第十三章-水性涂料课件.ppt

1、学习重点和难点：学习重点和难点：1.1.水性涂料的定义、特点及组成水性涂料的定义、特点及组成 2.2.乳液聚合体系的组成及生产工艺乳液聚合体系的组成及生产工艺 3.3.水性涂料基料的生产工艺水性涂料基料的生产工艺 4.4.水性涂料用的颜填料及助剂水性涂料用的颜填料及助剂 5.5.水性涂料的制造水性涂料的制造第十三章第十三章 水性涂料水性涂料第一节第一节 概述概述一一.水性涂料定义及其分类水性涂料定义及其分类1.1.定义定义 水性涂料的是以水性涂料的是以水水作为作为分散介质分散介质，树脂树脂作为作为分散相分散相，形成的，形成的非均相体系非均相体系。2.2.分类分类一般分为三类：水溶性涂料、水溶胶

2、涂料、一般分为三类：水溶性涂料、水溶胶涂料、乳胶涂料。乳胶涂料。按树脂类型分类：水性醇酸涂料、水性环氧涂料、按树脂类型分类：水性醇酸涂料、水性环氧涂料、水性丙烯酸涂料水性丙烯酸涂料等。等。按用途分类：水性建筑涂料和水性工业涂料。按用途分类：水性建筑涂料和水性工业涂料。二二.水性涂料的特点水性涂料的特点1.1.水性涂料是一水性涂料是一个个多相体系多相体系。2.2.水溶性树脂由水溶性树脂由溶液树脂通过引溶液树脂通过引入亲水性基团，入亲水性基团，经中和，最后分经中和，最后分散在水中而制成。散在水中而制成。3.3.一般需要加入亲一般需要加入亲水性的溶剂水性的溶剂助溶剂助溶剂。4.4.水性涂料的固体水性

3、涂料的固体含量通常含量通常低于低于溶溶剂型涂料的固体剂型涂料的固体含量。含量。三三.乳胶涂料乳胶涂料1.1.定义定义 乳胶涂料是粒径约乳胶涂料是粒径约0.10.12020mm的水分散体，的水分散体，聚合物乳液本身不溶于聚合物乳液本身不溶于水，是依赖于表面活性水，是依赖于表面活性剂使其以剂使其以胶体胶体形式分散形式分散于水中的于水中的多相多相体系。体系。2.2.特点特点涂膜更易渗透水蒸气；涂膜更易渗透水蒸气；乳胶涂料干燥较快；乳胶涂料干燥较快；涂膜的耐候性好，并涂膜的耐候性好，并具有很好的力学性能、具有很好的力学性能、耐碱性和耐水性。耐碱性和耐水性。3.3.应用应用:主要用于建筑主要用于建筑 涂

4、料。涂料。四四.水性涂料的组成及优缺点水性涂料的组成及优缺点 1.1.组成组成 水性涂料的组成为水性树脂、水性涂料的组成为水性树脂、颜填料、助剂、中和剂、水等。颜填料、助剂、中和剂、水等。2.2.优点优点:污染低污染低,湿环境下可直接施工湿环境下可直接施工,可电泳涂装等。可电泳涂装等。3.3.缺点：缺点：污染高，污染高，烘烤温度烘烤温度高高或干燥或干燥 时间时间长，长，易产生浮色和分层等易产生浮色和分层等 。五五.水性涂料的水性涂料的应用应用 1.1.水性水性建筑建筑涂料涂料 2.2.水性水性工业工业涂料涂料六六.水性涂料的水性涂料的发展趋势发展趋势 1 1高性能高性能低污染化低污染化结合发展

5、结合发展 2.2.向向健康型健康型涂料方向发展涂料方向发展 (1)(1)分散性涂料要向零分散性涂料要向零VOCVOC的目标逼进的目标逼进 (2)(2)水性涂料要兼具灭菌、净化的功能水性涂料要兼具灭菌、净化的功能 (3)(3)要关注水性无机涂料新发展要关注水性无机涂料新发展第二节第二节 水性涂料基料的制造水性涂料基料的制造一一.乳液聚合体系及合成工艺乳液聚合体系及合成工艺(一一)构成乳液聚合体系的组分构成乳液聚合体系的组分 1 1单体单体 2 2乳化剂乳化剂3 3引发剂引发剂 4 4分散介质分散介质 5 5分子量调节剂分子量调节剂 6 6其他组分其他组分(二二)乳液聚合设备与生产工艺乳液聚合设备

