精细化工工艺学第8章课件.ppt

1、2022-11-17精细化工工艺学第8章精细化工工艺学精细化工工艺学-第第8章章精细化工工艺学第8章8.1 概述概述1 1、定义、定义 也叫油漆，是指用特定的施工方法涂覆到物体表面后，经固化使物体表面形成美观而有一定强度的连续性保护膜、或者形成具有某种特殊功能涂膜的材料，可对被涂物进行保护，装饰和其他作用。2 2、发展、发展8.1.1 沿革沿革 仰韶文化漆绘花纹 西班牙 阿米塔米拉壁画 法国拉斯科洞窟壁画 精细化工工艺学第8章8.1 概述概述大漆大漆 桐桐油油 精细化工工艺学第8章第二阶段第二阶段 涂料工业的形成涂料工业的形成 8.1 8.1 概述概述18世纪是涂料工业形成期 1790年，英国

2、创立了第一家涂料厂 1915年，上海开林颜料油漆厂是中国第一个涂料生产厂 现上海涂料有限公司 精细化工工艺学第8章8.1 概述概述第三阶段第三阶段 合成树脂涂料时期合成树脂涂料时期 起于1855年，英国人A.帕克斯制得硝酸纤维素硝酸纤维素 1909年，美国化学家L.H.贝克兰试制成功醇溶酚醛树脂 突破1927年，G.E.的R.H.基恩尔突破了植物油醇解技术，发明了用干性油脂肪酸制备醇酸树脂。大发展二战结束后40年代后期首先生产环氧树脂；1950年，杜邦开发了丙烯酸树脂涂料；5060年代，开发聚醋酸乙烯酯胶乳和丙烯酸酯胶乳涂料；1968年，拜耳公司首先在市场出售光固化涂料。精细化工工艺学第8章8

3、.1 概述概述1、涂料的作用、涂料的作用 （1）保护作用；（2）装饰作用；（3）色彩作用；（4）特殊作用。8.1.2 涂料的作用及组成涂料的作用及组成精细化工工艺学第8章8.1 概述概述2、涂料的组成、涂料的组成一般由成膜物质成膜物质、颜料颜料、溶剂溶剂和助剂助剂四大部分组成。成膜物质成膜物质主要有油脂、天然树脂、天然高分子化合物及合成树脂等。油脂主要是植物油如桐油；天然树脂、天然高分子化合物主要有松香及其衍生物、纤维素衍生物、氯化天然橡胶；合成树脂：酚醛、醇酸、丙烯酸酯、有机硅等。颜料：颜料：溶剂：溶剂：助剂：助剂：无机颜料、有机颜料、防锈颜料等。有机溶剂、水。增塑剂、催干剂、固化剂、稳定剂

4、等。辅助成膜物质辅助成膜物质次要成膜物质次要成膜物质精细化工工艺学第8章8.1 概述概述8.1.3 涂料分类及命名涂料分类及命名四、按涂料的特殊性能分 建筑涂料、防腐涂料、汽车涂料、防露涂料、防锈涂料、防水涂料、保湿涂料、弹性涂料等。一、按涂料的形态分固态涂料，即粉末涂料；液态涂料：溶剂型涂料、水溶性涂料、水乳型涂料。二、按涂料的光泽分高光型涂料、丝光型或半定型涂料、无光型或亚光型涂料。三、按涂刷部位分 内墙涂料、外墙涂料、地坪涂料、屋顶涂料、顶棚涂料等1、涂料分类、涂料分类精细化工工艺学第8章8.1 概述概述2、涂料命名、涂料命名新国标GB/T27052003涂料产品分类和命名（1）命名原则

5、 涂料全名颜色或颜料名称+成膜物质名称+基本名称(特性或专业用途)对于不含颜料的清漆：成膜物质名称+基本名称如：红醇酸磁漆（2）涂料型号 成膜物质+基本名称+序号如：C04-2：C成膜物质为醇酸树脂，04表磁漆，2表序号（3）辅助材料型号 见表7-4精细化工工艺学第8章8.1 概述概述8.1.4 涂料的发展状况涂料的发展状况1、世界涂料发展状况、世界涂料发展状况 2005年，世界总产量2800万吨。北美815万吨，欧盟603万吨，亚太地区890万吨。主要企业：荷兰阿克苏诺贝尔、美国PPG、美国宣威、美国罗门哈斯、日本关西、新加坡立邦、德国巴斯夫、德国拜耳等。占据一半市场份额。精细化工工艺学第8

