涂料专业知识与涂料产品开发

塗料知識與塗料開發介紹•塗料概述•塗料的性能特征•塑料涂装缺陷与对策涂涂料的定義：涂料是一種材料，可以采用不同的施工工藝涂覆在物件的表面上，形成粘附牢固、具有一定強度、連續的固態薄膜。涂涂料的組成：成膜树脂颜料溶剂助剂涂料的作用•保护作用•装饰作用•特殊的功能性作用塗料分類成膜物質類別主要成膜物質油脂天然物質酚醛樹脂瀝青醇酸樹脂氨基樹脂硝酸纖維素（酯）纖維素酯、纖維素醚過氯乙烯樹脂烯類樹脂丙烯酸樹脂聚酯樹脂環氧樹脂聚氨酯樹脂元素有機化合物橡膠天然植物油、動物油(脂)、合成油等鬆香及其衍生物、蟲膠、乳酪素、動物膠、大漆及其衍生物酚醛樹脂、改性酚醛樹脂等天然瀝青、(煤)焦油瀝青、石油瀝青等甘油醇酸樹脂、季戊四醇醇酸樹脂、、其他醇類的醇酸樹脂、改性醇酸樹脂等三聚氰胺甲醛樹脂、脲(甲)醛樹脂等硝酸纖維素(酯)乙酸纖維素(酯)、乙酸丁酸纖維素(酯)、乙基纖維素、芐基纖維素等過氯乙烯樹脂聚二乙烯乙炔樹脂、聚多烯樹脂、氯乙烯共聚樹脂、聚乙酸乙烯及其共聚物、聚乙烯醇縮醛樹脂、聚苯乙烯樹脂、含氟樹脂、氯化聚丙烯樹脂石油樹脂等熱塑性丙烯酸樹脂、熱固性丙烯酸樹脂等飽和聚酯樹脂、不飽和聚酯樹脂等環氧樹脂、環氧酯、改性環氧樹脂等聚氨(基甲酸)酯樹脂有機硅樹脂、有機鈦樹脂、有機鋁樹脂等氯化橡膠、環化橡膠、氯丁橡膠、氯化氯丁橡膠、丁苯橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠等其他以上16類包括不了的成膜物質，如無機高分子材料、聚酰亞胺樹脂、二甲苯樹脂等塗料開發的原則•了解客戶的需求•了解一般塗料的性能特徵選擇和設計涂料配方時應注意事項根據被涂塑膠的性質來選擇涂料；根據塑膠產品對涂膜性能的要求選擇涂料；參考產品的價值和涂料的價格選擇涂料；參考施工工藝選擇涂料MPT目前使用塗料的種類•雙組分聚氨酯塗料(PU)一般PU珠光漆彈性漆•常溫自干性塗料（單液型塗料）•UV光油•金屬烤漆液烤粉烤雙組分聚氨酯漆A組分（主劑）羥基丙烯酸樹脂（羥基聚酯樹脂）顔料溶劑助劑B組分（固化劑or硬化劑）多異氰酸酯L-75(Bayer)CH3NCOCH3CH2CCH2OHCH2OHCH2OH+3CH3CH2CCH2OC-NHNCOCH3OCH2OC-NHNCOCH3ONCOCH2OC-NHNCOCH3ON-75(Bayer)OCN-(CH2)6NCOH2OOCN-(CH2)6NCCONH(CH2)6NCOCONH(CH2)6NCON-3390(Baer)NCNCNCOOO(CH2)6NCO(CH2)6NCOOCN(CH2)6HL-50(TDI、HDI混合三聚体)NCNCNCOOONCOCH3NCNCNCOOONCOCH3OCNH3C(CH2)6(CH2)6NCO異佛尔酮(IPDI)三聚体OOOH2CCH3H3CH3CNCOH2CCH3CH3OCNCH3H3CCH3CH3OCNCH2幾種固化劑的特點L-75：價格低廉、易黃變TDI三聚体:干性快、施工時限短。HL-50:干性快、施工時限短，保色性﹑保光性好。N-75:不泛黃、保光性好、制戶外用高級涂料，成本較貴；N-3390:不泛黃、保光耐候性比縮二脲更好，可制戶外高級涂料。IPDI三聚体:不泛黃、保光耐候性好，溶解性好，能與許多樹脂混溶。多羟基树脂聚脂:耐候性好，不泛黃，耐溶劑;耐熱性好。缺點:制造溫度過高。丙烯酸樹脂:硬度比相應的聚脂高，表干性比聚脂好聚醚:耐寒性好，耐鹼性好，黏度低，但耐水性，耐油性，機械強度，干燥性等均不及聚脂環氧樹脂:其它樹脂:如含羥基的氯醋共聚体，醋酸丁酯縴維素等。助剂的选择防縮孔﹑流平劑a.熱塑性樹脂:典型的如醋酸丁酯縴維素。最為常用的是Eastman化學的CAB381-0.5和CAB551-0.2;b.有機硅化合物:能降低聚氨酯漆的表面張力。典型的如BYK306，也可將此類助劑與CAB合用調節。消泡劑BYK052，Acronal700L等。