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油漆的组成
Paints
基料 颜料 溶剂 添加剂
天然树脂
•干性油
•煤焦油
•硝化棉
合成树脂
•醇酸树脂
•氯化橡胶
•环氧树脂
•聚酯树脂
•聚氨酯
•硅树脂
•乙烯酯树脂
着色颜料
体质颜料 防沉淀剂
润湿剂
防锈颜料
增塑剂
防结皮剂
催干剂
阴极保护颜料
毒性颜料
酮类溶剂
水
醇类溶剂
酯类溶剂
醚类溶剂
烃类溶剂
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基 料
基料的定义:一种液态的溶液, 经过施工干燥
和固化能成漆膜的物质.
基料决定了油漆的性能
• 决定了油漆/涂料的类型
• 将油漆中分散的颜料结成一个连续的固体漆膜
• 使漆膜附着在所涂装的底材上
• 使漆膜具有耐水, 耐化学品,耐溶剂以及耐紫外
线性能
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• 氧化干燥
• 物理干燥
• 化学固化
不同的干燥和固化过程
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氧化干燥的基料
• 基料从空气中吸收氧气, 氧气引发基料中的双
键反应 将小分子连接在一起形成一个大分子,
从而形成固体漆膜.
• 发生化学反应前的小分子处于游离状态, 而在
化学反应后由于形成了大分子从而被固定下来
.
• 由空气催干的醇酸基料由熟亚麻油和桐油制
成的.
• 醇酸树脂相对于最初的亚麻油或桐油, 相对具
有较大的分子, 因此就能较快地干燥.
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氧气进入
反应开始:
聚合物分子
通过化学键反应后
连接为一体
氧化干燥(固化)过程
溶剂挥发
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溶剂挥发干燥
粘结在一起并相互熔合而结成完整的漆膜(没有化学键)
物理干燥.
溶解型油漆
聚合物分子渐渐密集
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水溶性漆的
物理干燥
= 分散的乳化液滴
水份挥发
乳化液滴渐渐密集
乳化液滴融合为一体, 水溶剂挥发
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= 聚合物 = 固化剂
溶剂挥发
双组份漆的干燥机理
聚合物和固化剂分子相互反应而结合成为一个新
的三维的网状结构, 成为固体的漆膜高分子化合物
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钢材
环氧厚浆漆是一种
“高表面容忍度” 和 “厚浆型”的油
漆
钢材
传统的油漆
• 低覆盖率
• 低渗透性
环氧厚浆漆
• 优良的渗透性能
• 高膜厚
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防锈颜料:
• 红丹
• 锌粉
• 铬酸锌
• 磷酸锌
体质颜料 (没有或较低的遮盖力):
• 滑石粉
• 硫酸钡
• 白云石粉
• 瓷土 (硅酸铝)
• 硅酸钾
• 云母 (硅酸钾或硅酸铝)
颜料品种
着色颜料
(遮盖力 ):
• 无机颜料; 红色, 黄色,
褐色, 黑色
• 有机颜料, 所有颜色
• 钛白粉
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填充颜料的作用
• 减少颜料用量
• 提高油漆的防腐性能
• 改善油漆对水和其他化学品的抵抗能力
• 改善油漆的施工性能
• 提高漆膜的机械强度
• 控制漆膜的光泽
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漆膜的光泽由油漆的PVC 决定
(颜料 – 体积 – 浓度)
颜料
树脂
填充料
半光
PVC 30 - 40
平光
PVC 35 - 50
高光
PVC 15 -25
PVC:PVC:油漆不挥
发份中颜料所
占的比例
•不挥发份: 如
颜料和树脂。
•通常以百分数
表示
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低PVC.具有高光的面漆将
光成束的反射回来
高PVC. 底漆 (或平光漆) 将入射
光以多角度的散射光反射回来
光泽
• 低PVC时的表观:
• 光泽高
• 湿汽渗透性低
• 但有潜在的起泡可能性
高 PVC 时的表观:
• 光泽降低
• 湿气的渗透性有所提高
• 起泡的可能性趋于减少
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常用的溶剂 / 稀释剂
•水
•200#溶剂油(松香水)
•二甲苯
•甲苯
•丙酮
•乙二醇
•乙醇
•活性稀释剂
•溶解树脂
•得到较低的粘度
•使其适合刷涂,辊涂和喷
涂的粘度
溶剂 / 稀释剂
溶剂 / 稀释剂作用
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溶剂或稀释剂
• 一种或几种溶剂的混合
• 将树脂彻底溶解
(成为溶液)
• 一种或几种溶剂的混合
• 不能将树脂彻底溶解
(形成一个 “混合物”)
• 作为过渡溶剂
假溶剂
真溶剂
稀释剂稀释剂
•一种或几
种溶剂的
混合
•起降低粘
度的作用
•通常是真
溶剂和假
溶剂的混
合物
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稀释剂的加入量
油漆的挥发率和稀释的溶解性会对油漆
产生以下影响:
• 干燥时间
• 成膜性能
• 漆膜的质量
¶ 大多数油漆在生产时已经调整到适当的施工粘
度.施工时稀释过度会引出许多问题.
