有机硅涂料 低表面能涂料
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根据有机硅高分子本身就具备了低表面能、粘度低的特点,只是在制备过程中更能适合实际的应用并加以改性。改性后的有机硅树脂的适用范围更宽更好,从发展趋势上已得到证明。
以上摘自《涂料工艺》(居滋善。化学工业出版社。ISBN7-5025-1434-1/TQ.786)“第三章有机硅涂料”的一部分:如果你能借到这本书也许对你有更大的帮助;
制备有机硅树脂,一般多用两种或两种以上的单位进行水解,原料在下面文章给出了。各种单体共水解进,即使配方一样,由于控制的水解条件不同,水解后中间产物的组分和环体生成量常常相差很大。水解时各有关因素的影响:
1、水解介质PH值的影响
(1)酸性介质;(2)中性介质;(3)碱性介质;
2、水解介质中水量的影响:水解时采用低于和氯硅烷反应需要量的水量,形成逐步水解及缩聚反应,限制了环体生成。过量水水解,情况相反。
3、在水解介质中加入溶剂的影响
4、水解中设备搅拌快慢的影响
5、水解时温度的影响;水解时温度较高,组分分子运动剧烈,彼此碰撞的机会增多,有利于共缩聚体的生长,温度低,则反之。
配方制定有关因素:根据不同的树脂类型,这个因素有所不同,有:
(1)烃基平均取代程度(D.S.);(2)平均质量%(包括SiOx,苯基,甲基),经过很多的化学家细致研究的经验,有一个数据范围;
改性树脂:具有两种树脂的优点,弥补了有机硅树脂的缺点,使之更适合于涂料应用的需要。一般用有机硅改性的有机树脂有:醇酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂,丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂等;
改性的两种方法:冷拼法(物理法);化学法;
有机硅涂料研究的进展
有机硅是第一个获得广泛应用的元素有机高分子化合物,因其独特的化学结构而具有优异的性能,广泛应用于国民经济的各个领域,在涂料工业中亦占有相当重要的地位。有机硅涂料是以有机硅聚合物或有机硅改性聚合物为主要成膜物质的涂料,它具有优良的耐热耐寒、电绝缘、耐电晕、耐辐射、耐潮湿和僧水、耐候、耐沾污及耐化学腐蚀等性能,近年来在产品性能改进及应用方面都得到了迅速发展。
1 硅树脂涂料 以有机硅树脂为成膜物质制成的涂料主要有耐热耐候有机硅防腐涂料、耐搔抓的透明有机硅涂料、脱模和防潮涂料及耐辐射涂料等品种。
涂料用有机硅树脂一般以甲基三氯硅烷(CH3 SiCl3)、二甲基二氯硅烷[(CH3)2SiCl2]、苯基三氯硅烷(C6H5SiCL3)、二苯基二氯硅烷[(C6H5)2SiCl2]及甲基苯基二氯硅烷〔CHO(C6H5) SiCl2」等为原料进行水解缩聚而制得。单体结构、官能团数目与比例对涂层性能的影响很。硅原子上连接的有机基团种类对树脂的性能也有影响,不同的有机基团可使有机硅树脂表现出不同的性能。例如,当有机基团为甲基时,可赋予有机硅树脂热稳定性、脱模性、憎水性、耐电弧性;为苯基时,赋予有机硅树脂氧化稳定性,在一定范围内可破坏高聚物的结晶性;
为乙烯基时,可改善有机硅树脂的固化特性,并带来偶联性;为苯基乙基时,可改善有机硅树脂与有机物的共混性。在硅氧烷主链引入了基,可增加其与醇酸树脂、聚酯树脂等的相容性;引入亚苯基、二苯醚亚基、联苯亚基等芳亚基及硅碳硼高聚物时,耐辐射性强、耐温可达300~500℃;主链结构为Si-N键的有机硅高聚物,其热稳定性在400℃以上。在实际应用中,可根据需要选用不同的有机硅单体,在有机硅树脂中引人不同的有机基团。
