浅谈常用涂料配方设计介绍

2021-03-10
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浅谈常用涂料配方设计介绍

涂料是一种多组分的体系,使用的环境及使用目的等很多因素而对涂料提出不同的要求,而涂料的诸多性能都是由涂料的配方决定的,配方中不同的组分及不同含量都会对涂料的性能产生很大影响,这就需要我们来对涂料的配方设计进行研究,对于涂料配方的设计也有一定的原则,也需要考虑很多的因素,主要包括:1)涂料的性能要求。如光泽、颜色;各种耐性;机械性能;使用环境及其他特殊功能等;2)颜填料。需要考虑填料的遮盖力、着色力、密度、吸油量、表面极性、细度、耐候性、耐光性及有害元素含量等;3)溶剂。考虑对树脂的溶解能力、溶解参数、相对挥发速率、沸点、毒性等;4)助剂。考虑与体系的相容性、互相之间的配伍性和毒性;5)底材特性不同底材的特性考虑因素不同,钢铁、木材、塑料、混凝土等;底材的表面张力,表面处理;6)原料成本。满足客户对产品价格的要求;7)配方参数。即涂料中各组分的比例,如颜基比、固体分、黏度等;8)施工方法。对配方设计的影响。如喷涂、辊涂、uV固化、刷涂、电泳及施工现场环境条件。

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1.环氧涂料配方设计

以环氧树脂为主要成膜物质制备的涂料,其固化方式主要是以化学反应方式成膜的,涂料中的环氧树脂及其改性聚合物可通过自动氧化聚合、自由基引发聚合、能量引发聚合(辐射固化)、缩聚固化、氢转移聚合和催化聚合6种化学反应方式进行交联固化成膜。环氧涂料配方设计在同系涂料中采用2种或2种以上固化机理替代单一的固化机理,用固化成膜机理来对环氧涂料的配方进行设计,展示出配方设计的概括、理论指导性及实践的可操作性 11 环氧涂料配方设计的内容1I1 创新即是改进和提升现有产品性能,就是要在原有产品的基础上,在不改变原有产品良好性能的基础上对配方进行适当的改善,以得到性能更加优异的品种,同时还要避免与同质产品的竞争。1I2 开发适应性的配方涂料新品种随着现代企业对涂料要求的提高,不同的应用领域及不同的保护部位都要采用不同的涂料品种,这就要求我们不断地开发新产品,以满足不同的需求,实行配套使用。I13 开发具有自主知识产权的涂料涂料性能的突破是以创新为基础的,这就需要研发新的成膜物、颜填料及助剂,从而创造出新的具有自主知识产权的新品种涂料。114 底材及其表面处理对于涂料性能来说,最基本的是看涂料成膜后与底材的附着力,而这种性能不仅仅与涂料本身的性能有关,而且与底材也有很大的关系,即使是同一种底材,通过一定处理后,也会很大地提升涂料的某些性能,主要表现为附着能力的改善。115 涂料的使用环境对于涂料的选择而言,使用环境是至关重要的,对于不同的使用环境,涂料的性能会有很大的不同,所以在选择涂料之前,一定要考虑涂料使用的环境,是室内还是室外,是干燥的环境还是潮湿的环境,是在腐蚀环境下使用还是在一般大气中使用等,这些因素一定要一一考虑清楚再做选择。对配方设计的选择仅只考虑上述因素,还要考虑很多参数,如湿度包括干燥、潮湿、浸水等;接触化学药品,如酸、碱、溶剂、盐雾等;还有辐射、生物污染等。12 环氧涂料配方设计涂料的配方设计有很多种方法,目前我们应用较多的方法主要有如下几种。121 分步法分步法是传统的配方设计方法,也是目前使用最多的方法,主要是按照基料、固化剂、活性稀释剂、溶剂、颜填料及助剂的先后顺序对各个组分进行筛选,确定各组分后,再进行试验验证,并由实验室确定最终配方及工艺,进行中试生产,经过使用后符合要求,最终投入成批生产。此法是比较成熟的设计配方的方法,大多数的涂料配方都是通过此法设计生产的。122 拳比法参比法又称对比法,主要是用于对涂料配方的改进,通过与原产品的对比,制备出性能更加优异的品种,对配方的改进其实是一个创新的过程,需要设计者运用创新的思维及技术对配方进行创新。1-2_3 逆向法逆向法也是应用较多的一种配方设计的方法,此法主要是直接针对涂料的使用性能要求,来对配方进行设计,所以又称倒置法,此法并不对涂料组分进行选择试验,而是利用理论知识及技术经验对涂料性能要求进行分析,然后确定出基础配方,然后再对其进行性能检测,根据检测结果再对配方进行优化,最终确定配方。此法可以大量缩短配方设计的时间,提高效率。124 经验法类似于逆向法,是根据涂装要求和使用要求,利用经验给出配方设计的基本路线、试验方案和基本组成,再根据出现的问题进行分析,一一调整配方内容,最终确定配方,得到满意的涂料使用效果。以液体环氧树脂为基料树脂,以水性胺为固化剂,以聚磷酸铵、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蜡为膨胀阻燃体系,以纳米TiO 、可膨胀石墨为增效剂,以复合铁钛粉为防锈颜料,制备了钢结构用超薄型防火防腐涂料。