6、与生产工艺 1 1间歇乳液聚合间歇乳液聚合 （搪瓷釜或不锈（搪瓷釜或不锈 钢反应釜）钢反应釜）2 2半连续乳液聚合半连续乳液聚合 3 3连续乳液聚合连续乳液聚合 （多釜串联）（多釜串联）4 4预乳化工艺（预乳罐）预乳化工艺（预乳罐）5 5种子乳液聚合（种子釜）种子乳液聚合（种子釜）(三三)乳液聚合生产过程及产品乳液聚合生产过程及产品质量的影响因素质量的影响因素(1)(1)乳化剂的影响乳化剂的影响(2)(2)引发剂的影响引发剂的影响(3)(3)搅拌强度的影响搅拌强度的影响(4)(4)反应温度的影响反应温度的影响(5)(5)相比的影响相比的影响(四四)乳液聚合生产过程凝胶的生成及防止措施乳液聚合生

7、产过程凝胶的生成及防止措施 1 1凝胶现象及危害凝胶现象及危害 在乳液聚合过程中，常常由于聚合物局部在乳液聚合过程中，常常由于聚合物局部胶体稳定性的丧失而引起的乳胶粒的聚集，形胶体稳定性的丧失而引起的乳胶粒的聚集，形成宏观和微观的凝聚物，这就是凝胶现象。成宏观和微观的凝聚物，这就是凝胶现象。2 2凝胶的防止措施凝胶的防止措施 采用种子乳液聚合法；采用种子乳液聚合法；在连续和半连续乳液聚合过程中把单体加料在连续和半连续乳液聚合过程中把单体加料 管通入液面以下，以减少单体挥发，降低气管通入液面以下，以减少单体挥发，降低气 相中的单体浓度；相中的单体浓度；在反应过程中通氮气保护，以降低气相中氧在反应

8、过程中通氮气保护，以降低气相中氧 的浓度。的浓度。二二.聚乙酸乙烯酯系列乳液的生产工艺聚乙酸乙烯酯系列乳液的生产工艺(一一)生产设备生产设备 聚合装置采用以聚合釜为主体的开放聚合装置采用以聚合釜为主体的开放式成套设备。式成套设备。(二二)聚乙酸乙烯酯乳液的生产工艺聚乙酸乙烯酯乳液的生产工艺1.1.配方配方分析分析2.2.生产工艺生产工艺(半连续聚合方法半连续聚合方法)(三三)乙酸乙烯酯乙酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚乳液丙烯酸酯共聚乳液1.1.配方分析配方分析2.2.生产工艺生产工艺(半连续聚合方法半连续聚合方法)聚乙酸乙烯酯乳液的生产工艺流程聚乙酸乙烯酯乳液的生产工艺流程三三.聚丙烯酸酯乳液的生产工

9、艺聚丙烯酸酯乳液的生产工艺(一一)单体的选择单体的选择(二二)苯乙烯苯乙烯-丙烯酸酯共聚乳液丙烯酸酯共聚乳液(苯丙乳液苯丙乳液)生产工艺生产工艺 1.1.配方分析配方分析 2.2.生产工艺生产工艺(半连续聚合方法半连续聚合方法)(三三)纯丙烯酸酯共聚乳液纯丙烯酸酯共聚乳液(纯丙乳液纯丙乳液)生产工艺生产工艺 1.1.配方配方 2.2.生产工艺生产工艺(半连续聚合方法半连续聚合方法)四四.水性聚氨酯树脂的生产工艺水性聚氨酯树脂的生产工艺分类分类 按聚氨酯聚合物粒子在水中的分散形态来分按聚氨酯聚合物粒子在水中的分散形态来分类，可分为类，可分为聚氨酯乳液聚氨酯乳液、聚氨酯分散体聚氨酯分散体和和聚氨聚

10、氨酯水溶液酯水溶液三大类。三大类。按原料分类，又可分为按原料分类，又可分为羟基组分类型羟基组分类型和和异氰酸异氰酸酯类型酯类型。根据聚氨酯分子侧链或主链上是否含有离子基根据聚氨酯分子侧链或主链上是否含有离子基团，水性聚氨酯可分为团，水性聚氨酯可分为离子型水性聚氨酯离子型水性聚氨酯(又又可分为阴离子型和阳离子型可分为阴离子型和阳离子型)、非离子型非离子型和和两两性水性聚氨酯性水性聚氨酯。原料原料1.1.主要原料主要原料:二异氰酸酯和低聚物多元醇二异氰酸酯和低聚物多元醇2.2.辅助原料辅助原料 (1)(1)扩链剂扩链剂 常采用低分子量的多元醇作为扩链剂，常采用低分子量的多元醇作为扩链剂，如三羟甲基

