第一章 绪论

涂料,又称油漆。是某种能与基体材料很好粘结并形成完整而稳定漆膜(涂膜)的工艺材料。它有溶液状和粉末状之分。油漆的应用已有几千年的历史,中国是发明和应用油漆最早的国家。我国古代的涂装技术有着辉煌的成就。从出土文物看,早在新石器时代,人们就能利用赭石和炭黑等天然颜料彩绘陶器。到商周时代,陶瓷、器皿的花纹之精细,装饰之精美,令人惊叹。例如敦煌莫高窟莫高窟又名千佛洞,位于甘肃省河西走廊西端敦煌市东南。创建于前泰建元二年(公元366年),现存各种类型洞窟700多个。莫高窟具有珍贵的历史艺术科学价值,是中华民族的艺术瑰宝。保留了2000多尊彩塑,色彩极为丰富,是世界上现存规模最大的艺术宝库。

随着现代科学技术和社会生产的发展,需要涂料保护的产品和设备所处的环境日益复杂,如海船长年浸泡在水中,还有海洋生物附着孳长;飞机、飞船、火箭在高空、太空中要经受骤冷骤热,还要与空气产生剧烈摩擦;化学工业中的设备建筑物常受酸、碱、盐等腐蚀……所以旧式油漆已不能满足各种产品对使用环境的要求。最近几十年来,由于合成树脂的发现,为涂料业提供了大量的新型涂装材料,这不仅使涂料工业摆脱了依靠天然产物为原料的状况,而且使涂料的品种、产量、性能都得到迅速的发展与提高。又由于社会对涂料的生产及施工过程有“绿色、环保”的要求,因此,近年来环境保护型涂料的生产和应用比例迅速提高。

书本上一般称油漆为“有机涂料”。本书通称“油漆”或“涂料”。

涂料是由多种物质配制和加工而成的。涂料的组成见图1-1。

图1-1 涂料的组成

第一节 主要成膜物质

涂料的主要成膜物质又称胶粘剂或基料,它包括油料和树脂两大类。它的作用是将其他组分粘结成整体,并能附着在被涂物体表面并形成牢固的保护膜。油料主要指植物油,也有用动物油、矿物油的。油料又分为干性油、半干性油、不干性油。

凡7天左右可自然干结成膜的,称为干性油,如桐油、亚麻仁油、玉米油、茶油、花生油等。凡15天左右可以自然干结成膜的称为半干性油,如豆油、棉油,一般指25℃,湿度小于90%,下同。永久不干,不能结成膜的属于不干性油。这类油脂以动物油居多,如猪油、牛油、羊油等。植物油中的蓖麻油、椰子油也属于不干性油。矿物油的主要品种是煤焦油。

涂料用的树脂,可分为天然树脂、人造树脂、合成树脂三类。松香、虫胶、沥青等属于天然树脂。人造树脂包括合成橡胶、纤维素衍生物(如硝酸纤维酯等)。合成树脂在涂料品种上占的比重较大,常见的有环氧树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、氨基树脂、聚氨酯等。

第二节 次要成膜物质

次要成膜物质主要指颜料。颜料是指具有各种色彩的粉末状或溶液状物质。它虽然不能离开主要成膜物质而单独构成涂膜,但它仍然是构成涂料的一种重要物质。它在涂料中不仅能使漆膜呈献丰富的色彩,遮盖被涂物底层,而且能改善涂层性能,从而增进涂膜的耐候性和保护作用。

颜料具有着色力。着色力是指某一颜料与另一种颜料混合后形成颜色强弱的能力。

颜料具有遮盖力。遮盖力是指含有某种颜料的涂膜遮盖被涂物的能力。在选择颜料时,还应考虑它的耐光性和耐候性、粉化速度、耐热性及耐酸碱性能等。

颜料的品种很多。

按化学组成分类:有机颜料、无机颜料;

按来源分类:天然颜料、人造颜料;

按作用分类:着色颜料、防锈颜料、体质颜料。

着色颜料的作用是上色和遮盖物面,如红、黄、蓝、白、黑等。防锈颜料的作用是防止金属锈蚀,如红丹粉、锌铬黄、氧化铁红、铝粉等。体质颜料,又称填充颜料,它起到增强漆膜厚度,加强漆膜稠密度,提高漆膜耐磨性等作用。如硫酸钡、滑石粉、石墨粉、石英粉等。

第三节 辅助成膜物质

辅助成膜物质,它不能单独构成涂膜或它不是构成涂膜的主体,并且在使用量上也很少,但对涂料成膜过程及涂层质量有很大影响。辅助成膜物质含辅助材料和溶剂两大类。

一、辅助材料

涂料中的辅助材料较多,这里仅介绍催干剂、增塑剂、防霉剂。

催干剂是用来缩短涂膜干燥时间的物质,应用比较普遍的是钴、锰、铅、锌等金属的粉末状物质。必须注意,成品涂料在生产过程中已经按比例加入催干剂、防霉剂等辅助材料,在使用过程中不能随意添加催干剂等辅助材料,若必须添加,须根据涂料中该种辅助材料的差额,或根据季节天气状况适量添加,不可过量。

增塑剂。能使涂膜增强弹性或延伸性的一类物质。常用的增塑剂有:蓖麻油(经氧化)、豆油(经环氧或醇化),还有苯二甲酸酯类,磷酸酯类。

防霉剂。一般涂料用于湿热地区,容易长霉,对涂料的保质期影响很大,为了防止霉菌的生成或增多,必须加入防霉剂。常用的防霉剂有:氧化锌、偏硼酸钡、五氯酚等。

二、溶剂

辅助成膜物质的另一大类是溶剂。溶剂不能简单理解为稀释剂。涂料所用的溶剂和稀释剂是既有联系又有区别的,但有些涂料的溶剂和稀释剂又是通用的。例如油性调和漆、溶剂和稀释剂都是松香水或松节油。溶剂在涂料中属于能挥发的成分,因此又称为“挥发分”,而辅助材料、颜料、树脂、油料在涂料中属于固体状态的成分,因此称为“固体分”。

溶剂不仅具有“挥发”的特性,更重要的是具有溶解和稀释油料或树脂的功能,它在涂料中占有很大比重,虽然涂膜干结后溶剂并不存留其中,但它的质量和数量会直接影响到施工质量。

必须指出,有机溶剂、稀释剂、助溶剂等都是易燃易爆物质,它们有闪点、燃点、爆炸极限的环境规定。

闪点。当空气中某种溶剂的挥发浓度达到一定的量,同时环境温度达到某一数值,这时若遇火源,空气中就会有火花“闪现”,但随即熄灭,这个温度称为闪点。闪点虽然不是燃烧点,但它十分危险,所以,在日常工作时,应把环境温度、溶剂在空气中的浓度控制在安全范围之内。特别是不能有火源靠近有溶剂的施工场所。关于涂装的安全施工问题,后边还会谈到。

部分溶剂的闪点和燃点,见表1-1。

表1-1 部分溶剂的闪点和燃点

各类溶剂在空气中的最大容许量国家有规定,见表1-2。

表1-2 部分溶剂的最大容许浓度及爆炸极限