6、章8.1 概述概述2、中国涂料发展、中国涂料发展2006年我国涂料产量450万吨，宣威、立邦、ici、巴斯夫、汉高等世界10强涂料企业均在中国设立了总代理或建立生产工厂。国外涂料企业在中国涂料市场的占有率已达到45%左右，而且几乎垄断了中、高档涂料产品市场。我国涂料生产企业8000家，产量主要分布在长江三角洲（41.7%）、珠江三角洲（21.85%）和渤海湾地区（11.93%）。主要企业：江苏大象东亚制漆、蒲田三江化学、广东嘉宝莉、深圳中华制漆、深圳大中华工等精细化工工艺学第8章8.1 概述概述3、主要发展方向、主要发展方向水性涂料；水性涂料；粉末涂料及其它无溶剂型、高固体分涂料粉末涂料及其它

7、无溶剂型、高固体分涂料“环境贡献环境贡献”型涂料型涂料功能性涂料功能性涂料精细化工工艺学第8章8.2 涂料的基本作用原理涂料的基本作用原理 低极性、高内聚力的物质机械性能低极性、高内聚力的物质机械性能好，粘结力差；好，粘结力差；低内聚、高黏性物质没有抗摩擦力，低内聚、高黏性物质没有抗摩擦力，不具硬度和张力强度。不具硬度和张力强度。8.2.1 涂料的粘结力与内聚力涂料的粘结力与内聚力ACA：粘结力C：内聚力内聚力：向内的力内聚力：向内的力粘结力：向外的力粘结力：向外的力收缩过快，易导致剥离。如聚酯收缩较多。收缩过快，易导致剥离。如聚酯收缩较多。环氧树脂则粘结力强，收缩小。环氧树脂则粘结力强，收缩

8、小。精细化工工艺学第8章8.2 涂料的基本作用原理涂料的基本作用原理8.2.2 涂膜的固化机理涂膜的固化机理固化机理：固化机理：物理机理、氧反应机理、交联固化机理。物理机理、氧反应机理、交联固化机理。1 1、物理机理、物理机理 依靠液体挥发得到涂膜的过程。用于大分子量成膜物质。依靠液体挥发得到涂膜的过程。用于大分子量成膜物质。2 2、氧反应机理、氧反应机理 氧与成膜物质反应，交联固化得到涂膜。氧与成膜物质反应，交联固化得到涂膜。游离基聚合；水与异氰酸酯缩合。常见涂料为油脂漆、游离基聚合；水与异氰酸酯缩合。常见涂料为油脂漆、醇酸树脂漆。醇酸树脂漆。3 3、交联固化机理、交联固化机理依靠组分的化学

9、反应，交联固化得到涂膜。依靠组分的化学反应，交联固化得到涂膜。常见涂料为氨基树脂交联热固性醇酸树脂、聚酯、常见涂料为氨基树脂交联热固性醇酸树脂、聚酯、丙烯酸酯等。丙烯酸酯等。精细化工工艺学第8章8.2 涂料的基本作用原理涂料的基本作用原理8.2.3 涂料配方基本知识涂料配方基本知识1 1、根据涂料的使用要求选定基料树脂和颜料。、根据涂料的使用要求选定基料树脂和颜料。2 2、根据施工要求和基料树脂来确定溶剂和稀释剂。、根据施工要求和基料树脂来确定溶剂和稀释剂。3 3、按照要求加入其他助剂。、按照要求加入其他助剂。颜料体积浓度：颜料与填料的体积颜料体积浓度：颜料与填料的体积/非挥发分总体积非挥发分

10、总体积精细化工工艺学第8章8.3 按用途分类早期使用的涂料按用途分类早期使用的涂料8.3.1 建筑用涂料建筑用涂料占总量的占总量的5050以上。以上。早期：亚麻仁油、桐油等。添加氧化锌吸收紫外线，对木材、纸张、墙面有效。亚麻仁油优点：亚麻仁油优点：粘结性好；粘结性好；伸缩性好；伸缩性好；多孔；多孔；流变性好。流变性好。发达国家人均消费建筑涂料为10kg以上,而我国尚不足1kg。美国房屋使用涂料169美元，中国为19美元。精细化工工艺学第8章8.3 按用途分类早期使用的涂料按用途分类早期使用的涂料8.3.2 金属用涂料金属用涂料 用于金属防腐，要求涂料要用于金属防腐，要求涂料要有高内聚、不透性、