· 决不能使用未经明确确认的稀释剂
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过度的稀释会导致
漆膜中溶剂残留
• 将经过稀释和未经稀释两个样品进行涂装比较
• 要达到所规定的同样的干膜厚度(DFT), 经过稀释的
油漆则需涂到更高的湿膜厚度(WFT).
• 经过一定的干燥时间, 未经稀释的样品已经完全固
化了.
• 但稀释过的样品所涂的漆膜中仍有许多溶剂尚未挥
发掉.
• 如果将两个样品所制的样板同时投入使用, 则经过
稀释的样板更容易产生气泡.
• 在干燥/固化过程中稀释剂将会从漆膜中逐渐挥发
• 稀释过的油漆其中的固体含量较低, 且得到的干膜
亦较底.
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稀释过的油漆在干燥过程中
将需要更长的干燥时间
• 同样油漆的两个稀释过和未稀释过的样品涂装到
结构件上.
• 若要得到同样的干膜厚度, 则稀释过的油漆需要
更高的湿膜厚度.
• 经过一定的干燥时间后, 未经稀释的油漆已完全
固化
• 经过稀释的油漆中的稀释剂还没有从漆膜中挥发
掉.
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加入了错误型号的稀释剂
• 将透明的清漆加入烧杯
• 再加入错误型号的稀释剂
• 这将会导致漆膜性能的改变
• 树脂将会被分离出来(析出)
• 树脂将变得不再透明.
• 我们再用正确型号的稀释剂做同样的试验:
则会得到好的结果
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碳氢化合物
(仅仅只含有碳元素和氢元素)
芳香族类:
二甲苯
甲苯
苯(混合)
3-甲基苯
常用的溶剂
脂肪族:
松香水
.松节油
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醇类 : 乙醇, 丙醇,
异丙醇, 丁醇
酯类 : 醋酸乙酯,醋酸丁酯
醇醚类 : 乙二醇乙醚, 乙二醇单乙烯基醚
(Cellosolve)
酮类 : 甲基乙烯基酮 (MEK),
甲基异丁基酮 (MIBK),
丙酮
其它溶剂
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•润湿剂
•消泡剂
•防沉剂
•防结皮剂
•防流挂剂
•促进剂(催化剂)
• UV-吸收剂
等.
添加剂
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油漆的防腐作用的原理
• 屏障作用
• 抑止作用
• 阴极保护作用
油漆的防腐保护作用的主要原理有三个:
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底漆
钢材
第1道面漆
第2道面漆
将氧气, 碳氢化合物与钢材隔离
降低湿汽的渗入
对钢材表面具有极佳的
附着力
兼有物理和化学
的结合力
不留任何可能留存水和湿气的孔隙
洁净的表面 –
没有可能引起水泡的杂质
惰性的隔离封闭涂层
以保护底材不受腐蚀
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为什么有些油漆要用
铝粉或玻璃鳞片 ?
水
含有玻璃鳞片
或铝粉的漆膜
钢铁
有玻璃鳞片的漆膜使得潮汽和氧气
到达钢铁底材的时间更长
屏障作用
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油漆的防腐保护.
屏障作用
• 当油漆涂布在钢铁表面时, 就在钢铁和周
围的环境之间建立起了一道屏障
• 较厚的漆膜所起的屏障作用要大于较薄的
漆膜
• 该屏障作用可通过油漆中加入片状颜料得
到加强.
