涂料技术的发展、配方及种类

data-full-width-responsive="true"> 涂料技术的发展、配方及种类黄燕萍1 朱惠斌2(1、 中国久远物资贸易公司 北京100083；2、黄河水利职业技术学院 河南开封475001)1 前言从性能良好的油性漆开始，涂料行业提高了其产品性能以克服苛刻的化学环境、高操作温度、浸入和淹没的暴露、经济性涂覆和其他因素的挑战。这些改变可能由行业驱动或通过立法驱动，伴随着成长的痛苦和曲折。本文涵盖了涂料的发展、常规组成和常用涂料型号。为业主、操作人员、工厂主管、维修人员和其他人员提供了有关涂料领域的技术、服务和趋势。2 早期的涂料早期的溶剂稀释性瓷漆产生于来自石油的馏出沥青并采用一些合适的溶剂进行稀释。石油产生于腐烂恐龙骨殖和有机物。很多稀释性瓷漆被开发出来并被广 泛使用，但是由于严格挥发性有机分(VOC)规则，他们已经成为史前老祖宗。21 油性涂料油性涂料继续大量地、良好地应用于工业领域，以至于新技术根据老产品而产生。石油容忍基础存在缺陷，且一般说来，他们大多数是良好的润湿剂。润湿是介质均匀和快速分散在、渗透进表面的能力。因为只有在第二次世界大战期间由美国海军第一次指定使用后，喷砂才走向普及，因而采用能够抵抗不够理想的表面情况的涂料非常重要。第一代油性瓷漆产生于植物或鱼类祖先。未加工的亚麻油产品是很好的表面润湿剂，然而根据环境温度和基层温度，干燥和处理时间可能超过72小时。油性或醇酸涂料较软(5BHB铅笔硬度，如ASTM D3363)并经常限定使用于中等大气暴露环境中。一些品种利用沸腾的亚麻油、醇酸树脂或金属干燥剂以便加速干燥和增进固化。这些附加条件会减小润湿能力，但是增强了涂料的抵抗较差表面的能力和倾向于失效。油性涂料可以与其他树脂交联，使得醇酸树脂具有更为期望的特性如硅化醇酸树脂、环氧醇酸树脂等。政府立法、行业规定和日益增加的对VOC挥发的关注已经使得油性／醇酸基的涂料处于严查状态。正在进行努力以确定重做配方的可能性或开发更新的技术，如水性／水基涂料。22 水基涂料为了减少VOC扩散或易燃性，已经开发出水基或乳化涂料，甚至在今天，对水基树脂技术的研究仍在进行当中以努力增加其性能和工业可靠性。该技术具有较强的可用性，初期的树脂可能是乙烯基树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、环氧树脂和很多其他树脂。第一阶段后，树脂可以作为乳液分散于水中。他们很容易施工，但它们的促进其良好施工性能的触变性局限了其流动和向基层的渗透。与这类涂料有关的明显事项有：● 表面情况许可度●温度事项/限制●湿度事项/限制缺乏合适温度和湿度会危及水基涂料的膜形成和完整。直到目前，浮锈也仍然是有待提高的难题。乳化类涂料与醇酸类涂料一样，一般常用于同样的大气环境中。乳化丙烯酸涂料具有超常的耐候性，但是其硬度(5B-HB)大概相当于醇酸树脂，然而，某些乳化丙烯酸具有很差的耐动物油脂的性能(如人类油脂或汗液)。结果是，这些类型的丙烯酸不适合涂刷栏杆。3 环氧涂料当环境要求更加苛刻时，需要封闭性更加好的防腐涂料。涂料生产商随着开发出了环氧涂料。环氧涂料中的基本树脂类型是根据异丙苯酚A(CH3）2C(C6H5OH)和氯丙醇 (C3H5OC1)在碱性条件下聚合而成的。已经进一步地开发出了异丙苯酚以增强树脂的耐化学性能。根据性能要求，环氧树脂发展为很多不同的树脂形式，根据一般的物性和性能参数，几种最普遍和最常用的类型如下。常参阅相关的化学品安全技术说明书(MSDS)以确定任何健康危险和人身保护设备。