2 聚氨酯涂料配方聚氨酯涂料是指以聚氨酯树脂为主要成膜物质,再配以颜填料、溶剂、助剂等辅助材料制备的涂料,聚氨酯涂料具有较高的强度、较强的耐磨性、优良的附着力、良好的耐油性、耐酸碱性、耐水性及耐化学药品性等优良性能,此外,节省能源是聚氨酯涂料的突出特点。聚氨酯涂料的这些优良性能和它的结构是密切相关的,聚氨酯树脂的大分子中含有大量的氨酯键,能够在大分子之间形成氢键,而由于氢键的存在,使得分子之间的内聚力增大,提高了聚氨酯的抗撕裂强度,也就使得聚氨酯涂料的涂膜具有很高的机械耐磨性和韧性;聚氨酯树脂可以和很多品种的树脂混溶,这样就使得涂膜的韧性可以根据需要进行调节;聚氨酯的成膜温度可高可低,施工节能;还可以制成各种状态的涂料,如水性、溶剂型、粉末及灌装涂料等。


3 丙烯酸树脂涂料配方丙烯酸树脂涂料是指以丙烯酸树脂为主要成膜物质而制备的涂料,丙烯酸树脂和涂料应用十分广泛,因此在设计配方的时候首先要考虑树脂的应用对象,配方的设计程序如下:1)确定树脂的类型,热塑性、热固性还是双组分型;2)确定树脂用来制备何种涂料;3)确定树脂的合成方法;4)确定设计的树脂和涂料要达到的使用要求及施工工艺;5)根据涂料产品的性能来选择单体;6)对选择的单体反应能力进行分析,选择易于聚合的单体进行反应;7)确定聚合反应的工艺条件;8)模拟单体配比,进行树脂的合成;9)根据单体配比合成的结果,对单体配方进行调整试验;10)确定树脂合成的工艺规程,包括聚合方法、树脂配方、聚合工艺、树脂的质量指标等,通过分析计算和大量的试验进行验证。基于丙烯酸树脂的独特品质,赋予了丙烯酸涂料具有很多优良的性能,主要有:1)具有优良的色泽,可制成透明度极好的水白色清漆和纯白磁漆;2)耐光耐候性好,耐紫外照射不分解或变黄;3)保光、保色、能够长期保持原有色泽;4)耐热性好;5)可耐一般的酸碱,醇和油脂等;6)可制成中性涂料,可调入铜粉、铝粉等,使其具有金银一样的靓丽色泽,不会变暗;7)长期贮存变质。由于丙烯酸涂料的这些优良的性能,已经应用于很多领域,如汽车装饰、家电、金属、卷材、机械仪表、建筑等诸多领域,而对于丙烯酸涂料的配方设计,主要的影响因素就是树脂的合成,树脂的不同合成方法及其合成条件都会很大程度影响涂料的性能,所以在制备丙烯酸涂料的时候,一定要注意树脂的合成条件。目前的丙烯酸树脂涂料主要朝改性方向发展,以制备出性能更加优良的品种,陈金身等采用半连续乳液聚合工艺,以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸为聚合反应的单体,加入乳化剂十二烷基硫酸钠、引发剂过硫酸铵进行丙烯酸酯树脂的制备,然后进行改进配方的设计,制出性能优异的产品


4 结语涂料的配方设计不仅仅是各种组分的混合,还需要考虑很多的因素,而对于不同的涂料影响的因素也是不同的,涂料的使用环境及使用要求等诸多因素进行全面的考虑研究,制备性能优良的涂料品种,满足对其性能及施工要求。同时涂料的创新主要是基于所用基料(即树脂)的创新,需要不断研发新的改性树脂产品

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