相容性更低者如BYK053，則消泡力更高;催化劑表3各種催化劑的作用情況NCO/OH=1:1密封后膠凝時間，min催化劑TDIXDIHDI催化劑三乙銨三亞乙基二銨辛酸亞錫二月桂酸二丁基錫辛酸鉛鄰苯基苯酚鈉三氯化鐵環烷酸鋅锌辛酸鈷钴24012044624660122402408033160.56424024024043230.5104溶劑溶液的組成及對涂料性能的影響•注意事項:溶劑不含能夠與NCO反應的物質;溶劑對NCO基的反應性的影響•溶劑的選擇原則a.溶解度参数相似原则b.混合溶剂原则SPm=SP1Φ1＋SP2Φ2＋……+SPnΦn式中Φ1、Φ2……Φn分别表示每种纯溶剂的体积分数；SP1、SP2……SPn是每种纯溶剂的溶解度参数；SPm为混合溶剂的溶解度参数。混合溶剂的组成混合溶剂由真溶剂、助溶剂及稀释剂3种组份组成，配方時應根据以下原则进行平衡。①溶剂的挥发应均衡。乙醚法：挥发速率=(受验溶剂的挥发时间)/(同重量乙醚的挥发时间)。醋酸丁酯法：挥发速度=(相同时间内挥发的受验溶剂的质量×100)/(相同时间内挥发的醋酸丁酯的质量)。不同溶劑的溶解度參數及物理性質項目醋酸丁酯乙二醇丁醚乙二醇乙醚醋酸酯甲乙酮甲基異丁基甲酮甲苯醋酸乙酯二甲苯環己酮溶解度參數8.699.879.359.458.588.939.18.810.4密度(30℃)﹐g/cm30.870.890.970.80.790.86相對揮發速率1008206301642254.16028運動黏度(30℃)mm2/s0.762.841.160.480.670.61計算不同溶劑的揮發速率XYL:TOL：BAC:CHK=3：3:3:1V:XYL:TOL：BAC:CHK=5：2：3：1V:•②真溶剂、助溶剂与稀释剂的比例应平衡。真溶剂、助溶剂及稀释剂的比例对漆的粘度影响很大，较高含量的稀释剂或过高含量的助溶剂都会明显地提高漆的粘度•表6溶劑對NCO基的反應性的影響溶劑K,×10–4L/mol.s溶劑K,×10–4L/mol.s甲苯1.2二氧六環0.03醋酸丁脂0.18丙烯腈0.017甲乙酮0.05•表3各種催化劑的作用情況NCO/OH=1:1密封后膠凝時間，min催化劑TDIXDIHDI催化劑三乙銨三亞乙基二銨辛酸亞錫二月桂酸二丁基錫辛酸鉛鄰苯基苯酚鈉三氯化鐵環烷酸鋅锌辛酸鈷钴24012044624660122402408033160.56424024024043230.5104例：12A43#鋁粉漆的基本配方組份組成A3390B羟基組份4085鋁粉漿RDL-004BAC：XYI=1：1加入樹脂干量0.8~1%的炭黑漿調節色差助劑TZJ-105BAC：XYI=1：1B-300BACCBAC:XYI:TOL=1:1:1常溫自干性塗料（單液型塗料）常用的樹脂的分子量75000~120000以30~40%的固體分形式供應，使用時加入了約30~50%稀釋劑，施工工粘度下的固體分在10~20%之間。優點：1）耐候性優良，保光、保色性好2）耐化學品性及耐水性良好3）常溫自幹缺點：1）施工固體分較低2）裝飾性及豐滿度較差UV光固化塗料光固化型涂料的組成:光固化樹脂、光引發劑(包括光敏劑、催化劑等)、交聯劑、活性稀釋劑、顏填料(對色漆必須的)及有關的助劑等組成。固化成膜机理:在紫外線照射下，光引發劑吸收紫外光，分解產生自由基從而引發固化樹脂中的雙鍵發生聚合反應固化成膜。优缺點:优點:(1)完全符合3則:Energy,Ecology,Economy(2)漆膜性能好,丰滿度和光澤突出.缺點:(1)設備投資大,涂料成本較高.(2)單体的皮肤刺激性和臭味較大,在某些底材表面的附著力差.(3)色漆固化困難(4)良率較低.三、塑膠產品的涂裝缺陷及其對策涂料生產和儲存過程中產生的缺陷：膠化、增粘(儲存中粘度增大)、結皮、發花、混色、顏料沉淀和結塊、顏料分散不良，顏料儲存返粗以及與特殊色漆有關的其他缺陷等；涂裝過程中產生的缺陷：流掛、漆膜白化、滲色、浮色、增塑劑遷移、漆膜軟化、裂紋、橘皮、起皺、咬底、縮孔、縮邊、針孔、起泡等；涂裝后及使用過程中產生的缺陷：變色和退色、粉化、裂紋、層間剝離和脫落、起泡等。