高分子化学与涂料-涂料复习提纲

涂料:一种材料,可以用不同的施工工艺涂敷在物件表面,形成黏附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。形成的膜通称涂膜,又称漆膜或涂层。
涂料分类:
按稀释介质:溶剂型、水溶型、水乳型;粉末型;
按施工方法:涂刷漆、喷漆、烘漆(烤漆)、电泳漆;
按施工层次:腻子、底漆、面漆、罩光漆;
按漆膜的光泽:有光漆、半光漆(半光漆)、无关漆
按用途:
防锈漆、绝缘漆、耐高温漆(功能漆);
地板漆、罐头漆、铅笔漆、黑板漆(产品漆)
船舶漆、汽车漆、化工漆(行业漆);
最具学术意义的是按成膜物质分类:
油性涂料(油基树脂漆):油脂漆、天然树脂漆、沥青漆
合成树脂漆:酚醛树脂、醇酸树脂、氨基树脂、聚酯树脂、环氧树脂,聚氨酯树脂涂料等。
涂料组成及作用:成膜物质(树脂),颜料,溶剂,助剂。装饰、防护及特殊作用。清漆:无颜料的涂料;漆:有颜料的涂料;磁漆:面漆,涂膜平整光滑、坚韧耐磨。benq手机
成膜物质作用:对被涂敷表面有适宜的附着力,同时成膜物质必须与涂料中其他组分有良好相容性,形成连续而致密的膜层。
颜料赋予涂料颜、遮盖力、耐腐蚀性及特殊作用;
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。树脂、颜料及助剂构成涂料的固体份。
溶剂主要用来溶解和稀释涂料,控制涂料的粘度以控制形成无缺陷的涂膜。溶剂属于挥发分。
成膜物质:油性涂料、天然树脂,合成树脂。天然树脂有松香、虫胶、阿拉伯胶和生漆。
成膜物质分类反应性和非反应性两种。反应性成膜物质包括热固性树脂、干性油(氧化交联)等;非反应性成膜物质包括热塑性树脂、聚合物真溶液、聚合物溶胶等。
涂料工业发展方向是发展低VOC涂料(环境友好型涂料,或绿涂料),它们是水性涂料、粉末涂料、高固体份涂料及UV固化涂料。4 E 原则:Economy, Efficiency, Ecology, Energy
油性涂料
植物油:甘油三脂肪酸酯
R1,R2,R3大多是18碳酸,通式C17H35-x COOH
软脂酸/棕榈酸:CH3(CH2)14COOH
硬脂酸:CH3(CH2)16COOH 动物油脂
油酸:CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
亚油酸:CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
9,12-十八碳二烯酸
亚麻油酸:CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)4COOH
6,9,12-十八碳三烯酸
亚麻酸:CH3CH2CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH
9,12,15-十八碳三烯酸
桐油酸: CH3(CH2)3CH=CHCH=CHCH=CH(CH2)7COOH
9,11,13-十八碳三烯酸
蓖麻油酸:
12-羟基,顺-9-十八碳一烯酸
农药管理条例
(蓖麻油脱水生成干性油,两种异构体。)
区别:双键的数目和位置不一样。
分类:干性油,半干性油,不干性油。
干性油可在空气中氧化交联成膜。鉴定:碘值,饱和100g油的双键需要的碘的克数。干性油,碘值大于140;125~140,半干性油;低于125,不干性油。
碘值是不饱和度的量度,只反映双键数目的多少,不能反映双键的分布情况。
干燥(成膜)与催化剂
非共轭双键干性油“干燥”
主要通过分子中活泼亚甲基,即两个双键中间的亚甲基:
~CH2—CH=CH—CH2—CH=CH—CH2~l-苯丙氨酸
单个双键旁边的亚甲基也可参与氧化反应,活性不及活泼亚甲基。氧化交联过程(链式反应):
ROOH RO·+ ·OH
RO·+ ~CH=CH—CH2—CH=CH~
~CH=CH—CH—CH=CH~ (R'·)+ ROH
R'·+ O2 R'OO·
R'OO·+ R'H R'·+ R'OOH 氢过氧化物
R'OOH R'O·+ ·OH
双基终止:
第十六届上海电视节R'·+ R'·R'—R'
R'O·+ R'·R'OR'
R'O·+ R'O·R'OOR'
分子中含有两个及以上活泼亚甲基时,分子间交联形成体型结构。
催干剂(催化剂),钴盐和锰盐,金属量为油的0.005%~0.2%。
原理钴和锰是可变价金属,与氢过氧化物组成氧化还原体系,ROOH 分解活化能大大降低。
ROOH + Co2+Co3+ + RO·+ OH-jerk
ROOH + Co3+Co2+ + ROO·+ H+
助催化剂/透干剂,铅盐,锆盐,钙、锌、钡盐。
常用:辛酸和环烷酸的盐,钴、锰等离子易与一些化合物形成络合物,1,10-菲络琳,增加催干剂效率;
另一类络合物如丁酮肟,与钴离子形成络合剂降低活性,常用的防结皮剂,涂膜后丁酮易挥发,络合物破坏,恢复催干作用。
共轭双键干性油的“干燥”
大规模失常性武器桐油酸,脱水蓖麻油酸共轭体
干燥机理与前不一样,比非共轭异构体干得快,表面易起皱,吸收少量氧即可成膜,氧与共轭双键形成1,4-过氧化物:
~CH=CH—CH=CH~ + O2
再进一步分解、自由基聚合反应,反应形成的交联结构主要为碳碳键,抗水解性能较非共轭干性油好,后者主要碳氧键。桐油有三个共轭双键,易变。
醇酸树脂和聚酯树脂
醇酸树脂本质就是一种特殊的聚酯树脂。
干燥方式:气干型,烘干型。
原料
多元酸:邻苯二甲酸或其酸酐(苯酐),间苯二甲酸,己二酸,马来酸(酐)等二元酸,三元酸如偏苯三酸(酐)等。
多元醇:甘油,,山梨醇,三羟甲基丙烷及各种二甘醇。一元酸/油:亚麻油、豆油、桐油等植物油(以油的形式或脂肪酸的形式使用),苯甲酸或合成脂肪酸。
结构示意图:
苯酐∶甘油∶脂肪酸=1:2:4
侧基:脂肪酸
油度
油度=油用量/树脂理论产量=油用量/(多元酸+多元醇+油量-酯化水)短油度中油度长油度超长油度油/% 35~45 46~60 60~71 71
苯二甲酸酐/% 35 30~34 20~30 20
醇酸树脂制备方法:脂肪酸法(以脂肪酸为原料),醇解法(直接以油为原料)。
聚酯树脂
通常由二元醇、三元醇和二元酸等通过缩聚反应制得,一般是低相对分子质量、无定形、含有支链可交联的聚合物。
通过配方设计,多元醇过量得到羟基终止的聚酯作为多羟基聚合物,用氨基树脂和多异氰酸酯进行交联固化;多元酸过量得到羧基终止的聚酯,可用环氧树脂和氨基树脂进行交联固化。
端羟基聚酯
用甘油和等为多元醇,苯酐为多元酸制备,所得聚酯溶解性和混溶性极差,且不可能有较高的酯化程度。涂料用聚酯用长链的二元醇如己二醇、新戊二醇等与间苯二甲酸及部分长链二元酸如己二酸制备的。长链的醇和酸给予树脂柔顺性和在烃类溶剂中的溶解性,常用三羟甲基丙烷引入一定量羟基。

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