涂料和油墨主要成膜物质的类型

涂料和油墨主要成膜物质的类型

主要成膜物质是一些涂于物体表面能干结成膜的材料,它包含油脂和树脂,它能将涂料中的其他组分粘结成一整体,当涂料干燥硬化后,能附着于被涂基层表面形成均匀的连续而坚韧的保护膜。它是决定涂膜性质的主要因素,可以单独成膜,也可以粘接颜料等物质成膜,所以又被称为基料。

 

主要成膜物质既有天然的 (如动物油、植物油、树脂等),也有人工合成的 (如酚醛树脂、丙烯酸树脂等)。涂料的主要成膜物质其种类详见表1-1。

续表

序号 分类方法 涂 料 种 类
4 按被涂表面材质分类 (1)钢铁用涂料;(2)镀锌铁皮用涂料;(3)轻合金用涂料;(4)木材用涂料;(5)混凝土用涂料;(6)橡胶用涂料; (7)纸用涂料;(8)塑料用涂料;(9)皮革用涂料
5 按涂饰方法分类 (1)刷涂用涂料;(2)浸涂用涂料;(3)淋涂用涂料;(4)辊涂用涂料;(5)喷涂用涂料;(6)静电涂装用涂料;(7)电沉积涂料等
6 按涂饰过程分类 (1)底涂涂料(底漆、封闭漆);(2)中涂涂料(打磨漆); (3)上涂涂料(面漆)等
7 按固化机理与干燥方法分类 (1)挥发型漆;(2)非挥发型漆;(3)常温干燥型漆;(4)高温烘干型漆(烘漆、烤漆);(5)辐射固化型漆(光敏漆、电子束固化型漆)
8 按贮存组分数分类 (1)单组分漆;(2)双组分漆;(3)多组分漆
9 按涂膜光泽分类 (1)亮光漆(有光漆);(2)亚光漆(半光漆、无光漆、柔光漆)

 

涂料的主要成膜物质按其成膜机理,可分成转化型和非转化型两大类。

 

转化型又称交联型,在其成膜之前处于未聚合或部分聚合状态,涂刷后,通过化学反应 (聚合反应) 而形成固态的涂膜。转化型基料有油脂、油基树脂、醇酸树脂、氨基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、聚氨基甲酸酯树脂和有机硅树脂等。

 

非转化型涂料的基料为分子量较高的聚合物,由高聚物溶解在溶剂中或分散在分散介质中形成涂料,施工后,溶剂或分散介质挥发形成均匀涂膜,因而又称挥发分涂料。非转化型基料有纤维素衍生物、氯化橡胶、热塑性丙烯酸酯树脂和乙烯类树脂等。

 

部分油脂的分类、性能以及特性常数参见表1-5到表1-7。

 

部分树脂的性能参见表1-8。

 

采用油脂作主要成膜物质的叫油性漆,采用树脂作主要成膜物质的叫树脂漆,以油脂和天然树脂结合作主要成膜物质的叶油基漆。

 

主要成膜物质是涂料配方的基础,是涂料必不可少的基本成分,其性质对形成涂膜的硬度、柔性、耐磨性、耐冲击性、耐候性、耐水性、耐热性以及涂料的状态、涂料的干燥硬化方法 (如常温干燥、固化剂固化等) 均起到决定作用。

 

涂料主要成膜物质除了油脂和树脂这两大类外,还有无机硅酸盐类基料,如水玻璃、硅溶胶等均可用作建筑涂料的基料。

 

表1-5 植物油分类表

油类 品 种 干 性 与 用 途
干性油 桐油、亚麻油、梓油、苏子油 碘值在140以上,涂成薄层能较快吸氧干结成膜,主要用作成膜物质
半干性油 葵花油、豆油、棉子油、花生油 碘值介于100~140,涂成薄层能慢慢吸氧,需较长时间才干结成膜,用作成膜物质与制造油改性树脂
不干性油 蓖麻油、椰子油 磺值低于100,不能吸氧自行干燥结膜,用作增塑剂与制造合成树脂。蓖麻油可经脱水改性成为干性油

 