Paint technology/ Paint barrier effect1
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湿气会逐渐滲透到含有反应活性的化学保护底漆层,
而它能使油漆和金属之间的结合界面钝化
抑止作用
阴极保护涂层
第1道涂层
第2道涂层
钢材
湿气吸收
化学抑止剂与钢铁的反应
钝化的涂层
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油漆的防腐保护.
化学抑止作用
• 化学抑制涂层不仅仅是被动的起屏障作用的涂层
.
• 油漆同时具钝化保护作用
• 化学保护涂层中的抑止剂与湿气进行化学反应,
从而在接近钢铁表面的附近生成钝化了的保护层
.
• 该钝化涂层将会大大降低钢铁的腐蚀速率.
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无机锌底漆
第2道有机面漆
优异的附着力使损伤处不会继续扩大
潮汽将首先使锌电离,
而保护钢铁不受侵蚀
钢材表面涂层的损伤处
当表面涂层损坏时无机硅酸富锌底漆发生化学反应以
保护钢铁底材不受腐蚀
具有阴极保护作用的防锈颜料
钢材
Zn
2+
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油漆的防腐保护.
阴极保护作用
• 有些油漆可以牺牲阳极的方法提供阴极保护.
• 阴极保护(CP)类型的油漆不同于仅提供屏障作
用的惰性涂层.
• 阴极保护(CP)类型的油漆含有活性的金属颜料
• 活性的金属颜料在遇到潮气的时候能与其反应
生成稳定的氧化物并沉积裸露的钢铁表面.
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一个油漆防腐系统
可比作一幢房屋
首先:
地基 - 底漆
其次:
中间的楼层 - 中间涂层
最后:
屋顶 - 面漆
它们都有其各自的特殊功能
• 在一幢房屋中
• 在一个油漆系统中
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底漆Primers
底漆在防腐油漆系统中是普遍使用的, 并且被
认为在防腐系统中是最重要的组成部分.
以下几点是底漆最重要的性能:
1. 附着力(对底材牢固的结合力).
2. Adhesion
2. 内聚力 (漆膜本身的强度).
3. Cohesion
3. 稳定性 (对腐蚀和化学品有良好的抵抗力
).
4. Inertness
4. 层间结合力 (对中间漆有良好的结合力).
5. Intercoat bond
5. 适当的柔韧性 Appropriate flexibility.
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中间漆 Intermediates
1. 整个涂层的厚度.
2. 增强化学抵抗能力.
3. 抵抗潮气和水蒸汽的渗入.
4. 增强油漆系统的绝缘性能.
5. 增强油漆系统的强度.
6. 增强对底漆和面漆的结合力.
中间涂层的主要目的是提供以下的作用:
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面漆Topcoats
1. 给整个系统以具有一定抵抗力的封闭性能.
2. 形成对所处环境最初的屏障.
3. 给体统提供对气候, 水和某些化学品等抵抗性能.
4. 给系统以较强的耐摩擦的外表面.
5. 给系统以装饰性外表.
面漆也有几项重要的功能,
如:
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钢铁
潮气渗入
潮气蒸发
具有良好附着力的
3 涂层系统
潮气渗入一个附着力良好的油漆系统
潮气的渗透
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在一个附着力不好的区域
潮气的渗透情况
3涂层油漆系统
3. 蒸气压
在附着力较差的部位
将漆膜抬起
1. 潮气的蒸发
2. 潮气
渗入间隙
(附着力不好)
钢铁
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影响干燥过程的
因素是什么 ?
• 相对湿度Relative humidity, % .
• 空气流通Ventilation
• 温度Temperature
• 膜厚Film thickness
• 涂层数Number of coats
• 溶剂的挥发速率Evaporation rate
of the solvents
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• 环境温度将会影响到:
– 油漆的保存期
– 使用时间(pot life)
– 粘度viscosity / 施工性sprayability
– 钢板温度steel temperature
• 钢板温度将会影响到:
– 干燥速度curing speed
– 固化程度degree of curing
– 重涂间隔时间re-coating interval
– 漆膜的寿命lifetime of the paint film
环境温度
和钢材温度
温度很重要吗 ? Yes !
