常用漆料

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涂料的性能取决于所采用的原材料，其中以主要成膜物质，即漆料的作用最大。它是涂料的主体，也是涂料的基础，漆料的性能决定了涂料的基本性能。下面介绍的是常用的漆料的性能，以及它们所制成的常用涂料品种。
1. 沥青
沥青是防腐蚀涂料中重要的原材料，主要有天然沥青、石油沥青和煤焦沥青三种。前两种沥青在埋地管道使用的涂料的有广泛应用，在现代防腐蚀涂料中使用的是主要煤焦沥青。
煤焦沥青耐水性强，有着良好的表面润湿性，可以单独作为热溶性沥青瓷漆，用于水下环境。在船舶涂料方面，曾发展有沥青防锈漆和沥青铝粉船底漆。
现代涂料中煤焦沥青主要是用来改性其它树脂的耐水性，如环氧树脂、乙烯树脂等。环氧煤沥青涂料，国外称之外焦油环氧涂料（Coal Tar Epoxy），曾是是非常重要的防腐蚀涂料，广泛用于海洋、水下和埋地等腐蚀环境。桥梁方面，环氧煤沥青涂料用于铁路桥梁的箱杆内侧等。在公路桥方面，上海杨浦大桥的箱梁内使用的也是厚浆型环氧煤沥青涂料，这在没有使用除湿设备的箱梁内部，具有良好的耐水耐凝露性能。
2. 干性油
干性油，是最早使用的涂料用成膜物质。亚麻油是其中最重要的一种，表面张力低，对底材渗透性强。桐油也是重要的原材料，它的抗水性和干性比亚麻油要好，但是渗透性稍差。
早期使用的油性红丹漆即是以亚麻油为基料生产，在工业和桥梁钢结构方面广泛用作防锈漆。亚麻油中的脂肪酸大致按以下比例组成：
50％亚麻酸
20％亚油酸
20％油酸
10％各种饱和脂肪酸
美国著名的金门大桥最早的防腐蚀涂装系统即以亚麻油红丹漆作为防锈底漆配合醇酸面漆使用。现在大跨度的悬索桥上面，亚麻油的主要作用是与红丹、锌粉等防锈颜料用来调合作为主缆系统的密封膏。
3. 醇酸树脂
醇酸树脂是多元醇和多元酸的反应产物。用于涂料配制的醇酸树脂树脂主要以下几类：
（1） 纯干性油醇酸树脂
（2） 改性的干性油醇酸树脂，用中油度到长油度的亚麻油改性的醇酸树脂，可以配制海洋环境下使用的涂料。
（3） 非干性油醇酸树脂，中油度的非干性油醇酸树脂，常与氨基树脂配合使用，配制成烤漆，用于电器和汽车。
醇酸树脂漆的性能与脂肪酸含量（油度）有很大关系，醇酸树脂的油度可以分为：
（1） 长油度，油含量超过60％
（2） 中油度，油含量在50％－60％
（3） 短油度，油含量低于50％
短油度醇酸树脂主要和氨基树脂一道用于工业烘干面漆，如自行车、金属家具等。
中油度醇酸树脂主要用于强迫干燥型或者气干性的机械涂料和工业涂料，也用于汽车、货车等的修补漆。
长油度醇酸树脂主要通过豆油改性，用于防腐蚀涂料和建筑色漆。
醇酸树脂涂料较油性漆的干燥性能好得多， 因为它的多元醇的苯二甲酸酯的上很多不饱和脂肪酸基能在空气中氧化聚合。 醇酸树脂中残留有羟基和羧基，这些极性基团使用漆膜具有比油性漆更好的附着力。
与油性涂料相比，醇酸树脂涂料的干性、保色性，耐候性，附着力等均有很大程度的提高。醇酸树脂涂料主要用于户内外钢结构的干燥环境。醇酸树脂涂料耐酸碱性差，耐水性差，不能用于水下结构
