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合成树脂涂料

以合成树脂为主要成膜物的涂料。其机械性能、装饰和防护等综合性能均优于油脂涂料及天然树脂涂料。自1909年出现酚醛树脂涂料以来,合成树脂涂料发展很快。80年代初,美国合成树脂涂料已占涂料总产量的90%。1984年,中国合成树脂涂料约占涂料总产量的50%。

涂料用合成树脂

为了适应涂料制造和施工工艺的要求,涂料用合成树脂需具有如下特点:

(1)在涂料用分散介质中,溶解性或分散性良好。

(2)具有优良的成膜性和特定的涂膜性能,如光泽、丰满度、硬度、弹性、耐候、耐化学腐蚀等。

(3)与其他涂料用合成树脂可互溶,以便互相改性,提高涂料性能。

(4)能适当地润湿颜料,以利颜料在涂料中的分散。

(5)良好的贮存稳定性。

(6)分子量合适,例如溶剂型交联固化涂料用合成树脂的分子量一般在104以下,溶剂型非转化涂料用合成树脂的分子量在104~105,而乳胶涂料用分子量在105以上。

(7)电沉积涂料用树脂要带电荷,并能溶于水。

涂料分类

合成树脂涂料的品种很多,通常有两种分类方法:

(1)按主要成膜物质分类 由于树脂不同而各具特点(表1)。醇酸树脂涂料的产量最大,丙烯酸树脂涂料发展最快,氨基树脂涂料、环氧树脂涂料、聚氨酯涂料的产量也较大,这是构成合成树脂涂料的五大品种。

(2)按涂料用分散介质分类 可分为溶剂型、水型、无溶剂型三大类(表2)。目前,溶剂型涂料的产量最大,用途广,但因需耗用大量有机溶剂、污染环境,正在被高固体涂料、水型涂料、粉末涂料和辐射固化涂料逐步取代。有时也将这几类涂料称为低污染、省资源、节能型涂料,是涂料产品中的新品种。

涂料新品种

自60年代初水型涂料问世以来,相继开发了多种无(低)污染、省资源、节能型涂料新品种,其中产量较大,应用较广的有以下几种。

水型涂料

以水为分散介质的合成树脂涂料。主要包括水溶性或水分散性两类:

(1)水溶性涂料 以水溶性酚醛树脂、氨基树脂、醇酸树脂、环氧树脂、丙烯酸树脂为原料制的涂料,通常是在生产树脂时,在树脂分子中引入一定数量的羧基。这种树脂与氨水或有机胺反应,生成能溶于水的铵盐,便成为水溶性树脂。再配以颜料、填料和助剂等,经研磨而成涂料。有的水溶性涂料可采用电沉积涂装(见涂漆方法)施工,故称为电沉积涂料,它分为阳极电沉积涂料(阴离子型)、阴极电沉积涂料(阳离子型)。自70年代后期以来,阴极电沉积涂料发展很快,在汽车行业已获得广泛应用。

(2)水分散性涂料 其中一大类乳胶涂料,是乳液聚合生成的树脂,在水中形成的分散体粒径为 0.05~1μm。丁苯乳胶涂料是最早实现工业化生产的品种,常用于内墙涂装。60年代后期,丙烯酸系乳胶涂料迅速发展,主要有醋酸乙烯-丙烯酸系、苯乙烯-丙烯酸系和纯丙烯酸系三个系列,均有很好的装饰性和耐候性,主要用于建筑物的涂装,1980年在美国占建筑涂料(年产量2.1Mt)的68.7%。70年代后期进入工业领域的涂装。为了方便涂料运输、节约包装,从70年代开始研制固体粉末乳胶涂料。80年代初,又开始研制无乳化剂乳胶涂料。

高固体涂料

一般指那些在调整到施工粘度时,组成中固体组分含量仍在50%以上的涂料,主要品种有氨基-醇酸树脂系、氨基-丙烯酸树脂系、丙烯酸- 聚氨酯系、聚酯系和环氧树脂系等高固体涂料。其涂料制造和涂料施工都与普通溶剂型涂料相接近。但要求树脂分子量较低,分子量分布较窄,玻璃化温度较低,溶解性好。这种涂料是利用现有生产条件能加速发展的一种低污染、省资源、节能型涂料。目前,主要用于家用电器、机械、农机、汽车等涂装。

粉末涂料

以固体树脂和颜料、填料及助剂等组成的固体粉末状合成树脂涂料,具有无溶剂污染、涂料在施工时的利用率高、能耗低等特点。但目前产量还不到涂料总产量的1%,主要用于地下石油化工管道的防腐蚀涂装,电机、电器和金属零件的涂装,也开始用于卡车、缝纫机头等装饰性涂装。

粉末涂料用树脂有热塑性树脂和热固性树脂两大类。聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺等粉末涂料是热塑性的主要品种,但因涂膜光泽、流平性、机械强度、附着力均差,应用受到限制。应用最广的热固性环氧、聚酯、环氧-聚酯、丙烯酸树脂粉末涂料,性能较热塑性粉末涂料好。粉末涂料的制造工艺不同于一般涂料,常分为干法(干混法和熔融混合法)和湿法(喷雾烘干法、溶剂蒸发法、熔融分散法、聚合分散法、溶剂脱出法)两大类。

粉末涂料的施工与一般涂料也不同,均需专用设备,技术要求高。施工方法有流化床法、熔射喷涂法、热熔敷法、静电喷涂法、静电流化床法、静电振荡粉末涂覆法等。其中静电喷涂法应用最多(见涂料施工)。

辐射固化涂料

在辐射能的作用下,固化成膜的合成树脂涂料,又分为紫外线固化涂料和电子束固化涂料,前者产量较大。

(1)紫外线固化涂料,即经紫外线辐射使光敏剂分解成游离基,以引发含不饱和双键的树脂聚合成膜的涂料,是由光聚合性树脂、光敏剂和活性稀释剂等组成的。光聚合性树脂主要采用不饱和聚酯和丙烯酸类树脂。光敏剂是易于吸收紫外线而产生游离基引发光敏树脂聚合的物质,主要采用安息香醚类、二苯甲硐、苯乙酮衍生物等。活性稀释剂是液态活性单体,起着交联剂和降低涂料粘度的双重作用,多采用单、双和三官能丙烯酸酯类。新开发的紫外线固化涂料有含环氧基树脂经阳离子聚合而固化的。紫外线固化涂料的优点是:在常温下可迅速(数秒)固化,生产效率高,无溶剂,污染少,省料和节能,广泛用于木材、塑料和金属涂装。但因只能用流延淋涂法施工,所以仍局限在平板和圆筒上面应用。此外,紫外线对人体有一定危害。

(2)电子束固化涂料,是光敏剂吸收电子束发射的能量,分解为游离基,以引发不饱和树脂聚合成膜的涂料。