31 聚酰胺环氧树脂当基本环氧树脂与聚酰胺固化剂反应时即为聚酰胺环氧。因为它很容易地适应于很多的各种配方中，它毫无疑问是最广泛应用的环氧树脂类型。它有一定程度的弹性和柔韧性，其较低的毒性使其具有较长的混合使用时间和良好的耐水和耐碱性能。在紫外线照射时可能粉化或褪色。环氧的固化速度相当大地依赖其周围的温度和湿度，且即使在最好的情况下其固化也相当地慢。32 聚酯环氧树脂聚酯环氧的优点在于其具有坚硬的膜，耐潮湿性和良好的耐候性能。一般来说，它具有高光、润湿表面，因而常用作高性能内墙涂料。其局限性包括粉化、较差的耐溶剂性能和有限的耐温性能。33 胺固化环氧树脂胺固化环氧比起类似的聚酰胺环氧反应更快，反应可能放出较高的热量且快速进行。胺固化环氧的优点在于其致密的交联成膜，这样就具有良好的耐化学性能、耐腐蚀性能和耐磨性能。其缺点是因为反应速度快而造成的混合使用时间短和重复涂覆间隔时间短。34 聚胺环氧树脂当聚胺与脂肪酸反应即形成聚胺环氧，它具有介于胺固化环氧和聚酰胺环氧之间的特性。它具有良好的表面润湿性能、粘结性能和耐水性能。它的局限性是固化慢、褪色和涂刷困难。35 酚固化环氧树脂酚固化环氧是一种高分子重环氧树脂，具有良好的耐磨损、耐化学、耐溶剂和耐热性能。当更多的酚加入以形成这些性能时，膜会变得脆化；脆化表明其固化，可能需要加热以获得预期的性能。36 改性脂肪族胺基环氧树脂为更好地适应其高固体分的配方，改性脂肪族胺基环氧树脂通常用酸促进剂或甲酚改性以确保在温时完全固化。它具有非常好的耐化学性能、耐磨性能、耐溶剂性能、固化时间快速及低VOC性能。但是具有较短的混合使用时间，有时甚至仅仅只有15分钟。37 酮亚胺环氧树脂酮亚胺环氧树脂中固化剂被酮类溶剂所阻。施工后溶剂挥发，空气中的湿气同酮亚酸反应并生成原始胺，产生标准的胺反应。该环氧树脂的优点在于其可以生成高固体分(80％－100%)和良好的耐潮气和耐磨损性能。其局限是固化高度依赖合适的湿度和大气温度。38 酚醛环氧树脂脂肪胺、苯酚及甲醛反应形成酚醛环氧树脂。它可以形成高度交联程度和高度致密的涂膜。优点是耐溶剂、耐酸、耐碱；缺点包括粉化、有限的柔韧性和需要加热后固化以获得预期的性能。4 聚氨酯涂料在外部暴露区域，环氧树脂慢慢会失去其美观效果，这样就导致了聚氨酯涂料的产生。德国科学家在1941年开发了泡沫聚氨酯，但是直到1970年才出现优质的、双组分脂肪族聚氨酯。聚氨酯涂料中含有通过把异氰酸酯与水或产生于烘干的油脂、高聚物或丙烯酸树脂等中的甘油酯或甘油二酯反应而得到的聚氨酯树脂。该过程在ASTM Dl6，油漆、清漆、漆器和相关产品术语中有简要概述。ASTM Dl6把聚氨酯涂料分成六大类，本文仅介绍其中的第二类和第五类。41 第二类湿固化聚氨酯树脂涂料施工后，预聚物与大气潮气反应形成这类二型聚氨酯，这类聚氨酯的优点是可以把它装入一个容器中(减少混合困难)、良好的柔韧性和耐磨损能力；缺点是有限的耐化学性能和较软的特性。湿固化聚氨酯树脂根据潮气水平适当地固化，表面潮气会引起涂层的起泡和针孔。42 第五类双组分多羟基聚氨酯树脂此处所用的预聚物与湿固化聚氨酯树脂中所用的预聚物不同，五型聚氨酯树脂所采用的预聚物需要与酒精反应形成加合物，这样通过与羟基氢氧基反应而与第二相多羟基化合物结合在一起。随着第二相中的羟基氢氧基的增加，耐化学性能和耐溶剂性能也随着增强。然而，双组分多羟基聚氨酯的涂膜柔韧性不够。该涂料的优点在于色泽鲜艳、光泽持久、耐磨损性能优异；而其缺点是对配比要求严格，某些配方需要精准的重复涂覆间隔。