醇酸树脂在现代重防腐涂料应用之前，是防腐蚀主面最为主要的涂料品种，目前也仍然应用广泛。醇酸树脂涂料可以自成体系，常用的涂料品种有：醇酸红丹防锈漆、醇酸铁红防锈漆和醇酸云铁防锈漆，醇酸磁漆、锌铝粉钢灰醇酸磁漆等，在桥梁等钢结构方面应用广泛。
4. 酚醛树脂
酚醛树脂是酚和醛催化剂存在下所缩合得到的产物。合成酚醛树脂所用的酚类主要有：苯酚、甲酚、二甲酚、对－叔丁酚、对－苯基苯酚及十酚基丙烷等。醛类以甲醛为主，也有个别产品使用糠醛。该类涂料具有良好的耐水性、耐酸性，但机械强度低，对金属附着力差。所以没有改性的产品应用有限。
酚醛树脂因原料、配方、反应催化剂及合成工艺的不同，所得树的分子结构及性能也有差异。有时还要加入各种改性剂和树脂，所以酚醛树脂大致有三种类型。
醇溶性酚醛树脂分为热塑性和热固性两种。热塑性树脂由于附着力不好，机械性能随温度变化大，在防腐蚀漆中应用较少。热固性酚醛树脂是含有较多羟甲基的带分枝的线型高分子。在受热或催化剂的作用下，彼此交联缩聚，形成不溶不熔的网状立体结构。该树脂在防腐蚀漆中应用或改性物较多。
油溶性酚醛树脂由对－叔丁酚、对－苯基苯酚等取代酚与甲醛缩聚而得。由于在分子结构中增加了油溶性基团，可以直接与油或油基树脂混容，又称为纯酚醛树脂。该树脂有油反应型和非反应型两种。油反应型可以制成多种油改性酚醛漆，漆膜干燥快、机械性能好，对水和酸性介质有一定的抵抗力。松香类改性酚醛树脂用途很广，用于一般的耐酸耐蚀有较好的效果。
除了油、松香等改性品种外，习惯上都归类于其他树脂的改性品种。
酚醛树脂作制成防腐蚀漆，多以不含油的醇溶性热固性酚醛漆为主，这种漆的耐酸性良好，并耐盐溶液及有机物的侵蚀。但是其结构中含有大量的酚羟基，易与碱反应，故耐碱性很差。固化后的漆膜，内聚力很大，硬度高，脆性大，对金属的附着力不好，不宜单独使用。
酚醛树脂作为交联剂，常与环氧树脂、聚乙烯醇缩丁醛等配制成耐蚀好的烘漆，用于桶或管道的内壁衬里。
油和松香改性酚醛树脂为主体的酚醛防腐蚀漆，通常称为耐酸漆。
常用的防锈漆有红丹防锈漆、锌黄防锈漆、云铁防锈漆和铁红防锈漆。
5. 氯化橡胶
氯化橡胶是天然橡胶或合成的异戊橡胶降解后的氯化产物。漆膜致密而发脆，常加入氯化石蜡作为增塑剂。
氯化橡胶类涂料有着良好的耐水性和防锈性能，优良的耐酸性和耐碱性，附着力好，可以被自身的溶剂所溶解，所以涂层与涂层之间的附着力很好，涂料干燥快，可以在低温下施工应用。正因为有着这么多一系列的优良性能，得到了用户的欢迎，在桥梁、储罐、港机等钢结构的防腐蚀中大量使用，取代了以往的醇酸和酚醛树脂涂料。常用的品种有氯化橡胶防锈漆，如铁红防锈漆，云铁防锈漆，铝粉防锈漆等。各色氯化橡胶面漆及氯化橡胶道路标志漆。
桥梁方面的典型，其面漆就使用了氯化橡胶涂料，涂装方案如下：
箱梁外部
第一道 881-X环氧富锌底漆 50μm
第二道 881-Z01 环氧云铁中间漆 100μm
第三道 881-F氯化橡胶面漆 45μm
第四道 881-F氯化橡胶面漆 45μm
箱梁内部
第一道 881-X 环氧富锌底漆 50μm
第二道 881-H03 环氧厚浆漆 100μm
氯化橡胶面漆由于耐候性还是不强，两三年后会有粉化，于是耐候性突出的脂肪族聚氨酯面漆，特别是有着良好重涂性能的丙烯酸改性聚氨酯面漆，很快就取代了氯化橡胶面漆的使用。目前的桥梁大多数使用的面漆是丙烯酸改性聚氨酯面漆。
