涂料化學(xué)與工藝學(xué)

第1章緒論1

1.1概述1

1.2涂料的基本組成1

1.3涂料的作用3

1.4涂料的分類與命名3

1.4.1涂料的分類3

1.4.2涂料的命名4

1.5涂料的發(fā)展5

1.5.1涂料的發(fā)展歷史5

1.5.2涂料的發(fā)展趨勢6

習(xí)題7

第2章涂料化學(xué)基礎(chǔ)8

2.1概述8

2.1.1高分子化合物的定義8

2.1.2玻璃化溫度8

2.1.3高分子聚合物的力學(xué)三態(tài)9

2.2聚合反應(yīng)10

2.2.1聚合反應(yīng)的分類10

2.2.2加聚反應(yīng)11

2.2.3縮聚反應(yīng)17

2.3聚合反應(yīng)的實施方法22

2.3.1本體聚合22

2.3.2溶液聚合22

2.3.3懸浮聚合23

2.3.4乳液聚合25

2.4聚合物的老化和防老化34

2.4.1聚合物的老化34

2.4.2聚合物的防老化35

習(xí)題36

第3章醇酸樹脂和聚酯樹脂37

3.1概述37

3.2醇酸樹脂37

3.2.1醇酸樹脂的分類37

3.2.2醇酸樹脂的合成原料39

3.2.3醇酸樹脂的合成原理44

3.2.4醇酸樹脂的合成工藝47

3.2.5醇酸樹脂的合成實例50

3.2.6醇酸樹脂在涂料中的應(yīng)用52

3.2.7醇酸樹脂的改性54

3.2.8水性醇酸樹脂56

3.3聚酯樹脂56

3.3.1聚酯樹脂的分類56

3.3.2聚酯樹脂的合成57

3.3.3聚酯樹脂的應(yīng)用64

3.3.4水性聚酯樹脂65

習(xí)題65

第4章丙烯酸樹脂67

4.1概述67

4.2丙烯酸樹脂的分類67

4.2.1熱塑性丙烯酸樹脂68

4.2.2熱固性丙烯酸樹脂68

4.3丙烯酸樹脂的合成單體70

4.3.1丙烯酸酯類單體70

4.3.2非丙烯酸酯類單體71

4.4溶劑型丙烯酸樹脂的合成73

4.4.1合成原理73

4.4.2配方設(shè)計73

4.4.3合成工藝78

4.4.4溶劑型丙烯酸樹脂的合成實例80

4.5水性丙烯酸樹脂的合成82

4.5.1水溶性丙烯酸樹脂的合成82

4.5.2丙烯酸乳液的合成85

習(xí)題88

第5章聚氨酯樹脂89

5.1概述89

5.2異氰酸酯的基本反應(yīng)89

5.2.1與活潑氫化合物反應(yīng)90

5.2.2自聚反應(yīng)92

5.2.3異氰酸酯的封閉反應(yīng)92

5.3聚氨酯樹脂的合成原料93

5.3.1多異氰酸酯93

5.3.2低聚物多元醇97

5.3.3擴鏈劑98

5.3.4催化劑99

5.3.5溶劑99

5.4聚氨酯涂料的分類100

5.4.1單組分聚氨酯涂料100

5.4.2雙組分聚氨酯涂料101

5.5聚氨酯涂料用樹脂的合成102

5.5.1單組分聚氨酯涂料用樹脂的合成102

5.5.2雙組分聚氨酯涂料用樹脂的合成107

5.6水性聚氨酯112

5.6.1水性聚氨酯的合成112

5.6.2水性聚氨酯的應(yīng)用116

習(xí)題116

第6章環(huán)氧樹脂117

6.1概述117

6.2環(huán)氧樹脂的分類117

6.2.1按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類118

6.2.2按官能團的數(shù)量分類120

6.2.3按狀態(tài)分類121

6.3環(huán)氧樹脂的性質(zhì)與特性指標(biāo)121

6.3.1環(huán)氧樹脂的性質(zhì)121

6.3.2環(huán)氧樹脂的特性指標(biāo)122

6.3.3國產(chǎn)環(huán)氧樹脂的牌號123

6.4環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)及固化劑124

6.4.1環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)124

6.4.2環(huán)氧樹脂固化劑125

6.5環(huán)氧樹脂的合成133

6.5.1雙酚A型環(huán)氧樹脂的合成133

6.5.2酚醛型環(huán)氧樹脂的合成135

6.5.3部分脂環(huán)族環(huán)氧樹脂的合成136

6.6環(huán)氧樹脂的改性137

6.6.1環(huán)氧樹脂的增韌改性137

6.6.2環(huán)氧樹脂的化學(xué)改性138

6.7水性環(huán)氧樹脂138

6.7.1水性環(huán)氧樹脂的制備139

6.7.2水性環(huán)氧樹脂固化劑的合成142

6.8環(huán)氧樹脂的應(yīng)用142

6.8.1防腐蝕環(huán)氧涂料143

