涂料与原料专业课程内容

第一章涂料概说涂料的功能可大别为二:1满足视觉的美化条件，亦即赋予制品有美丽的色彩或光泽，涂成的涂膜须有很美的肌纹或触感等.2其次，须具有某种程度的物理性和化学性强度，以便在自然界各种外在条件中-例如风吹雨淋、气温或湿度的变化、摩擦或冲击、酒或酱油等各种使用条件中，使涂装品不被沾污、也不易损坏.任何涂料必有其优和缺点，而且,再好的涂料若不合乎对应制品的形状或用涂等涂装目标，也是不管用的.再者,成本上要合乎经济原则等也是问题所在；总之只要社会的结构愈进步复杂，涂料的种类也就愈多.涂料对应於木材有木材用者，金属有金属用者，塑胶有塑胶用者各有专用涂料，且依使用的地方而分室内用、室外用.也有自然乾燥者、加热乾燥者等等.所以，第一要务是从众多的涂料中找出何一涂料最适於自己装品的涂装为此,须熟悉何一涂料有何种性质？乾燥情形如何？涂膜的厚度如何？剥脱或喷雾涂着等作业性良否？耐久力的程度如何？生产成本如何？所以,确立适於该涂料的涂装工程，寻求适切的作业方法乃是进行良好涂装所必要的条件.何谓涂料何谓涂料？若简单答为涂料是涂抹所用者，那麽，水泥也是涂抹所用者，是否也可称为涂料？首先，涂料须为有流动性的物质，所以不可有水泥那种可塑性（施予运动时有流动性，运动停止时便失去流动性者称为可塑性）,亦即须有流动性而无可塑性，涂上后会流散扩大，乾固成膜.换言之，涂料的要点是流性、扩散、成膜，此事称为“流展性”.具有流展性的液状物质为涂料，将之涂布扩大的手段称为涂装，涂料涂抹包装物体表面而形成涂膜，作成平滑的涂面，使制品有美丽的色彩或光泽、触感等，防止水、湿气侵入，使制品避免生锈、变形、沾污耐得住油、药品冲击、摩擦、摩耗等侵害，亦即涂料的物理、化学性质都必须很强.涂料又是用什麽作成的呢？构成涂料之根本者一般称为“涂膜形成主要素，”，用的是固体或半流动体的油或开然树脂、合成树脂等，其次用溶剂溶化其主要原料以提高涂性，此溶剂类称为“涂膜助成要素”.如此作成者通常称为展色剂”（vehicle），再添加着色颜料或染料着色，或加体质颜料等以具有当成下地剂的适性，这些称为“涂膜形成副要素”;其间的关系如下所示：染料1着色用颜料涂膜形成副要素颜料防锈用颜料1增质用颜料原料1F稀释剂1溶剂涂膜形成主要素n不透明涂料（珐琅、底漆、整面涂料展色剂涂膜助成要素一透明涂料（透明漆、凡立水）溶剂稀释剂1-可塑剂溶剂、稀释剂（1）下面略述其关系:涂料是被涂而达其目的，“难涂者”就使失掉涂料之意义，易涂乃是涂料的绝对条件,为了涂好涂料，所不可或缺的是溶剂和稀释剂.涂料中究竟要加多少溶剂或稀释剂呢？涂料乾燥而形成涂膜者，通常称为“不挥发分”（涂膜形成成分），亦即不蒸发而留下来者，此会影响涂料的附着性和隐蔽力，且因涂料种类而异，其中较具代表性者有:涂料名称不挥发分（%）涂料名称不挥发分（）透明漆2528氯化乙烯涂料35-38高厚膜拉卡(highsolidlacquer)30-35压克力漆25-30cashew涂料5055氨基allkyd常温形55-60聚尿酯树脂涂料5060苯二甲酸树脂涂料5560热硬化性压克力涂料5055三聚氰胺树脂涂料（烘烤型）50-60以透明拉卡（clearlacqer）为例，透明拉卡的不挥发分约占25%,所以1公斤的涂料中约只250公克成为涂膜，其余四分之三约750公克全部消失於空气中，亦即以1公斤的价钱买250公克，而且在涂装之际还要用稀释剂（lacquerThinner）稀释后才涂，想来似很不合算.即使涂得很厚，乾后也只剩十分之一而已.