由于氯化橡胶是将橡胶在CCl4中通氯后再在水中析出，其成品往往残留较多的四氯化碳，污染大气，目前受到各国的环保限制。有些厂商已停产或减产。少数厂商正在改进。如德国的BAYER公司已把四氯化碳含量降低到1%。
6. 丙烯酸树脂
丙烯酸树脂是要指丙烯酸酯或甲基丙烯酸树脂通过自由基聚合反应生成的均聚物或与其它烯类单体生成的共聚物。其突出优点是耐候性好，主要用作面漆。
丙烯酸树脂包括热塑性和热固性两类。
热塑性丙烯酸树脂的成膜主要是通过溶剂的挥发，分子链相互缠绕进行的。分子量在30000～130000之间，所以溶剂用量较大，丙烯酸面漆的体积固体份通常只有34％左右。在重防腐涂料中，这类树脂主要是用来作来氯化橡胶底漆或环氧防锈漆的面漆使用，具有很好的耐候性能。用醇酸树脂进行改性，可以增加漆膜的光泽和丰满度。有机硅改性的丙烯酸树脂，称之为硅丙，其中有机硅含量大于30％，耐候性强，耐水性极佳，常用作混凝土底材上面的建筑用高性能耐候性面漆。
热固性丙烯酸树脂的分子量比热塑性的要低，固体份含量高。交联固化的漆膜具有更好的光泽，耐化学品和耐溶剂性能。
丙烯酸树脂含有的羟基基团，可以与多异氰酸酯进行反应固化。这类涂料我们将在下面“聚氨酯树脂”一节还有详细介绍。
7. 环氧树脂
环氧树脂是其分子中含有环氧端基的线性聚合物，典型的双酚A环氧树脂结构式如下：
8. 聚氨酯树脂
分子结构中含有氨基甲酸酯键的涂料称为聚氨酯涂料，其涂膜外观美好、耐腐蚀、有较好的低温柔性和良好的耐化学品性等优点，被广泛用于工业与民用设备的保护与装饰。
聚氨酯涂料使用的常用单体有芳香族异氰酸酯如甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）及脂肪族二异氰酸酯如六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）及二环己基甲烷二异氰酸酯（HMDI）等。其中以芳香族异氰酸酯为原料的聚氨酯涂料综合性能好、产量大、品种多，应用广，但有一个严重缺陷，其涂膜受太阳光照射后泛黄严重，易失光，耐候性较差，常应用于室内使用的深色漆。以脂肪族异氰酸酯为原料的涂料具有优良的耐候性、常用于户外使用的高档装饰涂料。
多异氰酸酯聚合物又称聚氨酯预聚物，主要包括聚氨酯加成物、缩二脲和三聚体（异氰脲酸酯）。典型的聚氨酯加成物是由TDI与TMP（三羟甲基丙烷）反应制备。这种预聚物的应用量大面广。国外50年代后期将该加成物经薄膜蒸发，使其游离TDI含量降至0.7%（固体）以下。
聚氨酯在重防腐蚀涂料中的应用正在逐步扩大，用作桥梁、石油贮罐、化工厂设备等的重防腐蚀涂料，已引起防腐蚀专家的关注，聚氨酯涂料要低温固化，弹性好，湿固化聚氨酯涂料能全天候施工，可用多种树脂改性（如环氧、聚烯烃和氯磺化橡胶等），发展前景非常好。
双组份丙烯酸聚氨酯涂料是近年来发展起来的一类新型涂料，由于其分子结构中同时含有氨基甲酸酯键、脲键、缩二脲键及丙烯酸酯的碳碳长链段，因而结合了这两类涂料的优点，既具有聚氨酯涂料的优良物理机械性能、耐化学品性能及低温固化性能，又具有聚丙烯酸酯涂料的优良的保光、保色、耐候性等优点，可广泛应用于飞机蒙皮、家电、火车、汽车等产品的涂饰和翻修，也可作户外各种物面保护装饰漆，是最有发展前途的涂料品种之一。