11、强粘合性。有高内聚、不透性、强粘合性。中国目前已成为世界第二大造船基地,并将在2010 年取代韩国成为世界第一,目前中国造船企业年生产量达12 00 万吨级,10 年后将达到2 700 万吨级,目前我国船舶漆的生产能力仅为6万吨。世界十大船舶漆公司如荷兰的阿克苏诺贝尔、日本的关西、比利时的式玛卡隆、丹麦的享佩尔、日本的立邦、英国的ICI、挪威的佐顿等都已登陆中国市场。精细化工工艺学第8章8.3 按用途分类早期使用的涂料按用途分类早期使用的涂料8.3.3 汽车涂料汽车涂料2006 年汽车涂料需求量突破20多万t主要是电泳漆、粉末涂料等。未来10 年,中国需要增长1700架支线客货机及直升机,主要

12、配备国产飞机,这部分飞机所带来的涂料市场约5000亿元左右。8.3.4 飞机涂料飞机涂料精细化工工艺学第8章8.4 按剂型分类的重要涂料按剂型分类的重要涂料8.4.1 溶剂型涂料溶剂型涂料溶剂：真溶剂、助溶剂、稀释剂。溶剂：真溶剂、助溶剂、稀释剂。挥发性快的溶剂：乙酸乙酯、丙酮、丁酮。中等挥发性溶剂：乙酸丁酯。挥发性慢的溶剂：醋酸戊酯、环己酮。真溶剂：真溶剂：助溶剂：助溶剂：丁醇、乙醇。稀释剂稀释剂苯系列。精细化工工艺学第8章8.4 按剂型分类的重要涂料按剂型分类的重要涂料8.4.2 水性涂料水性涂料 占世界涂料总量的30%以上。在建筑涂料里占有绝对优势，如美国水性涂料占总涂料的70%90%，

13、德国占93%，在挪威占47%。在工业涂料中，水性涂料已占世界工业涂料的20%,到2010年将达到30%以上。工业涂料里用量最大的汽车涂料中，其底漆水性化已达92%。精细化工工艺学第8章8.4.2 水性涂料水性涂料一、水性涂料特点一、水性涂料特点1 1、水与有机溶剂性能比较、水与有机溶剂性能比较2 2、水性涂料特点、水性涂料特点（1）溶剂来源方便；防火；污染小。（2）可在潮湿环境中使用；材质表面适应性好，附着力强。（3）涂刷工具清洗方便。（4）电泳漆膜均匀、平整、展平性好；防护性好；耐腐蚀。精细化工工艺学第8章8.4.2 水性涂料水性涂料二、水性涂料的类型二、水性涂料的类型1 1、按粘结剂在水中

14、稳定状态分、按粘结剂在水中稳定状态分真溶液、胶体溶液、分散液、乳液影响分散液稳定性因影响分散液稳定性因素：素：2 2、按粘结剂与水相关系分、按粘结剂与水相关系分溶液涂料、胶体溶液涂料、乳液涂料。粘结剂粘结剂结构强极性化学反应生产盐 酸、盐、水溶性物质、反电荷胶体、热、冻结、高剪切力或压力、水的蒸发、电流等。精细化工工艺学第8章8.4.2 水性涂料水性涂料3 3、漆膜干燥方式、漆膜干燥方式物理干燥、氧化干燥、热交联三、水性涂料的生产三、水性涂料的生产生产预混料分散调整测试放置过筛包装密度pH值粘度固含量产品产品精细化工工艺学第8章8.4.2 水性涂料水性涂料四、水性涂料发展趋势四、水性涂料发展趋

15、势1 1、应用范围扩大、应用范围扩大2 2、低毒低污染、低毒低污染 巴斯夫公司开发成功的丙烯酸酯型UV固化涂料底漆，可以有效减轻挥发性有机化合物（VOC）排放量，获2005年美国总统绿色化学挑战奖。拜耳公司双组分子水性聚氨酯获2000年总统绿色化学奖。3 3、技术水平更高、技术水平更高 低污染、高固含量、粉末涂料。精细化工工艺学第8章8.5 按成膜物质分类的重要涂料按成膜物质分类的重要涂料8.5.1 醇酸树脂涂料醇酸树脂涂料醇酸树脂历史醇酸树脂历史18471847年国外发明年国外发明醇酸树脂醇酸树脂 1847年瑞典科学家Berzelius最先用酒石酸和甘油反应生成了聚酒石酸甘油醋块状树脂。苯二