分類塗料的表面張力與底材的潤濕的附著，以及漆膜表面的流平性。塗料溶劑和稀釋劑的溶解度參數，表面張力和揮發速度。塗料的粘度和流變特性，特別注意粘度在成膜過程中隨塗裝方法和塗裝環境發生變化的特點。塗料中各種助劑使用的合理性和兼容性。影響涂裝的因素:與塗料質量有關的因素塗料稀釋和攪拌過程存在問題雜質的混入過濾稀釋劑是否合適塗裝粘度的調整和保持與塗裝過程有關的因素塗裝方法：手工刷塗、輥塗、噴塗、自動噴塗、靜電噴塗等。操作者的技能噴塗的角度、行槍速度、距離、漆膜厚度和塗裝道數、噴槍的類型等空氣的壓力、風量、除水和除油程度塗料補充系統：循環速度、補充量和時間溫度：烘房溫度及分布狀況、升溫速度時間長短換氣速度和空氣污染情況與幹燥成膜條件有關的因素與晾幹放置過程有關的因素附著不牢原因分析：產品表面存在脫模劑；壓縮空氣含水、油等物；運輸或操作者手上的油污。對策：改進模具不使用脫模劑；定期放出壓縮機中油和水，安裝氣水分離裝置；操作者戴汗布手套。塑膠表面被溶蝕原因分析：涂料中溶劑溶解力太強；塑膠產品密度不均；塑膠用樹脂聚合得不好。對策：調整稀釋劑組成；改進模具，流道位置，注塑工藝中的溫度及熔融時間；對不同產地和型號的樹脂要進行選擇。漆膜顏色和光澤不均即發花現象原因分析：涂料中樹脂拼配不適當,混溶性不佳；加熱干燥速度過快；塑膠成型工藝不當，涂料濕潤不好；施工現場濕度過大。對策：重新選擇涂料；由低溫到高溫逐漸加熱；改善成型工藝；調整施工現場濕度。涂料硬度不夠原因分析：樹脂選擇不當;干燥得不充分；漆膜過厚；高沸點的溶劑釋放不出來。對策：選擇硬度較高的涂料；提高干燥效率；選擇小噴槍涂膜，控制在10~15µm；調整溶劑組成。溶劑蒸發過快。施工現場濕度過大。涂料自身帶有水或底材表面未干燥好。涂膜白化現象：涂料在干燥過程中或成膜后產生云霧狀白色漆膜，也稱之為泛白。原因分析：涂裝過程中漆膜中混入水份。選擇適當溶劑和稀適劑，控制其揮發速度，防止漆膜表面溫度過低，以及防止聚合物析出。嚴格控制環境的相對濕度70%，濕度大時可加入防潮劑。底材表面要烘幹，最好保証其溫度高於環境溫度。噴塗時稀釋劑要脫水，杜絕壓縮空氣帶水。嚴格樹脂和溶劑體系及稀釋劑的配比，防止聚合物在塗裝過程析出。對策聚合物與溶劑接觸後其表面能降低；溶劑分子滲入聚合物內部；溶劑使聚合物表層發生溶脹；溶劑揮發後表層體積收縮，產生應力；塑料加工殘余內應力與外應力協同作用導致裂紋。表面裂紋現象聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)ABS樹脂以及聚碳酸酯(PC)等熱塑性塑料塗裝後，漆膜表面產生微細裂紋，稱之為微裂(crazing)，或者叫做溶劑開裂。有關因素：塗料溶劑和稀釋劑的適當選擇－－溶劑的溶解力和揮發速度的搭配。選擇適當的塗料幹燥方法和升溫程序，減少幹燥過程中產生應力。對策橘皮現象塗料塗裝時，不是生成平滑的表面，而是形成如橘子皮那樣凹凸不平的現象。原因分析橘皮產生的根源在於漆膜不能很好的流平。對策為防止橘皮的產生﹐關鍵是改善塗層表面的表面張力狀態。通常添加少量硅油等助劑可取得明顯效果。漆膜表面平整度差原因分析：施工時涂料粘度大；干燥速度過快；稀釋劑揮發過快。對策：調整施工粘度；在干燥流水線上溫度逐漸升高；在稀釋劑中加些高沸點溶劑。氣泡和針孔現象涂料成膜后可觀察到漆膜表層以下存在氣泡或者是在漆膜表面上生成凹穴，根據大小形態的不同，可分為針孔、麻點、縮孔等。原因分析通常由於潤濕不良和消泡不佳而引起的氣泡較多。同時與涂料的粘度，表面張力，溶劑的揮發速度和涂裝環境清潔程度（灰塵含量）等因素有關。攪拌過程中進入的空氣未能充分靜止消泡；噴涂過程中帶入的壓縮空氣；底材，尤其是粗糙和多孔底材，表面吸附的空氣在涂裝時，由于涂液潤濕不良殘留在底材表面上、含－NCO的聚氨酯涂料與空氣中的濕氣反應產生二氧化碳氣体。在涂裝過程中不可避免的會混入氣体，其來