涂料与涂装原理郑顺兴课后题及复习

第一章
1、涂料的主要作用是:装饰和保护。
2、有颜料的涂料称为漆。加有大量颜料的稠厚浆状体涂料称为腻子。
3、涂装是由漆前表面处理、涂料涂布、涂料干燥三个基本工序组成。
5、涂料由哪几部分组成?各起什么作用?
答:涂料有四个组成部分:主要成膜物质、颜料、溶剂和助剂。
主要成膜物质既可以单独形成漆膜,又可以粘结颜料颗粒等成膜,是构成涂料的基础物质。
颜料主要目的是赋予涂料颜和遮盖力,也就是使漆膜有要求的彩和不透明。
溶剂控制形成无缺陷的漆膜。
助剂用于显著改善涂料生产加工、存储、涂布、成膜过程中的性能。
6、请解释清漆、磁漆、漆。
答:清漆:没有颜料的涂料是黏性透明流体,称为清漆。
磁漆:常将面漆称为磁漆,磁漆中选用耐光性和着性良好的颜料,形成的漆膜平整光滑、坚韧耐磨,
像瓷器一样。
漆:有颜料的涂料称为漆。
8、涂料中应用的化学反应主要是哪几大类?
答: 1 酯化反应;  2 氨基树脂与羟基的反应;  3 自由基聚合反应;  4 异氰酸根与羟基的反应;  5 环氧 -胺;
6 甲醛缩合反应
10、室温固化热固性涂料的玻璃化转变温度是如何影响漆膜形成的?热固性漆膜的干燥和交联有什么
区别?
答:最初室温固化漆膜的 Tg 比室温低。当漆膜 Tg 达到室温时,官能团在漆膜中不能自由运动,反应
速率
急剧下降,直到漆膜 Tg =(Tg+50 ℃ ),反应完全停止。
干燥意味着用手接触时漆膜不发粘,即没有溶剂,而交联要发生化学反应,靠测定漆膜耐溶剂溶胀程度来评价。
第二章
一、
1、在涂料中除植物油脂具有氧化聚合能力,还具有这种能力并得到应用的是烯丙基醚类化合物。
2、防结皮剂能与钴离子生成络合物,使钴失去催干活性。成膜时挥发掉,钴盐恢复活性。
3、制备涂料的氯化聚合物有氯醋共聚物、过氯乙烯、偏二氯乙烯共聚树脂、氯化聚丙烯、氯化橡胶。
4、醇酸树脂主要由多元酸、多元醇、脂肪酸合成。
5、氧化聚合型涂料大量使用可再生资源植物油,气干时间长,价格低。涂层不易产生橘皮、缩孔等弊
病,颜料分散时不会造成絮凝,但烘烤保性较差,户外耐久性有限。
6、环氧煤沥青漆价廉耐水性好,它的固化剂为有机胺。
7、在氨基漆中,氨基树脂含量高,漆膜的光泽、硬度、耐水、耐油及绝缘性能好,但成本高,附着力
降低,漆膜变脆。双组分木器氨基漆在80℃烘烤固化,所用氨基树脂为脲醛树脂。氨基树脂中的甘脲-酚醛树脂,交联的涂层柔韧性好,附着力和耐腐蚀性优良。
8、端羟基聚酯的含义是合成使用过量羟基单体,树脂为羟基封端。
9、丙烯酸酯吸收主峰处在太阳光谱范围之外,耐光性及耐户外老化性能优良,α -位有甲基存在,树脂
的硬度、 Tg、强度高,有α -H 原子,耐紫外线性和耐氧化性差。
10、不饱和聚酯涂料通常由不饱和聚酯树脂溶液、促进剂、引发剂、石蜡苯乙烯溶液四个组分构成。
11、树脂羟基的平均官能度是指每个树脂分子上所带的平均羟基数目。制备聚酯时,多元醇的β -位上无氢原子,这样树脂的耐候性好。
12、聚酯树脂是聚氨基甲酸酯树脂的简称,氨酯键的化学结构是-NHCOO- ,聚氨酯树脂中的氨酯键通
常是由多异氰酸酯化合物和多羟基聚合物反应生成。
13、环氧漆通常使用的是热塑性酚醛环氧树脂,它的官能度为2,为提高该树脂体系的官能度,可加入
双酚 A 环氧树脂。
14、双酚  A  环氧树脂分子结构中含有芳香环,强度高,而醚键又使分子链容易旋转,树脂具有韧性,
又因含有芳香醚键,涂层固化时体积收缩小,不产生内应力,附着力好,其α -H  易在阳光下发生氧化降解,造成涂层氧化、失光。
15、双组分环氧-胺涂料的固化剂常用的有脂肪胺、环氧胺加成物、聚酰胺。低温固化时的催化剂常用
的有 DMP-30 、Mannich 碱。长期有效防腐常用环氧涂料,烘烤型涂料可选用环氧 -酚醛,气干型涂料可选用环氧 -胺,水下环氧涂料的固化剂通常用聚酰胺。
16、有机硅涂料价格较贵,根据其性能特征,主要用于三种场合耐热漆、绝缘漆、耐候漆。
17、高固体分树脂要分子量低和分子量分布窄,树脂 Tg 低,树脂中极性官能团含量降低,引进侧链基团,
用活性稀释剂稀释,树脂结构为星形或高支化。
二、
塑溶胶:增塑溶胶是聚氯乙烯树脂颗粒悬浮而不时溶解于增塑剂中所形成的混合物。一般增塑溶胶黏度高,添加20%或更少增塑剂的溶剂,就能降低到施工黏度,但树脂仍以颗粒状存在,溶剂也不能显著
溶胀聚合物,它们称为有机溶胶,通常也称为塑溶胶。
酯胶:松香加热熔化后与甘油或发生反应制得。
纯酚醛树脂:采用对苯基苯酚,对叔丁酚或对壬基酚和甲醛制备的,是油溶性,又称为100% 油溶性酚醛树脂或纯酚醛树脂。
环氧酯:环氧酯是植物油改性的环氧树脂。
原子灰:原子灰是不饱和聚酯腻子的简称,是由不饱和聚酯树脂、多种体制颜料及适量助剂配制而成。
油度:油度表示树脂与植物油的比例。
三、
1、常见的挥发型涂料有哪几类?各有什么特?