16、甲酸甘油酯用植物油改性制成的醇酸树脂投入了工业生产。19131913年年醇酸树脂醇酸树脂投入生投入生产产19261926年年醇酸树脂胶粘剂醇酸树脂胶粘剂生产生产19271927年年醇酸树脂涂料醇酸树脂涂料生产生产19481948年天津永明油漆厂年天津永明油漆厂 “宝塔宝塔”牌牌醇酸漆醇酸漆生产生产19601960年溶剂法生产醇酸树脂，大发展年溶剂法生产醇酸树脂，大发展 20052005年年87.587.5万吨。万吨。精细化工工艺学第8章8.5.1 醇酸树脂涂料醇酸树脂涂料醇酸树脂特点：醇酸树脂特点：漆膜耐老化、耐候性好、光泽持久不退；漆膜柔韧坚固、耐摩擦；抗油性、抗醇性好，烘烤后漆膜耐水性、绝

17、缘性、耐油性大大提高。醇酸树脂缺点：醇酸树脂缺点：完全干燥时间长；耐水性差、不耐碱；防湿热、防霉菌、防盐雾性能差。精细化工工艺学第8章8.5.1 醇酸树脂涂料醇酸树脂涂料一、醇酸树脂原料一、醇酸树脂原料多元醇、多元酸和其他单元酸酯化得到。多元醇：甘油、季戊四醇、三羟甲基丙烷、山梨醇、木糖醇。多元酸：邻苯二甲酸酐、苯二甲酸、顺丁烯二酸酐。单元酸：植物油脂肪酸、合成脂肪酸、松香酸、桐油、椰子油。二、醇酸树脂分类二、醇酸树脂分类1 1、按油品种不同分类、按油品种不同分类（1 1）干性油醇酸树脂）干性油醇酸树脂碘值：碘值：指脂肪、脂肪油或其他类似物质100g，当充分卤化时所需的碘量（g）。精细化工工艺

18、学第8章8.5.1 醇酸树脂涂料醇酸树脂涂料（1 1）干性油醇酸树脂）干性油醇酸树脂 干性油的碘值在130以上；半干性油的碘值在100130之间；非干性油的碘值在100以下；陆地动物脂肪的碘值在80以下；海洋动物油脂的碘值在100以上。测定碘值通常所用的方法有：（1）油脂的四氯化碳溶液以碘和二氯化汞的乙醇溶液滴定；（2）以氯化碘的冰醋酸溶液滴定；（3）以含有吡啶、溴和浓硫酸的冰醋酸溶液滴定。（2 2）不干性油醇酸树脂）不干性油醇酸树脂碘值低于125的不干性油制得。精细化工工艺学第8章8.5.1 醇酸树脂涂料醇酸树脂涂料2 2、按油含量不同分类、按油含量不同分类油度：油度：醇酸树脂中油脂含量的多

19、少。长油度：长油度：含油量6070中油度：中油度：含油量4660短油度：短油度：含油量3545超短油度：超短油度：含油量35（1）短油度醇酸树脂）短油度醇酸树脂 漆膜凝结快，自干能力一般，弹性中等，附着力、耐候性、光泽、保光性好。可用作烘漆。精细化工工艺学第8章8.5.1 醇酸树脂涂料醇酸树脂涂料（2）中油度醇酸树脂）中油度醇酸树脂 以亚麻、豆油为主，是最主要品种，可刷可喷，干燥快，极好的光泽、耐候性、弹性，漆膜凝固和干硬快。（3）长油度醇酸树脂）长油度醇酸树脂 较好的干燥性能，漆膜弹性好，光泽、保光、耐候性好，但硬度、韧性、抗摩擦略差。油度越高，表现油的特性，适用室外用品；油度低，表现树脂特