6.8.2電氣絕緣環(huán)氧涂料144

6.8.3汽車、船舶等交通工具用環(huán)氧涂料144

6.8.4食品容器用環(huán)氧樹脂漆144

習(xí)題145

第7章氨基樹脂146

7.1概述146

7.2氨基樹脂的分類147

7.2.1脲醛樹脂147

7.2.2三聚氰胺甲醛樹脂148

7.2.3苯代三聚氰胺甲醛樹脂149

7.2.4共縮聚樹脂149

7.3氨基樹脂的合成原料150

7.3.1氨基化合物150

7.3.2醛類151

7.3.3醇類153

7.4氨基樹脂的合成153

7.4.1脲醛樹脂的合成153

7.4.2三聚氰胺甲醛樹脂的合成156

7.4.3苯代三聚氰胺甲醛樹脂的合成162

7.4.4共縮聚樹脂的合成164

7.5氨基樹脂的應(yīng)用165

7.5.1丁醚化氨基樹脂的應(yīng)用167

7.5.2甲醚化氨基樹脂的應(yīng)用169

習(xí)題170

第8章氟硅樹脂172

8.1氟樹脂172

8.1.1概述172

8.1.2氟樹脂的合成單體173

8.1.3氟樹脂的合成176

8.1.4氟樹脂的應(yīng)用186

8.2硅樹脂187

8.2.1概述187

8.2.2硅樹脂的合成單體188

8.2.3硅樹脂的合成原理192

8.2.4硅樹脂的合成194

8.2.5硅樹脂的應(yīng)用196

習(xí)題199

第9章涂料顏填料、助劑和溶劑201

9.1概述201

9.2顏填料的分類和作用201

9.2.1顏料的分類和作用201

9.2.2填料的分類和作用205

9.2.3顏料體積濃度205

9.3助劑的種類和作用206

9.3.1潤濕分散劑206

9.3.2流平劑209

9.3.3消泡劑212

9.3.4光澤助劑215

9.3.5流變劑218

9.3.6增稠劑219

9.3.7催干劑221

9.4一些成膜聚合物常用的溶劑222

9.5涂料配方原理223

習(xí)題224

第10章涂料的涂裝工藝226

10.1概述226

10.2涂裝前處理226

10.2.1前處理的意義226

10.2.2前處理的內(nèi)容227

10.2.3前處理方法選擇的依據(jù)227

10.2.4前處理方法228

10.2.5鋼鐵材料的綜合處理232

10.2.6非鐵材料的涂裝前處理232

10.3溶劑型涂料的涂裝工藝235

10.3.1浸涂235

10.3.2高壓空氣噴涂236

10.3.3高壓無氣噴涂238

10.4水性涂料的涂裝工藝241

10.4.1水性涂料涂裝工藝241

10.4.2電泳涂料涂裝工藝242

習(xí)題247

第11章漆膜的形成機理248

11.1涂料中的流變學(xué)248

11.1.1簡單剪切下流體的流變性248

11.1.2純剪切力下的流變性251

11.2涂料施工中的表面張力251

11.2.1液體的表面張力251

11.2.2液體在固體表面的展布252

11.2.3液體的表層流動252

11.3涂料漆膜的形成機理253

11.3.1非轉(zhuǎn)化型涂料253

11.3.2轉(zhuǎn)化型涂料255

11.4涂層的固化方法256

11.5漆膜的弊病及影響因素257

11.5.1與涂料流變性有關(guān)的漆膜弊病257

11.5.2由表面張力引起的漆膜弊病257

11.6涂料漆膜的評價261

習(xí)題263

第12章涂料的工業(yè)應(yīng)用264

12.1概述264

12.2汽車涂料266

12.2.1汽車底漆266

12.2.2中涂層涂料(中涂)266

12.2.3汽車面漆268

12.2.4汽車修補漆268

12.3船舶涂料269

12.3.1無機富鋅涂料270

12.3.2滑油艙、燃油艙涂料270

12.3.3壓載水艙涂料270

12.3.4貨艙涂料270

12.3.5飲水艙涂料271

12.3.6甲板漆271

12.3.7船殼、上層建筑用漆271

12.3.8水線漆271

12.3.9船底防污漆271

12.3.10船底防銹漆272

12.4建筑涂料272

12.4.1概述272

12.4.2內(nèi)墻涂料274

12.4.3外墻涂料276

12.4.4地面涂料279

12.4.5頂棚涂料281

12.5塑料涂料282

12.5.1聚烯烴塑料涂料283

12.5.2ABS塑料涂料283

12.5.3PS塑料涂料284

12.5.4塑料用功能涂料284

12.6木器涂料285

12.6.1硝基漆286

12.6.2聚酯漆286

12.6.3不飽和聚酯漆287

12.6.4聚氨酯木器漆287

12.6.5醇酸型木器漆287

12.6.6丙烯酸自干木器漆287

12.6.7酚醛型木器漆288

12.6.8過氯乙烯木器漆288