答:纤维素聚合物、卤化聚合物、热塑性丙烯酸树脂。
硝基漆干燥快,漆膜易打磨抛光,制备装饰性强的漆膜,目前用于木器漆等;
卤化聚合物的透水性低,用于防腐蚀面漆;
热塑性丙烯酸树脂具有高装饰和高耐候的优点,用过氯乙烯改性的品种还具有很好的防腐性能。
2、室温干燥氧化聚合型涂料的机理是什么?催干剂阳离子是如何均匀分散在涂料?抗结皮剂是如何起
抗涂料结皮作用的?
答:氧化聚合:植物油吸收空气中的氧气,形成过氧化氢基团,分解生成自由基,引发植物油中的双键
聚合,形成交联结构。
常用的催干剂为钴、锰、铅、锆、钙、锌的辛酸皂或烷酸皂,金属氧化物与脂肪酸反应生成皂,均匀地
溶解在植物油中,使阳离子均匀地分散在涂料中,发挥催化功能。
含有肟基=  NOH 的防结皮剂能与钴离子反应,生成络合物,使钴催干剂失去活性。
4、比较醇酸漆和环氧酯漆的化学组成、固化机理、性能特点上的异同之处?
(1)醇酸树脂是脂肪酸改性的聚酯,由多元酸、多元醇和脂肪酸合成;环氧酯是植物油改性的环氧树
脂。
(2)环氧酯的固化机理与中、长油度室温干燥的醇酸树脂一样:室温氧化聚合。
( 3)同:单组分包装,储存稳定性好;长油度环氧酯可用200 号溶剂汽油溶解,中油度则用二甲苯等
溶解,短油度用二甲苯与正丁醇混合溶剂溶解。
异:环氧酯比醇酸树脂的户外耐久性差;环氧酯对铁、铝的附着力好,耐腐蚀性较强,而且力学
性能好,与面漆配套性好;环氧酯干漆膜中的酯键比醇酸树脂的少得多,比醇酸树脂的耐水性和耐皂化聚酯丙烯酸酯
性好。
7、氨基树脂对漆膜性质起什么作用?写出氨基树脂与其他官能团树脂反应的方程式。
氨基树脂通常用作基体树脂(醇酸、聚酯、丙烯酸树脂等)的交联剂,能提高基体树脂的硬度、光泽、
耐化学性以及烘干速率,而基体树脂则克服氨基树脂的脆性,改善附着力,它们混合制漆,烘干后能形成强韧涂层。
10、聚氨酯漆主要有双组分型、封闭型、潮气固化型、催化潮气固化型和聚脲,分别写出它们的固化反应方程式,并且指出它们分别属于单组分或双组分。每类各举一重要应用。
( 1)双组分型
-NCO-+-OH--->NH-CO-
双组分;聚氨酯清漆。
( 2)封闭型
单组分;阴极电泳漆。
( 3)潮气固化型
单组分;湿固化涂料适用于金属及混凝土表面防腐蚀涂装。
( 4)催化潮气固化型
双组分;适用于木材和金属罩光以及混凝土表面的涂装。
( 5)聚脲
双组分;喷涂聚脲。
12、涂料中环氧树脂的固化剂有哪几类?涂层性能各有什么特点?