晨光化工研究院采用粘度为20~40mPa·s的羟基硅油、(CH3)2SiCl2及甲基三乙氧基硅烷为原料,控制nR/nsi等于1.3~1.4,(CH3)2SiCl2与羟基硅油的质量比为7O:3O,并采用滴加水的方式于50℃共水解1h,得到具有良好硬度和弹性的甲基硅树脂,可用于制备金属膜电阻器的阻燃涂料。中科院化学所以CH3SiCl3为主要原料,以丙酮和二甲苯为溶剂,合成了摩尔质量分布窄的可溶性梯形聚甲基硅树脂,采用该树脂与一定量的铝粉、室温硫化硅橡胶配制成的高温防腐涂料,经250℃老化1000 h,其柔韧性、耐油性和耐腐蚀性等均良好。合肥工业大学用四官能团的硅酸酯与三官能团的烷基硅氧烷,通过严格控制共水解反应,制得兼有硅酸盐和有机硅聚合物特性的基料,该基料与颜填料及其它辅助材料按一定比例配合可制成有机硅耐热涂料。
2 改性有机硅树脂涂料 尽管有机硅树脂具有许多优异性能,但也存在一些问题:一般需高温(150~200℃)固化,固化时间长,大面积施工不方便;对基材的附着力差,耐有机溶剂性差,温度较高时漆膜的机械强度不好,价格较贵等。为克服这些缺点,常用有机硅树脂对有机树脂进行改性。改性有机硅树脂通常兼具两种树脂的优点,可弥补两种树脂在性能上的某些不足,从而提高性能、拓展应用领域。改性方法有物理共混和化学改性两种,化学改性的效果一般比物理共混改性好。化学改性主要是在聚硅氧烷链的末端或侧链上引人活性基团,再与其它高分子反应生成嵌段、接校或互穿网络共聚物,从而获得新的性能。在涂料工业中,用有机硅改性的有机树脂主要有醇酸树脂。丙烯酸树脂、环氧树脂等。
2.1 有机硅改性醇酸树脂涂料
有机硅改性醇酸树脂涂料既保留有醇酸树脂漆室温固化和涂膜物理、机械性能好的优点,又具有有机硅树脂耐热、耐紫外线老化及耐水性好的特点,是一种综合性能优良的涂料。最早的改性方法是将有机硅树脂直接加到反应达到终点的醇酸树脂反应釜中即可;通过这样简单的混合,醇酸树脂的室外耐候性大大改进。另一种改性方法是制备反应性的有机硅低聚物,用以和醇酸树脂上的自由羟基进行反应;也可将有机硅低聚物作为多元醇与醇酸树脂进行共缩聚。通过化学反应改性的醇酸树脂耐候性更好。湖南大学用醇解法制成的羟基封端醇酸预聚体与以水解法或异官能团法制成的有机硅预聚体进行缩聚反应合成出(A一B)n型结构的有机硅-醇酸嵌段共聚物,并以该嵌段共聚物为基料制成清漆;该清漆综合性能优良,既具有醇酸树脂清漆的室温固化、漆膜柔韧性、冲击强度和附着力好的优点,又大大提高了耐热、耐大气老化和抗水介质腐蚀等性能。
2.2 有机硅改性丙烯酸树脂涂料
有机硅改性丙烯酸树脂涂料具有优良的耐候性。保光保色性,不易粉化,光泽好;大量用于金属板材的预涂装、机器设备的涂装及建筑物内外墙的耐候装饰与装修。有机硅改性丙烯酸树脂有溶剂型和乳液型两类,其中硅丙乳胶涂料具有优良的耐候性、耐沾污性、耐化学药品性能,是一种环保型绿色涂料。湖北大学采用水溶性自由基引发剂,以含氢硅油与丙烯酸丁酯为原料,通过乳液聚合方法合成了性能优异的有机硅/丙烯酸酯乳液;该乳液具有很好的耐酸碱。耐高低温及耐电解质稳定性,用其配成的涂料具有很好的耐候性和耐沾污性能。济南化工研究所以丙烯酸酯类单体、D4和乙烯基七甲基环四硅氧烷为原料,通过加人一定量的接枝剂,采用一次投料法合成了稳定的聚丙烯酸酯一聚硅氧烷复合乳液。四川省建材工业科学研究院通过预乳化工艺,采用活性硅油与丙烯酸酯类单体进行乳液共聚,得到有机硅改性丙烯酸乳液,用该乳液配制的涂料涂层耐沾污性好,综合性能优异。
复旦大学采用含乙烯基官能团的有机硅单体与甲基丙烯酸酯、丙烯酸酯、丙烯酸羟基酯等单体通过种子乳液聚合,得到了稳定的性能优异的有机硅改性丙烯酸酯乳液。浙江大学采用有机硅单体对丙烯酸树脂进行改性,制得硅丙乳胶涂料。重庆大学合成了聚有机硅氧烷一聚丙烯酸酯互穿网络涂料,该涂料具有无色透明、硬度高、附着力强、耐酸沉降、耐热老化性及透水性好等优点,可用作摩岩石刻防风化材料。