20、性，适用于室内。精细化工工艺学第8章8.5.1 醇酸树脂涂料醇酸树脂涂料（4）油度计算）油度计算长油度的醇酸漆可使用200号溶剂汽油；中油度醇酸漆要用200号溶剂汽油和二甲苯1：1的混合液；短油度的醇酸漆则须单用二甲苯作为稀释剂。计算示例：计算示例：亚麻仁油：100g 甘油（98）：43g邻苯二甲酸酐（99.5）74.5g 氧化铅：0.015g二甲苯：200g 反应过程中，苯酐损失2，求油度。精细化工工艺学第8章8.5.1 醇酸树脂涂料醇酸树脂涂料三、醇酸树脂常用产品三、醇酸树脂常用产品1、醇酸清漆、醇酸清漆干燥快，漆膜光亮坚固，耐候性、耐油性好，但耐水性一般，主要作家具漆及色漆的罩光。2、醇

21、酸色漆、醇酸色漆干燥快，漆膜光亮坚固，耐候性、耐油性好，主要用于机械部件。精细化工工艺学第8章8.5.1 醇酸树脂涂料醇酸树脂涂料四、醇酸树脂合成工业实例四、醇酸树脂合成工业实例合成方法：合成方法：醇解法、酸解法、脂肪酸法。醇解法、酸解法、脂肪酸法。工艺：工艺：溶剂法、熔融法。溶剂法、熔融法。苯酐二甲苯酯化醇解稀释油脂甘油溶剂过滤检验精细化工工艺学第8章醇酸树脂酯化原理醇酸树脂酯化原理RCOOH+ROH1 1、酯化催化剂的应用、酯化催化剂的应用RCOOR+H2O酯化反应常为三级反应，有催化剂后变化二级。催化剂：固体酸催化8.5.1 醇酸树脂涂料醇酸树脂涂料精细化工工艺学第8章溶剂法醇酸树脂装置

22、溶剂法醇酸树脂装置精细化工工艺学第8章醇酸树脂酯化工艺改进醇酸树脂酯化工艺改进2 2、醇酸树脂酯化反应回流系统改进、醇酸树脂酯化反应回流系统改进二甲苯作为共沸剂夹带水。共沸蒸出回流系统：使用填料塔，代替蒸出管，热能互换。优点：反应釜性能提高，防积垢。3 3、加热和净化方式改进、加热和净化方式改进载热体液相加热法。精细化工工艺学第8章8.5.1 醇酸树脂涂料醇酸树脂涂料五、醇酸树脂改性五、醇酸树脂改性1、多元醇改性、多元醇改性 季戊四醇：制长油度树脂漆 三羟甲基丙烷：烘干时间短，耐碱，硬度大。2、多元酸改性、多元酸改性 己二酸：柔软 顺酐：粘度大，颜色浅 含氯酸：耐燃性好3、其他改性、其他改性

23、树脂改性。如氨基树脂、酚醛、环氧等。精细化工工艺学第8章4、水性醇酸树脂、水性醇酸树脂 用偏苯酸酐和间苯二甲酸取代邻苯二甲酸。使用三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷、季戊四醇。中和剂：氨水、三乙胺、N，N-二甲基乙醇胺、乙醇胺等胺类用来作中和剂。（1）水稀释型醇酸树脂水稀释型醇酸树脂一般采用偏苯三甲酸酐(TMA)与含羟基的醇酸树脂反应。分为两步：缩聚及水性化。（2）水乳液型醇酸树脂）水乳液型醇酸树脂树脂中和的胺盐的有机溶剂的溶液再分散水中，不用表面活性剂。五、醇酸树脂改性五、醇酸树脂改性精细化工工艺学第8章8.5.2 丙烯酸树脂涂料丙烯酸树脂涂料丙烯酸树脂：丙烯酸树脂：丙烯酸酯类和甲基丙烯酸酯类共聚制

24、成的树脂（1）具有优异的耐光性及户外老化性能。丙烯酸树脂特点：丙烯酸树脂特点：（2）具有优良的光泽，透明度好。（3）保光、保色。（4）耐热、酸、碱、醇等。（5）贮存稳定性好。（6）可制成中性漆，可调金属粉。精细化工工艺学第8章8.5.2 丙烯酸树脂涂料丙烯酸树脂涂料丙烯酸：丙烯酸：丙烯氧化制丙烯酸 丙烯酸酯单体：丙烯酸酯单体：直接酯化法、酯交换法，直接酯化法、酯交换法，加入阻聚剂。一、丙烯酸酯单体一、丙烯酸酯单体优点：优点：水白色透明，耐水、耐紫外线。二、热塑性丙烯酸酯漆二、热塑性丙烯酸酯漆用途：用途：外墙涂料、轿车漆外墙涂料、轿车漆清漆、磁漆、底漆清漆、磁漆、底漆自身加热交联或固化剂交联，用