以HDI缩二脲、HDI三聚体为固体剂的丙烯酸聚氨酯涂料是重防腐涂料目前应用最多的高耐候性高装饰性面漆，与环氧富锌底漆、厚浆型环氧涂料一起组成的涂料体系是是大气环境中最为重要的重防腐涂装体系。
9. 有机硅树脂
有机硅树脂是主链含有硅氧键、侧基为有机基团的高聚物，常用甲基氯硅烷和苯基氯硅烷这类具有可以不解的活泼基团的有机硅单体经缩聚而成。有机硅树脂具有很好的耐高温、耐水性和耐候性。有机硅树脂常与其它树脂共混或通过共聚方式进行改性。
在耐高温涂料中，有机硅树脂有着重要的作用，可以耐200℃以上的高温。有机硅铝粉耐热漆可以耐500℃的高温。
有机硅树脂单独用作涂料时漆膜太软，所以常与其它树脂共混，如如醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂等，用量在30～50％，这些树脂可以改善漆膜的的硬度和干燥速度等，而有机硅树脂则提供保光保色性。
有机硅改性醇酸树脂涂料既保留有醇酸树脂漆室温固化和涂膜物理、机械性能好的优点，又具有有机硅树脂耐热、耐紫外线老化及耐水性好的特点，是一种综合性能优良的涂料。最早的改性方法是将有机硅树脂直接加到反应达到终点的醇酸树脂反应釜中即可；通过这样简单的混合，醇酸树脂的室外耐候性大大改进。另一种改性方法是制备反应性的有机硅低聚物，用以和醇酸树脂上的自由羟基进行反应；也可将有机硅低聚物作为多元醇与醇酸树脂进行共缩聚。通过化学反应改性的醇酸树脂耐候性更好。湖南大学用醇解法制成的羟基封端醇酸预聚体与以水解法或异官能团法制成的有机硅预聚体进行缩聚反应合成出（A一B）n型结构的有机硅－醇酸嵌段共聚物，并以该嵌段共聚物为基料制成清漆；该清漆综合性能优良，既具有醇酸树脂清漆的室温固化、漆膜柔韧性、冲击强度和附着力好的优点，又大大提高了耐热、耐大气老化和抗水介质腐蚀等性能。
有机硅改性丙烯酸树脂涂料具有优良的耐候性。保光保色性，不易粉化，光泽好；大量用于金属板材的预涂装、机器设备的涂装及建筑物内外墙的耐候装饰与装修。有机硅改性丙烯酸树脂有溶剂型和乳液型两类，其中硅丙乳胶涂料具有优良的耐候性、耐沾污性、耐化学药品性能，是一种环保型绿色涂料。湖北大学采用水溶性自由基引发剂，以含氢硅油与丙烯酸丁酯为原料，通过乳液聚合方法合成了性能优异的有机硅/丙烯酸酯乳液；该乳液具有很好的耐酸碱。耐高低温及耐电解质稳定性，用其配成的涂料具有很好的耐候性和耐沾污性能。
有机硅树脂以低聚体的形式与含有羟基的醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂等共聚，通过羟基或烷基与这些树脂中的羟基反应，增加树脂间的相容性，可以大大提高这些树脂的耐温性、耐粉化和保光性等。
10. 氟聚合物
为了进一步提高氟涂料的溶解性和装饰性，改善其施工性能，人们开始研究带官能团特别是带－OH和－COOH 的含氟树脂。利用分子共聚技术， 1982 年日本率先开发出FEVE

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陈金成

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