( 1)双组分环氧  -胺涂料固化剂
1.有机胺类:黏度低,适合无溶剂涂料,涂层耐化学性好,不泛白,但固化慢。
2.环氧胺加成物:室温固化,毒性小,对湿气和CO2的吸收很小,但黏度较大。
3.聚酰胺:涂层耐水性优良,但耐热和耐溶剂性较差。
( 2)单组分环氧  -胺涂料固化剂
1.硼胺配合物:易吸潮水解,需要密封保存。
2酮亚胺:要求溶剂无水,固化速度取决于空气湿度。
3.固体聚酰胺:加热到100℃以上时熔融混合,起固化剂作用。
13、有机硅和有机氟涂料在涂层性能上各有什么突出的优点?主要应用在什么领域?
有机硅:耐热、绝缘、耐候性能好。
耐热漆、绝缘漆、耐候漆。
有机氟:稳定性优良、耐化学腐蚀性优良、耐候性优异;表面张力极低,具有优良的抗粘性、抗玷污性,而且不被润湿,具有不黏性,摩擦系数低。
热塑性氟碳漆、热固性氟碳树脂涂料、氟弹性体涂料。
15、单组分涂料为了使所需固化温度尽可能低,同时保持足够的储存稳定性,可以采用哪些措施?从动
力学上分析,可采用哪些措施?
(1)辐射固化;大气组分参与固化;挥发性阻聚剂或可逆交联;带胶囊或相变反应物。
(2)使用极性较小的溶剂;使用封闭反应物BX ;使用封闭催化剂  CX 。
16、高固体分涂料的优缺点是什么?
优点:溶剂用量少;干燥能耗低。
缺点:固化窗口窄;易流挂;底漆制备困难。
四、
2、一个氨基漆配方(质量份)为:
14%油度豆油醇酸树脂(50%)高醚化度MF 树脂( 60%)钛白  1%甲基硅油溶液丁醇二甲苯
56.512.4250.33  2.8
注:括号内为溶液浓度,醇酸树脂的溶剂为二甲苯,MF 树脂的为丁醇。
根据提供的条件,分析回答:
(1)根据涂料的四个组成部分,把该配方的物质分类。
(2)解释该配方中的名词氨基漆、油度、豆油醇酸树脂、醚化度、三聚氰胺甲醛树脂。
(3)该漆膜固化需要什么条件?
(4)计算该涂料的氨基比。该漆膜的性能应该是什么?
解:( 1)主要成膜物质:44%油度豆油醇酸树脂,高醚化度MF树脂
颜料:钛白
助剂: 1%甲基硅油溶液
溶剂:丁醇、二甲苯
( 2)氨基漆:由氨基树脂、短油度醇酸树脂、颜料、丁醇和二甲苯配置而成,需烘烤
固化。
油度:油脂的质量/(反应物总质量—析出的水量)。
豆油:使用豆油作为脂肪酸的醇酸树脂。
醚化度:醚化反应后树脂中含有烷氧基的程度。
三聚氰胺甲醛树脂:由三聚氰胺与甲醛合成的氨基树脂。
( 3)烘烤固化。
12.4 60%1
( 4)为中氨基氨基比:氨基树脂与醇酸树脂的比例。
56.5 50%    3.8
漆膜的光泽、硬度、耐水、耐油、及绝缘性能好,但成本增高,附着力降低,漆膜
变脆。
3、设计一个 42%油度的豆油甘油醇酸树脂,二甲苯作溶剂,固含量 60%,求树脂的配方组成。分别采取下面
两种方法:( 1) K=1 ;(2)醇过量。
解:( 1) K=1 :
把 K=1 ,苯酐官能度F A =2,代入式得r    1 3n024n0  1    1 n0n B
把 L=42% 、 n A =1、 M A=879 、 M B=92 代入式得
879n0
42%
879n0148 92 (1 n0 ) 18
n0=0.17mol n B =0.83mol
分别乘以它们的分子量,得到该醇酸树脂配方:苯酐148kg 、豆油149.43kg、甘油76.36kg ,其中醇过量  R=1.195 ,理论出水量18kg,树脂得量355.79kg
欲配置固含量60%的醇酸树脂溶液,需加入溶剂二甲苯量为
355.79
40%  237.193kg
60%
( 2)醇过量
首先按照羧基和羟基1:1 的比例,各取  1mol,查表2-5 得 42% 油度的甘油的醇过量为15~25% ,这里取  20%,则 n B M B=( 1+0.2 )× 92÷ 3=36.8kg
植物油用量  n o M o
L(n
A M A n
B M B    18n A ) 1L
F A =2n A =0.5M A =148L=0.42
n o M o0.42(0.5148  36.818  0.5)
0.42
1
=73.72kg
豆油用量为73.72,苯酐用量为74kg,水产量为  9kg,树脂理论量为175.52kg ,二甲苯用量: 175.52×40%÷ 60%=117.01kg
代入公式核算:L=42%R=1.160 r=0.8K=0.948
4、树脂配方为:苯乙烯( S):甲基丙烯酸树脂( MMA ):丙烯酸丁酯(BA ):甲基丙烯酸羟乙酯( HEMA ):丙烯酸 =25: 25: 39: 10: 1(质量比),计算树脂的Tg 、酸值、羟值。
解:根据FOX 方程,分别代入数据得

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