11、丙烷、甘油、季戊四醇等。如三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇等。(2)(2)中和剂中和剂 常用无机碱和有机胺等。常用无机碱和有机胺等。(3)(3)分散介质分散介质 采用的水是去离子水。采用的水是去离子水。(4)(4)催化剂催化剂 常用的常用的叔胺类催化剂叔胺类催化剂有三亚己基二胺、有三亚己基二胺、N-N-烷烷基二胺、基二胺、N-N-烷基吗啡啉。烷基吗啡啉。有机锡类有机锡类有二丁基锡有二丁基锡二月桂酸酯、辛酸亚锡等。二月桂酸酯、辛酸亚锡等。(5)(5)乳化剂乳化剂 采用采用外乳化法外乳化法制备水性聚氨酯时，要采用制备水性聚氨酯时，要采用乳化剂。如非离子型乳化剂及阴、阳离子型乳乳化剂。如非离子型乳化剂及

12、阴、阳离子型乳化剂，一般以化剂，一般以非离子型乳化剂非离子型乳化剂为主。为主。(6)(6)交联剂交联剂 常用的交联剂有环氧树脂、多元胺、氮丙啶等。常用的交联剂有环氧树脂、多元胺、氮丙啶等。(二二)水性聚氨酯树脂的生产工艺水性聚氨酯树脂的生产工艺 1 1自乳化法自乳化法 2 2丙酮法丙酮法(溶液法溶液法)3 3预聚体法预聚体法(三三)水性聚氨酯树脂的生产实例水性聚氨酯树脂的生产实例1.1.配方分析配方分析2.2.生产工艺生产工艺预聚体的制备预聚体的制备 分散分散第三节第三节 水性涂料用颜填料及助剂水性涂料用颜填料及助剂一一.水性涂料常用的水性涂料常用的颜料颜料白色颜料白色颜料钛白粉、氧化锌、锑白

13、、立德粉等；钛白粉、氧化锌、锑白、立德粉等；黄色颜料黄色颜料铅铬黄铅铬黄(浅、中、深浅、中、深)、铁黄等；、铁黄等；红色颜料红色颜料铁红铁红(湿法湿法)、大红粉、透明红等；、大红粉、透明红等；蓝色颜料蓝色颜料酞菁蓝、群青等；酞菁蓝、群青等；黑色颜料黑色颜料炭黑、铁黑等；炭黑、铁黑等；体质颜料体质颜料硫酸钡硫酸钡(沉淀沉淀)、滑石粉、瓷土等、滑石粉、瓷土等 二二.现代水性涂料常用的助剂现代水性涂料常用的助剂1.1.增稠剂增稠剂 常用常用纤维素水性衍生物纤维素水性衍生物、聚羧酸盐类和聚羧酸盐类和含官能团的共聚物乳液。含官能团的共聚物乳液。2 2流平剂流平剂 常用：常用：非离子聚氨酯类缔合型流平剂非

14、离子聚氨酯类缔合型流平剂 非离子改性聚醚流平剂非离子改性聚醚流平剂 有机硅丙烯酸酯类有机硅丙烯酸酯类 3 3润湿剂润湿剂 阴离子型阴离子型 如二烷基磺基琥珀酸盐、烷基萘如二烷基磺基琥珀酸盐、烷基萘 磺酸钠等；磺酸钠等；阳离子型阳离子型 如烷基吡啶盐氯化物等；如烷基吡啶盐氯化物等；非离子型非离子型 如烷基酚聚氧乙烯醚、烷基醇聚如烷基酚聚氧乙烯醚、烷基醇聚 氧乙烯醚等。氧乙烯醚等。4 4分散剂分散剂 常用的分散剂常用的分散剂:无机分散剂和有机分散剂。无机分散剂和有机分散剂。无机分散剂：磷酸盐、硅酸盐等无机分散剂：磷酸盐、硅酸盐等 ；有机分散剂：聚丙烯酸盐类、聚羧酸盐类等。有机分散剂：聚丙烯酸盐类、