为何需要这麽多的溶剂呢？用为涂料（paint）原料的亚麻仁油或大豆油通称为“乾性油”（高级脂肪酸），乾性油接触空气后会氧化作成皮膜，但此状态并不能简易地凝固.若再添加钻、锰、铅等促进油氧化的化合物或喷入空气而煮练，则可渐增粘度，即使不加乾燥剂，单靠空气中的氧气即可容易乾燥，此过程称为聚合”,犹如煮砂糖水作饴膏一样，如此作成的涂料原料具有很高的粘稠度（因粘性和塑性而呈现的性状，粘度高时也不失流动性，但塑性高时会丧失流动性，亦即只有粘度时涂膜容易流动，反之，塑性太大时流转性恶化，须控制得恰到好处），不能直接涂装，因而有必要将之溶解、稀释.第二章涂膜的乾燥涂膜的干燥有二：其一如沾湿物自然干燥的情形，亦即涂料中所含的溶剂或稀释剂蒸发后，直接形成表膜；另一是溶剂挥发后与空气中的氧或其他物质聚合而形成表膜者；一般称前者为挥发干燥系涂料,后者为聚合系涂料，譬如说，虫胶漆（shellacvarnish）只是以酒精溶化虫胶,酒精蒸发后,直接干燥;但是调合油漆并不像虫胶那麽容易干燥，而是一天、两天渐渐乾化，这是由於油漆与空气中的氧化合而从表面徐徐乾燥.现在所用的涂料可依乾燥方法而大体分类如下：干燥的种类涂膜的乾燥机构涂料例挥发形成涂膜的成分为固体或半流动体，溶剂挥发后即成涂膜虫胶漆拉卡（喷漆）聚乙烯挥发性黑凡立水氧化聚合为涂膜构成要素氧化而固化的液体，不含溶剂；与空气中的氧聚合而乾燥油性涂料（不含溶剂者）聚合为不含溶剂的涂料，涂膜构成要素藉聚合而硬化乾燥多元酯挥发-氧化聚合溶剂挥发后,涂膜构成要素与空气中的氧聚合而乾燥油性凡立水调合涂料油性漆涂料防锈涂料挥发-聚合溶剂挥发后，涂膜构成要素化学性聚合而乾燥聚尿酯胺基醇酸常温形环氧树酯湿度聚合涂膜构成要素籍空氧中的湿度或所给的湿度而聚合乾燥湿度硬化聚尿酯挥发一加热聚合溶剂挥发后，涂膜藉加热而聚合乾燥三聚氰胺烘烤型酚树脂烘烤型环氧树脂烘烤型压克力树脂冷却把粉末状涂料加热熔融而赋与流动性，或把加热的被涂物浸渍於粉体涂中，结合后，冷却成涂膜聚醯胺polyutylal聚乙烯乙基纤维素聚氯化乙烯紫外线电子线以化学灯或电子枪所发生的紫外线或电子线照射涂膜而反应硬化乾燥，不需要热多元酯系聚尿酯压克力系多元酯等化合物中有不饱和基者其中,单藉挥发而乾燥的涂料极少，大部分的涂料为氧化聚合、挥发-氧化聚合、挥发-聚合、挥发-加热聚合、聚合等形态，此倾向是随着合成树脂涂料的进展而愈显着；那麽，聚合究竟是怎麽一回事？所谓的聚合是指一个个单量体（monomer）反应集合变成聚合体（polymer）,其反应大别可分类如下：1. 附加聚合聚乙烯、压克力树脂涂料属於此型，一个个单量体在某一温度或藉催化剂的作用而连接起来，只藉附加反应聚合，故称附加聚合或A聚合;此时，分子的元素间并无移动者，所以可轻易变成原来的状态；聚乙烯树脂涂料、拉卡等本身都是挥发乾燥系涂料，不过其原料的聚乙烯、硝化棉都是藉此种附加聚合而形成2. 缩合聚合单量体与单量体在反应过程中不是单纯的附加聚合，而是藉热、空气中的氧、其他形式的力发生缩浓，把水或其他简单的化合物（H20.NH3.CO2.HCL）分离而高分子化；此时，元素间产生移动，形成第三次纲状构造，一旦反应完结，则不能再度回复原来的状态.（注:高分子=分子量非常大的化合物,分子量1000以下者为低分子，1000以上者为高分子；纲状构造=分子次第缩聚合成立体的纲目状者）.这些聚合体有藉溶剂或热而溶解、熔化热可塑性者与一旦凝固就不会因热或溶剂而熔解的热硬化性者；附加聚合者大多为热可塑性，乙烯系涂料例如氯化乙烯树脂涂料，苯乙烯树脂.