表1-6 常用植物油性能

品种 来源与产地 性 能
桐油 是由桐树果实压榨制得。桐树盛产于我国长江流域及其以南地区 是我国特产,使用较早,并至今仍广泛应用的极优良的干性油。油色从浅黄到黄棕,有特殊气味,较粘稠。用它制漆具有漆膜坚硬、致密、光亮、耐水、耐碱、耐光、耐久、耐大气等优点。但是单用桐油或用量过多,漆膜可能起皱失光,早期老化

 

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品种 来源与产地 性 能
亚麻油 (胡麻油) 是草本植物亚麻种籽压榨制得。产于黄河以北的内蒙古、山西、陕西等地 是一种造漆用量很大的干性油,其干性稍次于桐油、梓油。所制涂料的涂膜柔韧耐久、耐候性比桐油好,不易起皱。但耐光性差、易变黄、不适于制白色漆
梓油(青油) 由乌桕树果实的籽仁压 榨制得。盛产 于我国南方江、浙等省份 是青黄色或棕红色液体,也是一种性能良好的干性油,干性比亚麻油快,仅次于桐油。精制梓油制成的漆,颜色浅,不易变黄,漆膜坚韧
豆油 由大豆压榨制得,东北产量最大 属半干性油,干燥较慢。油清彻透明,油膜不易变黄,适于制浅色漆与白色漆
蓖麻油 由蓖麻籽冷榨制得 属不干性油,不能直接作成膜物质,用作增塑剂或制作改性聚氨酯漆。经高温脱水可转变成干性油 (俗称脱水蓖麻油),制成的漆膜不易变黄,耐水性好
椰子油 由椰树的果肉制取得油。 产于热带 属不干性油,多用于制不干性醇酸树脂。颜色浅淡,所得漆膜保色性好,硬度大,稍脆

 

表1-7 常用油类物化特性常数

品种 颜色 (号) 折光指数 (20℃) 酸值pH 碘值 皂化值 相对密度(20℃/4℃)
桐 油 <9 1.5185 <6 155~167 188~197 0.936~0.945
亚麻油 <9 1.4795 1~7 175~195 184~195 0.927~0.937
梓 油 <9 1.4825 4~10 165~187 200~212 0.935~0.939
苏子油 <9 1.4810 2~5 190~205 188~197 0.926~0.935

 

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品种 颜色 (号) 折光指数(20℃) 酸值pH 碘值 皂化值 相对密度 20℃/4℃)
豆 油 <6 1.4735 1~4 120~140 185~195 0.921~0.925
棉子油 <12 1.4695 5 100~116 191~198 0.917~0.925
蓖麻油 <5 1.4765 2~9 81~91 176~186 0.955~0.965
椰子油 <4 1.448

(40C)

<5 7.5~10.5 253~268 0.869~0.875

(99/15C)

①颜色为铁钴比色计测定。

②碘值系在一定标准条件下100克油所能吸收的碘的克数,表示油料不饱和程度。也是表明油料干燥速度的重要指标。干性油的碘值一般在140以下,半干性油为100- 140,不干性油一般在100以下。

③皂化值系1克油完全皂化时所需要的KOH(氢氧化钾)的毫克数,是区别油与其中不能皂化物质的分析基础。皂化值表示油中全部脂肪酸的含量(包括游离的及化合的)。

④相对密度是指20℃时某物质与4℃时水的重量比(同体积)。

 

表1-8 部分树脂性能

品 种 来 源 性 能
虫 胶 (紫胶、漆片) 由寄生在热带树木上的紫胶虫分泌物经采集加工制得 多为黄色或棕褐色片状,少量颗粒状,也有经漂白的白虫胶。片胶中含90%-94%紫胶树脂,余为蜡与色素等。虫胶易溶于酒精、碱溶液中,也能溶于甲醇、甲酸、乙酸等而不溶于其他常用溶剂虫胶软化点低耐热性差,制成漆干燥快、光泽好,坚硬、高弹性,耐油、耐酸、防潮防腐。
松香 由赤松、黑松等树皮层分 泌的松脂、明子经蒸馏提 出松节油后制得 为微黄至棕红色透明硬脆的固体天然树脂。不溶于水,溶于乙酸、丙酮、松节油等,与油类热炼制漆可增进漆膜的光泽、硬度与干性。但未经改性的松香软化点低、脆性大、酸值高、易回粘、保光性差、遇 水发白,需改性。