hh上海市建筑科学研究院开发的有机硅丙烯酸树脂适合于配制耐候性达15年以上的高耐候性涂料。合肥工业大学用正硅酸乙酯部分水解缩聚而得的聚硅氧烷与带羟基的丙烯酸树脂反应制得有机硅接枝改性丙烯酸树脂;该树脂在耐酸碱、耐盐、耐溶剂性能及冲击强度等方面较纯聚硅氧烷有明显改善,且在耐高温性方面较丙烯酸树脂明显提高。江苏省建筑材料研究设计院在丙烯酸树脂的合成中引入一定量的有机硅官能团,制得了溶剂型高耐候性有机硅改性丙烯酸树脂涂料。中科院兰州化学物理研究所用羟基封端的聚二甲基硅氧烷,在偶氮二异丁腈的作用下,与甲基丙烯酸(酯)类单体进行溶液共聚,得到硅橡胶改性丙烯酸树脂,该树脂具有很好的耐热性。
2.3 有机硅改性环氧树脂涂料
用有机硅对环氧树脂进行改性,既可降低环氧树脂内应力,又能增加环氧树脂韧性、提高其耐热性。中科院化学所用聚二甲基硅氧烷改性邻甲酚酚醛环氧树脂,使其内应力大幅度降低,抗开裂指数大为提高。武汉材料保护研究所采用环氧树脂与混容性好的反应性有机硅低聚物缩聚,所制得的有机硅改性环氧树脂兼具环氧树脂和有机硅树脂的优点,不仅提高了耐热性,而且具有良好的防腐性。2.4
有机硅改性苯丙乳液涂料 用有机硅乳液对苯丙乳液进行改性,可明显提高其耐候性、保光性、弹性和耐久性等。上海工程技术大学采用接枝共聚反应合成的有机硅改性苯丙乳液兼具有机硅和丙烯酸树脂的优良性能,涂膜弹性好,其断裂伸长率明显高于苯丙乳液涂膜。上海交通科技大学在苯乙烯-丙烯酸乳液聚合过程中加入一定量的有机硅氧烷进行共聚,制得有机硅改性苯丙乳液建筑涂料,该涂料具有较好的耐水性、耐洗刷性和耐久性。
2.5 有机硅改性其它树脂涂料
有机硅改性的聚氨酯涂料广泛用于飞机蒙皮、大型储罐表面、建筑屋面和文物的保护。中科院兰州化学物理研究所用羟基封端的聚二甲基硅氧烷与醇解蓖麻油改性聚氨酯预聚体进行共混改性,共混物的的固化速度得到改进,成膜后的附着力、硬度、耐热性也得到提高。该所还以有机硅改性漆酚树脂为基料,制得具有耐沸水及抗水蒸气渗透性的涂料,可长期用于设备的防腐。上海建筑科学研究院采用环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂共聚时在主链中引人特殊的亲水官能团制成水溶性环氧硅丙树脂,该树脂具有优异的物理机械性能,并有较好的耐老化。抗紫外线及防腐性能;用该树脂制成的涂料基本无毒、施工简便,涂膜综合性能好,并具有较好的装饰效果。晨光化工研究院采用苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯睛与有机硅进行共聚,研制出一种电子器件浸渍料。
3 有机硅增硬耐磨涂料
学有机硅增硬涂料一般以硅溶胶作为Q链节组分,硅官能性磋烷或碳官能性硅烷作为T链 节组分,在水、醇及酸催化剂存在下经水解及部分缩聚反应得到含硅羟基的TQ型硅树脂预聚物溶液。通过调整原料RSi(OR′)3的品种及与硅溶胶的配比、添加剂的品种、溶剂等可以制成各种性能的增硬耐磨涂料。有机硅增硬涂料的粘度通常为4~25 m Pa·s,固含量20%~30%。将其涂布在基材表面后,残存的硅羟基在加热条件下缩合形成网状结构的增硬耐磨层。
有机硅增硬耐磨涂料在耐磨性与耐候性方面均优于紫外线固化丙烯酸树脂类增硬涂料。经有机硅增硬涂料处理的透明塑料已广泛用作眼镜片、汽车车前灯罩、仪表刻度板、光盘及特殊建筑用窗玻璃等。
4 结束语