25、作汽车漆。三、热固性丙烯酸酯漆三、热固性丙烯酸酯漆精细化工工艺学第8章8.5.3 环氧树脂涂料环氧树脂涂料环氧树脂涂料优点：环氧树脂涂料优点：（1）漆膜附着力强，特别是对金属，耐化学腐蚀；（2）漆膜保色性、耐化学药品性、耐溶剂性好，耐碱；（3）热稳定性、电绝缘性好；环氧树脂涂料缺点：环氧树脂涂料缺点：耐候性差、易粉化、涂膜丰满度差，不适宜户外，耐水性差，使用不方便，不易打磨。精细化工工艺学第8章双酚双酚A型环氧树脂型环氧树脂8.5.3 环氧树脂涂料环氧树脂涂料特点：1)大分子的两端是反应能力很强的环氧基；2)分子主链上有许多醚键，是一种线型聚醚结构；3)n值较大的树脂分子链上有规律地、相距较远

26、地出现许多仲羟基，可以看成是一种长链多元醇；4)主链上还有大量苯环、次甲基和异丙基。精细化工工艺学第8章双酚双酚A环氧树脂合成环氧树脂合成双酚双酚A型环氧树脂合成原理型环氧树脂合成原理精细化工工艺学第8章双酚双酚A环氧树脂合成环氧树脂合成环氧树脂：高分子量、中等分子量、低分子量。低分子量树脂：两步加碱法低分子量树脂：两步加碱法中分子量树脂：一步加碱法中分子量树脂：一步加碱法高分子量树脂：两者皆可高分子量树脂：两者皆可1 1、原料配比、原料配比 理论配比：(n+2)/(n+1)2 2、反应温度和反应时间、反应温度和反应时间 低分子量在50-55，高分子量在85-90。精细化工工艺学第8章双酚双酚

27、A环氧树脂合成环氧树脂合成3 3、碱的用量、浓度和投料方式、碱的用量、浓度和投料方式 NaOH溶液以1030，浓碱中，环氧氯丙烷活性大，分子量低，副反应增加，收率下降。第一次投碱：主要发生加成反应和部分闭环反应；第二次投碱：主要发生-氯醇基团的闭环反应。精细化工工艺学第8章8.5.3 环氧树脂涂料环氧树脂涂料防腐蚀涂料、舰船涂料、电气绝缘涂料、罐头内壁涂料、水性涂料、地下设施防护涂料、特种涂料。一、环氧树脂涂料应用一、环氧树脂涂料应用1、胺固化环氧树脂漆、胺固化环氧树脂漆二、环氧树脂涂料分论二、环氧树脂涂料分论2、合成树脂固化环氧树脂漆、合成树脂固化环氧树脂漆多元胺、胺加成物、聚酰胺树脂等。酚

28、醛树脂、聚酯、脲醛、氨基等树脂。3、酯化型环氧树脂漆、酯化型环氧树脂漆植物油脂肪酸与环氧树脂酯化得到。4、水性环氧树脂涂料、水性环氧树脂涂料低分子液体环氧树脂和水性环氧固化剂（多胺）组成。精细化工工艺学第8章它类似人体自身的荷尔蒙，可以对健康造成危害，如乳癌、前列腺癌、出生缺陷、男性不孕、女童性早熟、糖尿病和肥胖症等。美国纽约州通过禁止儿童和婴幼儿产品使用双酚A法令从2010年12月1日起禁止生产、分销和销售含有双酚A的某些儿童护理产品。欧盟食品链和动物健康委员会规定，禁止使用含有化学物质双酚A的塑料生产婴儿奶瓶的措施将从2011年3月1日开始生效，6月1日禁止进口。双酚双酚A危害危害精细化工