 

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品 种 来 源 性 能
酯胶(甘油 松香) 将松香加热熔化与甘油作用制得 属一种改性松香,为块状透明固体。与松香比较软化点提高,酸值降低,耐水性改进,但漆膜仍有回粘现象,干后不够爽滑。
季戊四醇松香 由季戊四醇与松香经高温酯化反应而成 为块状透明固体,也是一种改性松香。用其制漆在干性、硬度、耐水、耐热、耐磨等 项均比酯胶好
顺丁烯二酸酐松香甘油脂(失水苹果酸树脂) 由松香、顺丁烯二酸酐 (失水苹果酸酐)与甘油高温反应生成的酯 为块状透明固体,是较优异的改性松香,色浅、抗光性强,不易泛黄,可溶于酯、酮、苯类与松节油等溶剂,制成漆膜光泽高, 硬度大,干后爽滑。
松香改性酚醛树脂 将酚与醛的缩合物与松香反应再经甘油酯化制得 为浅黄至棕红色透明固体,与油类有很好的混溶性。能溶于松香水、松节油、苯与 酯、酮类溶剂,其硬度、光泽、软化点都比 酯胶好。用其制成的漆膜坚硬、光亮、耐水、耐热、耐久、耐化学药品。
醇酸树脂 由多元醇、多元酸与单元 酸缩聚制得,常用苯酐、甘油(或季戊甲醇)与植物油高温酯化制成 是重要的涂料用树脂,是固体或半固体材料。品种多,性能优异,在附着力、光泽、硬度、保光性、耐候性方面均超过前述树 脂。能与多种树脂混溶,可独立制醇酸漆,也可用于制硝基漆、氨基漆等。
硝化棉(硝 酸纤维素酯) 由纤维素(棉花、木浆)经硝酸、硫酸混合液硝化制得 白色或微带黄色纤维状固体。比重约为1.6,不溶于水而溶于酮、酯类溶剂。其溶液涂于表面所成薄膜坚硬、耐磨,但耐热耐碱性差。漆用硝化棉含氮量约11.5%~12.2%。
过氯乙烯树脂 由聚氯乙烯与氯反应而 成的热塑性树脂 白色疏松状颗粒,含氯量61%~68%,易溶于酯、酮与苯类溶剂。其涂膜有优良的耐化学药品性、耐水、防霉,附着力与光泽差。
氨基树脂 是由含氨或酰氨的单体 与甲醛反应而成的热固性树脂 具优越的光泽、硬度、保色和耐化学药品性能。但单纯的氨基树脂其涂膜硬而脆,附着力差。故常与醇酸树脂合用制成氨基醇酸漆。

 

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品 种 来 源 性 能
丙烯酸树脂 是由丙烯酸或甲基丙烯 酸酯类、腈类、酰胺类等单体聚合而成,可制成热塑性与热固性树脂 热塑性丙烯酸树脂具有坚硬耐磨、色浅、光泽高、不失光、不变色、耐热、耐候与耐化学药品等特点。而热固性树脂则具有 更优良的物理机械性能,可供制高级木器漆。
聚氨酯(聚 氨基甲酸 酯) 是由多异氰酸酯与多羟基聚合物反应制得 聚氨酯兼有优异的装饰与保护性能。涂膜坚韧、光亮、丰满、耐磨、附着力好。并 有突出的耐水、耐化学药品、耐热与耐寒性,用于制高级木器漆。
聚酯树脂 是由多元醇与多元酸缩 聚反应制得,可制成饱和与不饱和聚酯树脂 不饱和聚酯涂膜具有优异的光泽、硬度、耐磨与耐化学性。其独特之特点是可制 成无溶剂型涂料,固体含量极高,一次可得厚涂膜。但涂膜韧性差,易划伤,是多组分漆,施工麻烦,可制高级木器漆
环氧树脂 是由环氧氯丙烷和二酚 基丙烷缩聚而成 环氧树脂的涂膜有极好的附着性、硬度、柔韧性、耐水性与耐化学腐蚀性,但耐候性差。

 

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