随着新材料的深入研究、开发和改进,有机硅涂料的性能亦将更加优异,以满足不同行业或领域的不同需求。随着人们生活水平的改善和对居室及建筑物美化要求的提高,有机硅涂料以其优异的耐候性和耐沾污性能在建筑物的装饰装修方面有着广阔的应用前景;并且,随着人们环保意识的增强,有机硅涂料将朝着无污染、绿色环保型方向发展。
我来给你讲些好理解但是有专业的。
1、表面能就是这个物体从摊开,或者变大表面积需要的能量。比如说,水摊开表面积变大,水银摊开表面积变大,这都是需要能量的,要不然他不自动不摊开。就是面积变大要吸收能量,面积变小,放出能量。好理解吧。
2、除了液体有表面能之外呢,固体也有的。比如玻璃,水滴在玻璃上,水若是摊开,水的界面就变大了,但是玻璃的界面就变小了呀。玻璃变小,放出能量,A,水变大,吸收能量,B。比较A-B是否大于零,也就是AB谁大些。若A-B是大于零则自动发生,也就是水会在玻璃自动摊开。(其实也要考虑气体界面,你知道原理就行了)
3、固体与液体:简单记住:表面能固减去液,大于零,则摊开,反之则成滴。水是72左右,玻璃在250左右,所以会摊开。把水银滴在玻璃上,水银是480,玻璃250左右,所以摊不开,成滴了。
4、液体与液体之间也是一样,蜡类(非极性的油啊,脂肪啊,蜡什么的)的表面能小,极性的水啊什么的表面能大,大小差太远,就不互溶了会分层,想要往互溶方向走,那就想办法把水的表面能拉下来,方法就是添加洗衣粉之类的表面活性剂。但是往往接近了也是能得到乳液。液液之间,可以查考HLB值,这是个其实就是个油水度。评估谁更油一些,谁更水一些。也可以用表面能解释,但是很费口水。
目前防污涂料发展的主要类型:①不含有机锡的自抛光防污涂料;②无锡的磨蚀型防污涂料;③无毒防污
涂料
(
低表面能涂料、生物防污涂料
)
;④导电防污涂料。其中以不含有机锡的低毒或无毒防污涂料为
主要研究和开发目标,以无锡自抛光或磨蚀性防污涂料产品的开发最快。无锡自抛光防污涂料具有长效防
污和降阻节能的特点,同时符合环境保护要求,无论在经济
上还是在军事上均具有十分重要的现实意义
。
低表面能防污涂料俗称“不粘”涂料。它利用涂料表面具有低表面能的物理性能使海生物难于附着或者即
使附着其黏结力也很小,在船舶低速航行时,受到海水剪切力作用很容易被清除。现有的低表面能防污涂
料主要以有机硅、有机氟树脂为基体树脂,利用有机
硅、有机氟的低表面能特性而制成的。此类防污涂
料已开始实际应用,防污期效最长可达
5
a
。
生物防污涂料用天然防污剂是利用生物技术从多
种海洋动植物和陆地植物中提取的天然防止海生物污
损
的物质,主要有大叶藻类防污剂、苦动栋树防污剂、酰化丹叶大黄素贻贝防污剂、辣根防污剂、海绵脂肪
酸防污剂、含有分解蛋白酶的防污剂等。仿生防污涂料利用的是仿生学原理。主要有
2
个方向:①提取海洋中的天然活性物质作为防污剂;②模拟大型海洋动物的表皮结构来实现防污。生物技术是一个高产出产业,利用生物技术生产制作上述各类防污剂,对人体、环境和海生物无害,开发这一领域将会产生巨大的社会效
益和经济效益。
导电防污涂料是在船体外壳表面涂上数层导电涂料,当微小直流电通人涂覆有导电涂料的表面时,会使海水电解产生次氯酸钠,达到防止海生物附着于船壳
表面的目的。
低
VOC
防污涂料的实现途径通常有
3
种:①水性防污涂料;②粉末防污涂料;③高固含量防污涂料。目前,国内外对低
VOC
防污涂料的研究和开发见诸报道的也只是在水性防污涂料方面取得的成果
。
海洋防污涂料是海洋涂料中最重要的品种之一,
直接对船主的利益和海洋环境产生影响,所以研究人员和涂料供应商努力开发更为环保、性能更好、更具有竞争力的海洋防污涂料。
防污技术还包括电化学防污方法、控制腐蚀微生物的新方法——电化学杀菌和外加电位防污法。
天津市外星化工涂料有限公司生产的奇锐牌防污漆就很不错,你可以和他们联系下。
