第七章环保型涂料.pptVIP

第七章 环 保 型 涂 料 传统涂料无论在制造过程或施工应用过程中均有大量的有毒有害废气、废水的排放，对环境、大气以及水资源造成污染。 特别是溶剂型涂料，施工中有50%以上的挥发有机化合物（VOC）排放到大气中，造成第二次污染。 不排放挥发性有机物或排放量严格限制在规定指标以下的涂料称为环保涂料，或绿色涂料。 发展涂料工业的4E原则：经济（Economy），效率（Efficiency）、生态（Ecology）和能源（Energy）。 现在世界各国都在致力于使传统涂料向符合环保要求的省资源，省能源、低污染的现代涂料转化，大力发展包括高固分涂料、水性涂料、粉末涂料和辐射固化涂料等新型涂料和新的涂装工艺。 第一节 高固体分涂料 即固体分含量特别高的溶剂型涂料，在涂装时溶剂的排放量大大减少，已成为涂料发展的重要方向。目前认为高固体分涂料的固体分质量比应不小于72%。 一、高固体分涂料与其它低污染涂料品种相比有它的优点： 1、涂料生产工艺和设备、涂装施工工艺和设备、检测评价的仪器都与传统的溶剂型相同，发展高固体分涂料既可减少VOC的挥发量又不需要增加设备投资。达到节省资源，减少污染的目的。 2、一次涂装的膜厚是传统涂料的1~4倍，可减少施工次数。 3、几乎所有品种如醇酸（聚酯）、氨基、烯类（含丙烯酸类）、环氧、聚氨酯等都可相应地发展成高固体分涂料。 4、漆膜能保持高耐久性、高装饰性；能适应各种工业如航空航天、海洋事业与国防高新技术发展的需要。 高固体分涂料主要在工业涂料中发展和应用。如要求较高的轿车面漆和中涂层漆，高固体分涂料占的比例较大。 美国已有90%的汽车中层漆是高固体分涂料 目前国外高固体分涂料的研究开发重点是低温或常温固化型和官能团反应型快固化且耐酸碱、耐擦伤好的高固体分涂料。 涂料必须满足生产与施工流动性要求，如喷涂粘度15~20s，刷涂粘度60~90s（涂-4杯，25℃），传统溶剂型涂料必须使用有机溶剂来调整粘度。 提高涂料的固含量不仅要解决粘度高的问题，且要同时保证漆膜性能和涂料应用性能达到更高的水平，这是一个十分复杂的问题。 图3-1是研究开发高固体分涂料的一般途径。 1、降低成膜物的分子量及分子量分布系数 高固体分涂料采用分子量分布很窄的低分子量聚合物，且要保证每个低聚物分子具有两个以上的活性基团，以便交联固化，并达到预期的分子量。 在获得高固含量的同时，涂料粘度不能太大，见图3-2、图18.1。 （1）严格控制聚合的工艺条件 高固体分的聚酯、环氧树脂、聚氨酯都可通过缩聚反应得到。 缩聚反应可通过两种官能基的比例来控制分子量和末端官能基。 反应的结果可导致两个末端均为活性基团。 用二步法或分步法并严格控制反应条件、配比、加料方式可得到窄分布的低分子量的聚合物。 丙烯酸树脂通过自由基聚合来制备高固体分的低聚物。但比缩聚反应制聚酯低聚物要困难得多。 聚合物的分子量主要靠引发剂浓度和链转移剂浓度来调节，控制也比较困难。 选择合适的引发剂和链转移剂（包括溶剂）； 聚合反应中尽可能保持反应条件（包括单体浓度、引发剂浓度、聚合温度等）的一致； 反应过程中连续或分批加料是取得低分子量和官能基分布均一的重要手段。 （2）选择合适的引发剂 偶氮二异丁腈分解时生成丁腈自由基，较稳定，不易进行夺H反应，因此用它为引发剂时，可得到分子量分布窄的聚合物。 链转移剂不仅可调节分子量，且通过链转移剂可引入反应性官能团。 如使用2-巯基乙醇可引入羟基；使用2-巯基丙酸可引入羧基，羧基可进一步与体系中的羧酸缩水甘油酯反应得到羟基。 链转移剂是通过链自由基的转移来调节分子量,并使分子量分布趋于狭窄，在合成高固体分丙烯酸树脂中作用重要，见图3-14和表3-12。 从表3-12可见，链转移剂用量对降低分子量和分子量分布系数明显。随其用量增加，分子量分布系数从1.9降至1.4，树脂粘度也随着明显降低。 丙烯酸共聚树脂溶液在相同的固体含量时，其Tg越低，溶液的粘度也越低。 聚合物的Tg大小取决于组成聚合物的单体本身结构和聚合物的聚合度。 共聚物的聚合度增大，其Tg提高。 单体本身结构不同，形成的聚合物的Tg也不同。 单体组成相同而相对比例不同，形成相同分子量的共聚物，其Tg不同。在相同的固体分下， Tg高者粘度大。 共聚物不同Tg时的粘度与固体分关系如图3-15所示（苯乙烯、丙烯酸乙酯和丙烯酸-2-乙基己酯的配比分别为65：22.5:12.5；42.5:45:12.5；22.5:65:12.5)。 从图3-15可见，曲线1的Tg最高，其等浓度的溶液粘度明显高于曲线2、3。 降低Tg，能明显降低粘度。这是提高相等粘度下涂料固体分的有效办法。 一般控制合适的Tg ，可提高固体分10%左右。 2、选择合适的溶剂 由于高固体分涂