29、工艺学第8章8.5.4 聚氨酯涂料聚氨酯涂料1、异氰酸酯、异氰酸酯甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷二异氰酸酯（MDI）一、聚氨酯涂料的主要原料一、聚氨酯涂料的主要原料2、含羟基化合物、含羟基化合物六亚甲基二异氰酸酯（HDI）、二聚酸二异氰酸酯（DDI）聚酯、聚醚、环氧树脂等，小分子醇水溶性，不易与异氰酸酯混合，且漆膜发白，成膜时间长。1、聚氨酯改性油漆、聚氨酯改性油漆 干性油与多元醇酯交换后再与异氰酸酯反应。干燥快，耐磨，用作地坪二、聚氨酯涂料的类别与性能二、聚氨酯涂料的类别与性能精细化工工艺学第8章8.5.4 聚氨酯涂料聚氨酯涂料2、湿固化型聚氨酯漆、湿固化型聚氨酯漆 含-NCO基团，能

30、与空气中水固化成膜。3、封闭型聚氨酯漆、封闭型聚氨酯漆 将-NCO基团用苯酚封闭，使用时将苯酚挥发固化，作电绝缘漆。4、羟基固化型聚氨酯漆（双组分）、羟基固化型聚氨酯漆（双组分）一为带羟基聚酯，另为-NCO加成物，是最广一种，性能优良，用于金属、水泥、木材、橡胶等涂布。5、催化固化型聚氨酯漆（双组分）、催化固化型聚氨酯漆（双组分）精细化工工艺学第8章8.5.4 聚氨酯涂料聚氨酯涂料1、漆膜坚固耐磨、漆膜坚固耐磨三、聚氨酯涂料的特点三、聚氨酯涂料的特点优点：优点：2、漆膜光亮丰富、漆膜光亮丰富3、耐化学腐蚀性能优良、耐化学腐蚀性能优良4、漆膜弹性成分配比可调、漆膜弹性成分配比可调5、耐热、耐低温

31、性能好，附着力强、耐热、耐低温性能好，附着力强缺点：缺点：1、保光保色性差、保光保色性差2、有毒、有毒3、稳定性差，施工麻烦、稳定性差，施工麻烦精细化工工艺学第8章8.5.5 聚乙烯树脂涂料聚乙烯树脂涂料 以聚醋酸乙烯酯（EVA）为主，适用于室内，黏着力好、耐光、耐磨、价廉，耐水、耐候、耐碱性能差。聚醋酸乙烯酯顺丁烯二丁酯乳胶漆，作建筑用。聚乙烯树脂保护性好，但内聚力过大，粘合不牢，需和磷化底漆合用。PVC共聚可改变粘结力。精细化工工艺学第8章8.6 涂料的添加剂涂料的添加剂8.6.1 用于提高涂料性能的添加剂用于提高涂料性能的添加剂1 1、增稠剂、防流挂剂、增稠剂、防流挂剂膨润土、超微碳酸钙

32、、金属皂、氢化蓖麻油蜡等2 2、防沉降剂、防沉降剂防止颜料粒子的沉降、分离、结块等，常与增稠剂相似，还可用CPE。3 3、防浮色剂、防发花剂、防浮色剂、防发花剂加入浸润分散剂，形成胶体，限制颜料活动。4 4、流平剂、流平剂改善浸润和分散性能。精细化工工艺学第8章8.6.1 用于提高涂料性能的添加剂用于提高涂料性能的添加剂5 5、粘弹性调节剂、粘弹性调节剂防止流挂、提高流平性和颜料悬浮的稳定性。6 6、浸润分散剂、浸润分散剂加快浸润速度，缩短分散时间，常为表面活性剂。7 7、消泡剂、消泡剂8 8、防锈剂、防锈剂精细化工工艺学第8章8.6.2 用于提高漆膜功能的添加剂用于提高漆膜功能的添加剂1 1

33、、增滑剂和防擦伤剂、增滑剂和防擦伤剂主要为石蜡类产品。2 2、催干剂、催干剂可溶性脂肪酸金属皂。3 3、导电剂、导电剂4 4、荧光颜料、荧光颜料金属、金属氧化物、导电碳黑、石墨等。精细化工工艺学第8章8.7 光固化涂料光固化涂料 光固化树脂光固化树脂又称又称光敏树脂光敏树脂，是一种受光线照射后，是一种受光线照射后,能在较短的时间内能在较短的时间内迅速发生物理和化学变化，进而交联固化的低聚物。光固化树脂是一种相迅速发生物理和化学变化，进而交联固化的低聚物。光固化树脂是一种相对分子质量较低的感光性树脂，具有可进行光固化的反应性基团，如不饱对分子质量较低的感光性树脂，具有可进行光固化的反应性基团，如