厌水膜也称憎水膜、厌水塑料膜,是通过特定的技术将透明厌水材料铺设在材料表面,使该材料表面呈现厌水性。当水滴落在其表面时会迅速滚落,不留痕迹。
简单理解就是一种疏水材料。
举个常见的例子:荷叶上的水珠只能滚来滚去,而沙滩上的沙子却能被水打湿。
疏水性涂料:
表面疏水技术是一门广博精深和具有较高实用价值的基础技术,在人们日常生活中有着广泛的应用。通过设计不同结构、化学和物理特征的涂料,能够提供固体材料新的附加功能。
特别是现代工业对疏水涂料的快速增长的需求,给功能化的疏水涂料于勃勃生机。超疏水涂层正是在此基础上发展而来的新型表面技术。
疏水涂料常指涂膜在光滑表面上的静态水接触角θ大于90°的一类低表面能涂料,而超疏水涂料是一种具有特殊表面性质的新型涂料,是指固体涂膜的水接触角大于150°并且常指水接触角滞后小于5°。
具有防水、防雾、防雪、防污染、抗粘连、抗氧化、防腐蚀和自清洁以及防止电流传导等重要特点,在科学研究和生产、生活等诸多领域中有极为广泛的应用前景。
目前防污涂料发展的主要类型:①不含有机锡的自抛光防污涂料;②无锡的磨蚀型防污涂料;③无毒防污涂料 ( 低表面能涂料、生物防污涂料 ) ;④导电防污涂料。其中以不含有机锡的低毒或无毒防污涂料为主要研究和开发目标,以无锡自抛光或磨蚀性防污涂料产品的开发最快。无锡自抛光防污涂料具有长效防污和降阻节能的特点,同时符合环境保护要求,无论在经济 上还是在军事上均具有十分重要的现实意义。
低表面能防污涂料俗称“不粘”涂料。它利用涂料表面具有低表面能的物理性能使海生物难于附着或者即使附着其黏结力也很小,在船舶低速航行时,受到海水剪切力作用很容易被清除。现有的低表面能防污涂 料主要以有机硅、有机氟树脂为基体树脂,利用有机 硅、有机氟的低表面能特性而制成的。此类防污涂料已开始实际应用,防污期效最长可达 5 a 。
生物防污涂料用天然防污剂是利用生物技术从多 种海洋动植物和陆地植物中提取的天然防止海生物污 损的物质,主要有大叶藻类防污剂、苦动栋树防污剂、酰化丹叶大黄素贻贝防污剂、辣根防污剂、海绵脂肪酸防污剂、含有分解蛋白酶的防污剂等。仿生防污涂料利用的是仿生学原理。主要有 2 个方向:①提取海洋中的天然活性物质作为防污剂;②模拟大型海洋动物的表皮结构来实现防污。生物技术是一个高产出产业,利用生物技术生产制作上述各类防污剂,对人体、环境和海生物无害,开发这一领域将会产生巨大的社会效 益和经济效益。
导电防污涂料是在船体外壳表面涂上数层导电涂料,当微小直流电通人涂覆有导电涂料的表面时,会使海水电解产生次氯酸钠,达到防止海生物附着于船壳 表面的目的。 低 VOC 防污涂料的实现途径通常有 3 种:①水性防污涂料;②粉末防污涂料;③高固含量防污涂料。目前,国内外对低 VOC 防污涂料的研究和开发见诸报道的也只是在水性防污涂料方面取得的成果 。
海洋防污涂料是海洋涂料中最重要的品种之一, 直接对船主的利益和海洋环境产生影响,所以研究人员和涂料供应商努力开发更为环保、性能更好、更具有竞争力的海洋防污涂料。
防污技术还包括电化学防污方法、控制腐蚀微生物的新方法——电化学杀菌 和外加电位防污法。
2 . 2 船体防锈涂料
目前船底防锈涂料的品种大体可分成 3 大类:①传统的沥青系和油性系;② 以环氧、乙烯、环氧沥青、乙烯沥青和氯化橡胶树脂为主体的高性能船底防锈涂料;③新型高性能船底防锈涂料,主要包括改性环氧、玻璃鳞片涂料、氟树脂涂料等。
2 . 3 舰船用特种功能涂料
舰船特种涂层材料是舰船装备不可缺少的组成部分。它涉及的领域包括:耐高温、隔热、防火、吸声阻尼、吸波、光学伪装等,主要有舰用雷达吸波隐身涂料、吸收声纳波涂料、红外隐身涂料、抗热辐射涂料、飞行甲板防滑涂料、耐高温涂料等,尽管用量不大,但是舰船不可缺少和替代的配套材料,而且随着武器装备现代化进程的加快,特种涂层材料在舰船各部位所起的 作用越来越大。
