是其主要的发展趋势。