15、聚羧酸盐类等。5 5消泡剂消泡剂 常用的有醚类、长链醇类、脂肪酸酰常用的有醚类、长链醇类、脂肪酸酰胺类、磷酸酯类、有机硅类等。胺类、磷酸酯类、有机硅类等。6 6成膜助剂成膜助剂 常用：乙二醇单丁醚、二乙二醇和芳常用：乙二醇单丁醚、二乙二醇和芳烃类助剂苯甲醇等。烃类助剂苯甲醇等。7 7防霉杀菌剂防霉杀菌剂 常用：杂环化合物（异噻唑啉酮）常用：杂环化合物（异噻唑啉酮）含氮有机杂环化合物含氮有机杂环化合物 取代芳烃类（四氯间苯二腈）取代芳烃类（四氯间苯二腈）8 8缓蚀剂缓蚀剂亚硝酸钠亚硝酸钠苯甲酸钠系统苯甲酸钠系统 ；碱性含氮化合物如胺和弱酸的胍盐、苯碱性含氮化合物如胺和弱酸的胍盐、苯丙三唑、巯基噻

16、唑等；丙三唑、巯基噻唑等；硅酸盐、铝酸盐之类；硅酸盐、铝酸盐之类；三乙醇胺、乙醇胺、苯乙醇胺三乙醇胺、乙醇胺、苯乙醇胺 。9 9其他助剂其他助剂(1)(1)触变剂：硅酸钠触变剂：硅酸钠(2)(2)防冻剂：最常用的防冻剂有乙二醇防冻剂：最常用的防冻剂有乙二醇、丙二醇及二醇醚类等。丙二醇及二醇醚类等。第四节第四节 水性涂料的制造水性涂料的制造 一一.乳液涂料的制造乳液涂料的制造(一一)配方设计配方设计 确定颜基比确定颜基比 确定助剂用量确定助剂用量 调固体分含量、黏度和调固体分含量、黏度和PHPH(二二)乳液涂料的制造乳液涂料的制造1 1乳液涂料的调制方法乳液涂料的调制方法(1)(1)研磨着色研磨

17、着色(色浆法色浆法)法法 (2)(2)干着色法干着色法 2 2乳液涂料的工业化生产乳液涂料的工业化生产乳液涂料的生产过程：预分散乳液涂料的生产过程：预分散 分散分散 调合调合 过滤过滤 包装包装 乳液涂料的生产工艺流程乳液涂料的生产工艺流程：洗釜水储罐洗釜水储罐 产品产品二二.建筑平壁饰面涂料建筑平壁饰面涂料平壁饰面涂料平壁饰面涂料配方配方1 1聚醋酸乙烯酯内墙涂料聚醋酸乙烯酯内墙涂料 包括制浆组分和乳液组分。（分析配方包括制浆组分和乳液组分。（分析配方P P256256）2 2高级苯丙内墙乳液涂料高级苯丙内墙乳液涂料 包括制浆组分和乳液组分。（分析配方包括制浆组分和乳液组分。（分析配方P P

18、256256）3 3高级苯丙外墙乳液涂料高级苯丙外墙乳液涂料 包括制浆组分和乳液组分。（分析配方包括制浆组分和乳液组分。（分析配方P P256256）平壁饰面涂料平壁饰面涂料制造工艺制造工艺制造工艺：将制浆组分加入高速分散机，搅拌均制造工艺：将制浆组分加入高速分散机，搅拌均匀后高速分散匀后高速分散202030min,30min,低速下加入乳液组分，低速下加入乳液组分，搅拌均匀，过滤、包装、入库。搅拌均匀，过滤、包装、入库。三三.汽车涂料汽车涂料防石击涂料主要原料防石击涂料主要原料基料基料 高弹性丙烯酸无皂乳液和水分高弹性丙烯酸无皂乳液和水分 散沥青。散沥青。填料填料 选用滑石粉、硅灰石粉、粉煤

19、选用滑石粉、硅灰石粉、粉煤 灰和云母粉等。灰和云母粉等。助剂助剂 包括分散剂、偶联剂、增稠剂、包括分散剂、偶联剂、增稠剂、防霉剂和自制填隙交联剂等。防霉剂和自制填隙交联剂等。制备工艺制备工艺1.1.水分散沥青的制备水分散沥青的制备配方（分析配方配方（分析配方P P257257）制造工艺制造工艺:加热熔化、搅拌分散。加热熔化、搅拌分散。2.2.水性防石击涂料的制备水性防石击涂料的制备配方（分析配方配方（分析配方P P257257）制造工艺：填料混合均匀制造工艺：填料混合均匀,再向乳液中再向乳液中慢慢加入水分散沥青和助剂分散混合均慢慢加入水分散沥青和助剂分散混合均匀匀,加入填料加入填料,高速分散高速分散,最后研磨两遍最后研磨两遍,即得产品。即得产品。