3 吸波涂料
吸波涂料是能够吸收投射到它表面的电磁波能量,并通过材料的损耗转变成热能的一类材料。吸波涂料主要由吸收剂和黏结剂组成。其中含有特定电磁参数的吸收剂是吸波涂料的关键所在,决定了吸波涂料的吸波性能;黏结剂是涂料的成膜物质,是使涂层牢 固黏附于被涂物表面并形成连续膜的主要物质。吸波 涂料一般根据吸收剂不同可分为以下几类:铁氧体吸波涂料、羰基铁吸波涂料、金属超细粉末或金属氧化物磁性超细粉末吸波涂料、陶瓷吸波涂料、纳米吸波涂料、放射性同位素吸波涂料、导电高分子吸波涂料、视黄基席夫碱盐类吸波涂料、手征性吸波涂料、掺杂高损物吸波涂料、稀土元素吸波涂料。
研究高性能、宽频带吸波涂料以展宽有效频带、实现多频谱隐身效果为吸波涂料未来发展的主要方向。同时,研究各种新的吸收剂,探讨新的吸波机理,以满足吸波涂层所追求的“薄、轻、宽、强”的目标 。
吸波涂料是军事上的主要隐形材料之一,在民用 产品上的应用也相当广泛,如人体安全防护、微波暗室消除设备和通讯及导航系统的电磁干扰、安全信息保密、改善整机性能、提高信噪比、电磁兼容,以及波导或同轴吸收元件、广播电视发射台的电磁辐射防护、工业 科学和医疗设备电磁辐射防护、日常生活用品微波炉、 手机的电磁辐射防护等许多方面。 [Page]
4 纳米隐身涂料
隐身涂料是固定覆盖在武器系统结构上的隐身材料,按其功能可分为雷达隐身涂料、红外隐身涂料、可见光隐身涂料、激光隐身涂料、声纳隐身涂料和多功能隐身涂料等。纳米涂料一般都是由纳米材料与有机涂料复合而成的,更科学地讲应称作纳米复合涂料。经过几十年的发展,隐身涂料作为隐身技术的关键技术之一,已不仅仅用于飞航导弹等飞行器上,最新的发展是几个主要工业化国家和军事强国已开始将隐身涂料技术应用于海军舰艇、隐身装甲车、隐身水雷、隐身火炮、隐身坦克、隐身车辆、隐身雷达、隐身通讯系统、隐身工程、隐身工事、隐身机器人、隐身作战服和红外隐身照明弹等技术装备上。
纳米材料在舰船涂料中应用的领域有:①吸收雷达波涂层。②舰船红外隐身涂层:纳米氧化铝、氧化铁、氧化硅和氧化钛的复合粉体与高分子纤维结合对中红外光波段有很强的吸收性能,这种复合体对该波段的红外探测器有很好的屏蔽作用,既具有优良的吸收雷达波的特性,又有良好的吸收和耗散红外线的性能,具有明显的隐身功能。③潜艇伪装涂料:潜艇伪装涂料的技术关键是涂料的湿反射率和耐老化性。应用纳米级的深色颜料,是降低伪装涂料的湿反射率和提高耐老化性的有效途径之一。④超耐候的船壳漆:纳米二氧化钛具有吸收紫外线的性能,可提高涂料的耐老化性。它们都可以作为今后主要发展的添加剂之 一 一。⑤船舶舱室内抗霉涂料:纳米二氧化钛、纳米氧化锌等纳米材料可作为对人体无毒、抗菌范围广、热稳定性优良的抗菌剂。可以利用纳米材料的抗菌作用,制备舱室内的新型高效防菌防霉材料和涂料。⑥新型高效船底防污涂料:采用纳米级防污剂,如纳米氧化亚铜、纳米氧化锌等,或者采用微胶囊技术可能是一个有效的途径。⑦船舶阻燃材料和涂料:某些纳米微粒具有阻燃功能,如纳米氧化锌可以作为阻燃剂添加到船舶舱室内装饰材料中或配制成阻燃涂料,提高船舶非金属装饰材料和阻燃涂料的防火性。
5 汽车涂料
汽车涂料包括汽车在制造与维修中使用的涂料,主要品种有汽车底漆、汽车面漆、罩光清漆、汽车中间涂料和汽车修补漆等。汽车涂料已经成为一种专用涂料。在汽车工业发达国家,汽车涂料的产量占涂料 总产量的 20 %左右。
5 . 1 底漆
世界各国汽车底漆绝大部分使用阴极电泳漆,阴极电泳漆今后的发展方向是高耐久性、高泳透力、低颜料含量、低 VOC 、低气味、低发烟、无重金属、少 CO2 产生量、质轻、节能等。无铅阴极电泳涂料、低温固化型电泳涂料等在欧美和日本也已有应用。
