涂料基础理论讲座

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1、涂料基础理论讲座一、涂料的发展史　　涂料的应用开始于史前时代，我国使用生漆和桐油作为涂料至少有4000年以上的历史，秦皇岛墓的兵马俑已使用了彩色的涂料，在马王堆出土的汉代文物中更有精美的漆器。埃及也早已知道用阿拉伯胶、蛋白等来制备色漆，用于装饰。11世纪欧洲开始用亚麻油制备油基清漆，17世纪含铅的油漆得到发展，而且在1762年的波士顿就开始了用石磨制漆，此后工业制漆得到较快的发展。尽管涂料的应用与生产有漫长的历史，但它只能以一种技艺的形式相传，而不能进入科学的领域。这种情况至今还影响着不少人对涂料的看法，认为涂料是靠经验传授的工艺。另一方面，涂料所有原料主要是天然的油和

2、树脂，因此被称为油漆。自然，现在的涂料已不是旧时的模样了，它已进入了科学的时代，涂料第一次和科学的结合是20年代杜邦公司开始使用硝基纤维素作为喷漆，它的出现为汽车提供了快干、耐久和光泽好的涂料。30年代W．H．Carothes以及其后他的助手P．J．lory对高分子化学和高分子物理的研究，为高分子科学的发展奠定了基础，也为现代涂料的发展奠定了基础，此后涂料工业便和高分子科学的发展结下不解之缘。二、涂料化学的研究尽管高分子科学的发展是涂料科学最重要的基础，但单是高分子科学并不能使涂料成为一门独立的科学。涂料不仅需要有聚合物，还需要各种无机和有机颜料以及各种助剂和溶剂的配合

3、，藉以取得各种性能。为了制备出稳定、合用的涂料及获得最佳的使用效果，还需要有胶体化学、流变学、光学等方面理论的指导。因此，涂料科学是建立在高分子科学、有机化学、无机化学、胶体化学、表面化学和表面物理、流变学、力学、光学和颜色学等学科基础上的新学科，正因为涂料科学涉及如此多学科的理论，因此，长期以来不能发展成为一门学科。当然，涂料并不是各种相关学科的简单并合，而是以它们为基础建立起具有本身特点的独立学科，包括涂料的成膜理论、表面结构与性能、涂布工艺及各种分析测试手段和理论，以及各种应用品种的有关理论。自从80年代以来，能源、材料与环境已成为具有时代特征的三大课题。使用涂料

4、是保护材料的重要手段，也是对各种材料进行改性以赋予新性能的最简便的方法。涂料中大量使用溶剂，它们是大气污染的重要来源，因此，发展低污染的涂料是环境保护的需要；另一方面，又由于有涂料的保护，从而减轻了材料的破坏所引起的环境污染；涂料更是美化环境的重要材料。自然，涂料的使用也和能源有一定的关系。现在，涂料已经和国民经济的发展，人民生活水平的提高，国家高科技和军事技术的发展有着密切的关系。可以说涂料工业的水平是国家现代化标志之一。三、涂料的功能1、最早的油漆主要用于装饰，并且经常和艺术品相联系。现代涂料更是将这种作用发挥得淋漓尽致。涂料将我们周围的世界，包括城市市容、家庭环境

5、乃个人装点得五彩缤纷。2、涂料的另一个重要功能是保护作用，它可保护材料免受或减轻各种损害和侵蚀。金属的腐蚀是世界上的最大浪费之一，有机涂料的使用可将这种浪费大大地降低。3、涂料的第三个作用是标志，特别是在交通道路上，通过涂料醒目的颜色可以制备各种标志牌和道路分离线，它们在黑夜里依然清晰明亮。4、除此之外，涂料还可赋予物体一些特殊功能，例如，电子工业中使用的导电、导磁涂料；航空航天工业上的烧蚀涂料、温控涂料；军事上的伪装与隐形涂料等等，这些特殊功能涂料对于高技术的发展有着重要的作用。四、涂料的基本组成及其作用　　一般涂料由三个组分组成，它们是成膜物、颜料和溶剂。除三个主要

6、组分外有时还加有各种添加剂。　　成膜物也称粘结剂或基料，它是涂料中的连续相，也是最主要的成分，没有成膜物的表面涂覆物不能称之为涂料。颜料一般是0.2—10μm的无机或有机粉末。颜料主要起遮盖和赋色的作用。溶剂通常为能溶解成膜物的易挥发有机液体，涂料在涂覆于表面后，溶剂应该基本上挥发尽，因此溶剂只是用来改善涂料的可涂布性，帮助成膜物/颜料混合物转移到被涂物表面上，而对最终的涂膜的性质没有重要的影响。涂料的上述三个组分中溶剂和颜料有时可被除去，没有颜料的涂料被称为清漆，而含有颜料的涂料被称为色漆。溶剂和成膜物相结合在制漆过程中又被称为漆料或载色剂。没有溶剂的涂料称为无溶剂涂

7、料。除上述3个主要组分外，涂料中一般都加有添加剂，例如催干剂、抗沉降剂、防腐剂防结皮剂、流平剂等等。五、膜的形成用涂料的目的在于在基材表面形成一层坚韧的薄膜。一般说来，涂料首先是一种流动的液体，在涂布完成之后才形成固体薄膜，因此有一个玻璃化温度不断升高的过程。成膜方式主要有下列几种。1、溶剂挥发和热熔的成膜方式:　　一般聚合物只在较高的分子量下才表现出较好的物理性质，但分子量高，玻璃化温度也高，为了使它们可以涂布，必须用足够的溶剂将体系的玻璃化温度降低，使T—Tg的数值大到足够使溶液可以流动和涂布。当溶液在室温下接近0.1Pa·s左右时，