压克力树脂涂料等属於此型.缩合聚合者成为热硬化性者，最近新的合成树脂涂料大者属此，尿素，三聚氯胺，多元酯，酚，苯二甲酸等的涂料属此，一旦乾燥，就形成不熔不溶性的涂膜.涂料最好是干燥后就不易因热或溶剂而复原者；会受热水或酒精等侵蚀成痕者最伤脑筋，涂料也该能耐得住药品或溶剂.但是，属此型者大都为热硬化性，因而对以烘烤涂装为前提的金属涂装很是理想，但不能用於以普通温度干燥为主体的木材涂装等.因而，要把这些涂料用於木材时，须不藉加热而藉其他的化学方法干燥；聚尿酯，氨基alkyd,多元酯等的合成树脂涂料成为二液性，三液性的原因在此，它们的硬化剂（drier）有促进剂的功能.此外,最近由於化学的进步，也有的在涂料中加感光剂而吸收紫外线硬化（干燥）的光硬化性涂料，或以电子线照射涂膜而反应硬化的方法等.而且，在涂料的生产过程中也大都已有了某种程度的聚合，以溶剂溶化完成初期聚合者而成为涂料，不过，其中也有的如多元酯或聚尿酯树脂涂料之类是在涂布的涂膜中发生聚合，反应完结时涂膜干燥硬化;也有的如漆之类以漆液中所含的氧化酵素的作用形成涂膜者；酵素是一种霉，漆之所以需要适当的温度和湿度,就是为了要助长酵素的作用.除了上述者外，粉状涂料具有特殊的涂膜形成机构，其为粉末状态，藉加热而熔成涂膜，再藉加热或冷却而硬化（干燥）.第三章涂料的分类涂料的分类原本是因人而异，涂料的需要分野远大於数十年前，也有以前盛用者至今已不大如者，天然树脂涂料逐渐落后，合成树脂涂料占其主流，所以，涂料的分类为此二种乃是最自然的事涂料大致可分为称为凡立水（varnish,或称假漆,清漆）的透明者与称为珐琅（enamel或称搪瓷，瓷漆）的不透明者凡立水中无色者或近乎无色者称为Clear”,更透明者称为“neoclea”，不过，最近凡立水已为油性凡立水的代名词，一般不大使用.涂料的涂料的涂料I以天然树脂为原料以油和树脂为原料乙烯系氯化乙烯树脂醋酸乙烯树脂以纤维素为原料的涂料（醋酸乙烯共聚合体）醋酸乙烯水性乳剂以合成树脂为原料的涂料alkyd树脂系苯二甲酸树脂光硬化型多元酯树脂催化剂硬化型I|w/第四章油漆的组成油漆的主要成分为树脂和颜料，有时也含有若干稀释剂，这是为了改善涂料的刷涂性，此外,为增加涂膜的光泽和硬度、或加快乾燥性，也有的配加变性剂一诸如油性凡立水或若干alkyd树脂、树脂凡立水等,油漆的制造工程如下所示：树脂稀释剂I混和调练油调色(混和机)(滚筒调练机)f树脂颜料油性凡立水添加剂1油漆所用的颜料在涂料原料中，颜料对展色剂最为重要，它异於染料，是不溶於水、油、溶剂的微粒状物质，用为涂料的着色剂;若把颜料混合於展色剂中，则不只成为有色不透明，对涂料性质、作业性、涂膜的老化等也大有影响;因而颜料在涂料精制过程中极其重要颜料大别可分为无机颜料、有机颜料、体质颜料，其中无机颜料和有机颜料主要是练合展色剂而用为涂膜着色用;体质颜料进练合展色剂而涂着於物体，但不显出色彩，只是加入涂料乾燥膜中而形成实质体无机颜料得自无机化合物(矿物性颜料)颜料的分类有机颜料亦称沉淀(lake)颜料,是以染料把体质着色而造成体质颜料为无机颜料的一种，目的不在着色白色颜料一锌白、锌钡白、钛白、铅白黑色颜料碳黑红色颜料永红4R、甲苯胺沈淀色素红蓝色颜料绀青黄色颜料黄铅、氧化铁黄、黄土锈色颜料红壳(bengala氧化第一铁)、氧化铁除了上示的颜料外，为了增加遮蔽力，可加若干体质颜料为增量剂，增量剂通常是重晶石(barite).最近盛行的消光片物是配用硬脂酸铝、硬脂酸锌等金属