5 . 2 中涂漆
腻子、二道底漆和封闭漆都是配套涂层的中问层, 即中涂漆。中涂漆和面漆开发的重点为水性涂料、粉 末涂料和高固体分涂料。
5 . 3 面漆
汽车用面漆在整个涂层体系中发挥着主要的装饰和保护作用,决定了涂层的耐久性能和外观。目前一些西方发达国家的新建汽车涂装线上,已采用了水性汽车面漆,国内基本上还主要使用溶剂型面漆。汽车面漆的主要品种是磁漆,一般具有鲜艳的色彩、较好的 机械性能和耐候性。
5 . 4 金属闪光底色漆
所谓金属闪光底色漆就是作为中涂层和罩光清漆 层之间的涂层所用的涂料。它的主要功能是着色、遮 盖和装饰作用。金属闪光底色漆之所以具有这种特殊 的装饰效果,是因为该涂料中加入了金属铝粉或珠光 粉等效应颜料。
5 . 5 塑料涂料
汽车塑料涂料与其他金属部件用涂料相似,也分为底漆、底色漆、清漆或面漆。
5 . 6 阻尼涂料
最近几年来,汽车阻尼涂料一般采用以聚氯乙烯 树脂 ( 即 PVC) 为主要基料制成的一种无溶剂的 PVC 系列涂料,其固体含量一般可达到 100 %。这种 PVC 涂料有较好的硬度、伸长率、剪切强度和拉伸强度,能很好地满足阻尼涂料的性能要求。
5 . 7 粉末涂料
汽车用粉末涂料有环氧聚酯混合型、聚酯、聚氨酯和丙烯酸等类型。今后,汽车用粉末涂料的发展将在进一步提高耐候性、抗紫外线性、低温固化、薄膜化和装饰性等方面努力。
5 . 8 纳米材料在汽车涂料中的应用
纳米材料在汽车涂料中的应用主要包括纳米面漆、纳米玻璃涂料、碰撞变色涂料、抗石击涂料、防静电涂料、除臭涂料等。利用其特殊性能,开发性能优异的汽车涂料具有广阔的发展前景。
6 其他新型涂料
6 . 1 防滑涂层
舰载飞机甲板防滑涂层主要指航空母舰、大型驱 逐舰等军舰起降飞机和停泊飞机所配备的特有的防滑涂层。根据其采用的材料不同,可分为树脂基防滑涂层和金属基防滑涂层;根据涂装方法的不同又可分为 喷涂甲板防滑涂层和辊涂甲板防滑涂层。
6 . 2 潜艇特征信号控制涂层 [Page]
潜艇的声学特征控制技术是一门综合应用技术。声隐身涂层具有阻尼作用、隔声作用、消声作用,目前有隔声材料、消声材料聚氨酯声隐身涂层。
6 . 3 新型光触媒涂料
中国科学院理化技术研究所最近成功研制出同时具有抗菌、防雾、自洁、光催化分解污染物等多重功效的新型光触媒涂料。该涂料中的主要功能成分为 TiO2 及其银系复合物。这种涂料可在多种材料如玻璃、陶瓷、塑料等表面使用,赋予这些材料抗菌、防雾、防霉、自洁、光催化分解污染物等多重功能。因此这种涂料可在多种场合诸如汽车后视镜、汽车玻璃、玻璃幕墙、道路交通指示牌、广告牌、汽车车身和火车车身上使用。理化所已就此项技术申请了国家发明专利。
6 . 4 新型净化汽车尾气涂料
英国的幸福时代化学公司最近发明了一种涂料,将这种涂料涂在汽车的排气管内,可吸收汽车尾气中的大多数有害气体。除了净化汽车尾气外,该公司还希望这种涂料能成为建筑工程师和城市规划人员消除环境污染的新武器。这种涂料是一种聚硅氧烷基涂料,其中分布着大量直径约 30 nm 的二氧化钛和碳酸 钙球形颗粒。
6 . 5 新型保护光盘不受磨损涂料
El 本 TDK 公司开发出一种具有很强抗磨损能力的新型光盘涂料。 CD 、 DVD 等光盘使用这种涂料涂装后,可有效地免除光盘表面受到磨损后数据无法读出的苦恼。这种新型涂料采用了双层制作工艺。 TDK 公司表示,这种新涂层不但比该公司两年前开发的单层 涂层更加坚韧耐磨,而且在可见光范围内是透明的,可 以很好地保护彩色液晶显示屏表面不受损坏。
6 . 6 新型室温可逆变色涂料