12.6.9酸固化氨基醇酸清漆288

12.6.10UV木器漆288

12.6.11水性木器漆288

習(xí)題289

第13章綠色環(huán)保型涂料291

13.1概述291

13.2高固體分涂料291

13.2.1概況291

13.2.2高固體分涂料的分類292

13.2.3存在的問題及解決辦法294

13.3水性涂料295

13.3.1概況295

13.3.2水性樹脂的制備方法295

13.3.3水性助劑296

13.3.4乳膠漆生產(chǎn)工藝300

13.4粉末涂料300

13.4.1概況300

13.4.2粉末涂料的種類301

13.4.3粉末涂料的組成302

13.4.4粉末涂料用助劑303

13.4.5粉末涂料用顏填料305

13.4.6粉末涂料制備技術(shù)306

13.5輻射固化涂料308

13.5.1概況308

13.5.2輻射固化涂料的組成308

13.5.3輻射固化涂料的應(yīng)用316

習(xí)題316

第14章涂料生產(chǎn)工藝及設(shè)備317

14.1漆料、清漆生產(chǎn)工藝及設(shè)備317

14.1.1生產(chǎn)工藝317

14.1.2生產(chǎn)設(shè)備317

14.2色漆生產(chǎn)工藝及設(shè)備320

14.2.1生產(chǎn)工藝320

14.2.2生產(chǎn)設(shè)備321

14.3涂料質(zhì)量檢驗與性能測試327

14.3.1概述327

14.3.2涂料產(chǎn)品性能328

14.3.3涂料施工性能328

習(xí)題329

參考文獻330

近年來，隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展，特別是汽車工業(yè)、船舶工業(yè)、建筑行業(yè)、橋梁產(chǎn)業(yè)以及家庭裝飾業(yè)的發(fā)展，涂料作為保護、裝飾、美化物體表面的涂裝材料得到長足的發(fā)展，涂料的品種迅速增加，性能不斷提高，應(yīng)用范圍越來越廣，在推動工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人們?nèi)粘Ｉ钏降奶岣叻矫嫫鹬e極、重要的作用。涂料必將成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)之一。

為了進一步促進涂料行業(yè)人才的培養(yǎng)，筆者在參考國內(nèi)相關(guān)教材和書籍、查閱大量文獻資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合多年的教學(xué)與科研實踐，編寫了《涂料化學(xué)與工藝學(xué)》一書。本書既介紹涂料化學(xué)知識，又介紹涂料生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、涂料涂裝等涂料知識，是將涂料化學(xué)與涂料工藝學(xué)有機的統(tǒng)一。全書共14章，重點介紹了涂料的基本組成和作用;涂料的化學(xué)基礎(chǔ);涂料用樹脂(如醇酸樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、氟硅樹脂)的合成原理、合成原料、合成方法和合成實例;以及涂料用顏填料、助劑、涂料配方原理;涂料的涂裝工藝;漆膜的形成機理;涂料的工業(yè)應(yīng)用;新型綠色環(huán)保型涂料;涂料生產(chǎn)工藝及設(shè)備。書中既有理論知識，又有配方設(shè)計和生產(chǎn)實例，力求理論與實踐的結(jié)合，精簡不失系統(tǒng)，直觀不失完美，表達力求清楚明了，做到簡明扼要，易學(xué)易懂。

本書可作為高等院校精細化工及相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為從事涂料生產(chǎn)和經(jīng)營的工作人員的培訓(xùn)教材，同時還可作為從事涂料教學(xué)、科研人員的參考用書。

全書由官仕龍教授統(tǒng)稿和定稿，第10章和第11章由胡登華編寫，第14章由陳協(xié)編寫，其余各章由官仕龍教授編寫。本書的編寫得到武漢工程大學(xué)綠色化工過程省部共建教育部重點實驗室的支持，也得到涂料界朋友、同仁的無私幫助，在此深表感謝。由于作者水平有限，書中疏漏之處在所難免，敬請讀者批評指正。

《涂料化學(xué)與工藝學(xué)》系統(tǒng)地介紹了涂料化學(xué)和涂料工藝學(xué)知識。《涂料化學(xué)與工藝學(xué)》可作為高等院校精細化工及相關(guān)專業(yè)的教材，也可作為從事涂料生產(chǎn)和經(jīng)營人員的培訓(xùn)教材，同時還可作為從事涂料教學(xué)、科研人員的參考用書。