一 种以钴盐为变色晶体、吸水性材料为水汽平衡剂的变色涂料。这种涂料能够有效地克服环境湿度、成膜材料对色变点温度的影响,变色涂料的色变点可以限定在 30 ~ 32 ℃之问。同时,添加其他惰性颜料可以形成具有多种调和色的变色涂料。
6 . 7 新型热防护涂料
研究了一种用于超音速飞行器的外热防护涂料。防热涂料应具有密度小、导热系数小、比热容大、热解温度低、热解潜热大、气化分数高、热解气体比热容高、辐射系数大及与飞行器表面的黏结性好等特性。苯基硅树脂改性的 E 型环氧具有良好的性能,以其为基体的涂层材料性能较好。
6 . 8 热障涂层及溶胶一凝胶涂层
目前,提高燃气轮机工作温度最可行和最经济的途径是在使用先进的高温合金材料和冷却技术的前提下采用热障涂层。使用热障涂层可以减少热量从燃气向金属部件的传递,使金属部件的工作温度降低 50 ~ 80 ℃ ,短时问内可降低 140 ℃ 。热障涂层包括 2 个部分:内层的抗氧化合金层 ( 中间层 ) 和外层的绝缘陶瓷 层 ( 面层 ) 。
溶胶一凝胶涂层技术应用于金属表面上,赋予金属表面更高的抗氧化性能、耐腐蚀性能等,具有广泛的 应用前景。随着溶胶一凝胶涂层技术及控制技术的发 展,将对提高金属的抗腐蚀能力做出更大的贡献。
7 结语
开发环境友好型防污涂料是 21 世纪海洋涂料的发展方向之一,无毒低表面能防污涂料、无锡自抛光防污涂料、来源广泛的生物仿生防污涂料将是未来发展的重点所在,发展新型的海洋防污涂料技术势在必行。相信实现新型海洋防污涂料的商业化、实用化将为期不远 引。由于纳米材料在具有良好吸波特性的同时还具有频带宽、兼容性好、面密度低、涂层薄的特点,美、俄、法、德、日等国都把纳米材料作为新一代隐身材料加以研究和探索。从市场看汽车涂料是整个涂料行业的发展重点之一。一些新型涂料的开发与应用丰富了涂料类型,对涂料行业的发展做出了贡献。涂料基本知识
另附
一、 涂料的定义及作用
定义:俗称油漆,是一种涂覆在物体表面经过一定时间的物理和化学反应变化后,形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。
作用:保护作用、装饰作用、色彩标志、特殊作用
二、 涂料的组成
主要成膜物质:天然树脂、植物油、人造、合成树脂
次要成膜物质:颜料(着色、防锈、特种)、功能材料
辅助成膜物质:溶剂、助剂、催化剂等
三、 涂料的分类
按形态分类:溶剂型、无溶剂、水性、粉末
按用途分类:建筑、皮革、纸张、木器
按成膜机理分类:水乳胶、塑性熔胶、挥发性
按施工工序分类:底漆、腻子、二道底漆、面漆
按涂膜性能分类:绝缘、防锈、耐磨、防腐蚀
按成膜物质分类:环氧树脂、天然树脂、醇酸树脂
四、船舶涂料的分类
船用车间底漆
水线以下涂料:船底防锈、防污漆、船用防锈漆
水线以上涂料:船用水线漆、船壳漆、甲板漆、货舱漆、舱室内部用面漆
液舱涂料:饮水舱涂料、压载舱漆、油舱漆、机舱舱底涂料
第二节 船舶涂装工艺
船舶涂装工艺主要包括钢材表面除锈和涂漆两项工作
一、 钢材表面除锈
1、手工除锈(使用简单工具或小型机械除锈工具除锈如风动打磨工具)
2、喷砂(丸)除锈
3、化学除锈
4、抛丸除锈
二、涂漆作业
1、空气喷漆
原理:压缩空气从空气帽的中心孔喷出,在涂料喷嘴前端形成负压区,使从喷嘴喷出的涂料进入高压气流区,迅速扩散呈雾状飞向被涂物表面。
方法:利用各种喷枪进行作业
特点:涂漆效率高、适应性强、漆膜质量好、涂料利用率低(50%),污染环境。
2、高压无气喷漆
原理:不需借助压缩空气喷出使涂料雾化,而是给涂料施加高压使其喷出雾化。
方法:利用无气喷漆设备进行作业
特点:涂漆效率高(比空气喷漆高3倍以上)、对涂料黏度适应范围广、漆膜质量好、涂料利用率高,污染环境小。