34、不饱和双键或环氧基等。和双键或环氧基等。光固化涂料的基体树脂、光引发剂、活性稀释剂以及各种助剂复配。光固化涂料的基体树脂、光引发剂、活性稀释剂以及各种助剂复配。优点：优点：（1 1）固化速度快，生产效率高；）固化速度快，生产效率高；（2 2）能量利用率高，节约能源；）能量利用率高，节约能源；（3 3）有机挥发分（）有机挥发分（VOCVOC）少，环境友好；）少，环境友好；（4 4）可涂装各种基材，纸张、塑料、皮革、金属、玻璃、陶瓷等；）可涂装各种基材，纸张、塑料、皮革、金属、玻璃、陶瓷等；快干、节能的环境友好型涂料。快干、节能的环境友好型涂料。2020世纪世纪6060年代末由德国拜耳公司开发。年

35、代末由德国拜耳公司开发。我国从我国从2020世纪世纪8080年代开始进入光固化涂料领域。成功应用于在光纤、印刷年代开始进入光固化涂料领域。成功应用于在光纤、印刷电路板、电子元器件封装等材料。电路板、电子元器件封装等材料。精细化工工艺学第8章光源：紫外光光源：紫外光(光固化光固化)、电子束、电子束(EB)(EB)和可见光和可见光最常用的固化光源依然是紫外光。最常用的固化光源依然是紫外光。（一）光引发剂（一）光引发剂 有自由基光引发剂和阳离子光引发剂两大类。有自由基光引发剂和阳离子光引发剂两大类。1.1.自由基光引发剂自由基光引发剂 分为羰基化合物类、染料类、金属有机类、含卤化合物、偶氮化合物分为

36、羰基化合物类、染料类、金属有机类、含卤化合物、偶氮化合物及过氧化合物。及过氧化合物。按光引发剂产生活性自由基的作用机理的不同，自由基光引发剂又可按光引发剂产生活性自由基的作用机理的不同，自由基光引发剂又可分为裂解型自由基光引发剂和夺氢型自由基光引发剂两种。分为裂解型自由基光引发剂和夺氢型自由基光引发剂两种。（1 1）裂解型自由基光引发剂）裂解型自由基光引发剂主要有苯偶姻及其衍生物、苯偶酰衍生物、二烷氧基苯乙酮、主要有苯偶姻及其衍生物、苯偶酰衍生物、二烷氧基苯乙酮、-羟烷基苯羟烷基苯酮、酮、-胺烷基苯酮、酰基膦氧化物。胺烷基苯酮、酰基膦氧化物。苯偶酰（苯偶酰（BenzilBenzil）又称联苯甲

37、酰、二苯基乙二酮，可光解产生两个苯）又称联苯甲酰、二苯基乙二酮，可光解产生两个苯甲酰自由基，但效率太低，溶解性不好。衍生物甲酰自由基，但效率太低，溶解性不好。衍生物,-,-二甲氧基二甲氧基-苯基苯基苯乙酮（又称苯乙酮（又称,-,-二甲基苯偶酰缩酮）就是最常见的光引发剂二甲基苯偶酰缩酮）就是最常见的光引发剂651651。8.7 光固化涂料光固化涂料精细化工工艺学第8章（2 2）夺氢型自由基光引发剂）夺氢型自由基光引发剂 由夺氢型光引发剂和助引发剂组成。由夺氢型光引发剂和助引发剂组成。夺氢型光引发剂都是二苯酮或杂环芳酮类化合物，主要有二夺氢型光引发剂都是二苯酮或杂环芳酮类化合物，主要有二苯甲酮及其

38、衍生物、硫杂蒽酮类、蒽醌类等。与夺氢型光引发剂苯甲酮及其衍生物、硫杂蒽酮类、蒽醌类等。与夺氢型光引发剂配合的助引发剂配合的助引发剂氢供体主要为叔胺类化合物，如脂肪族叔胺、氢供体主要为叔胺类化合物，如脂肪族叔胺、乙醇胺类叔胺、叔胺型苯甲酸酯、活性胺等。乙醇胺类叔胺、叔胺型苯甲酸酯、活性胺等。二苯甲酮（二苯甲酮（BP）4-甲基二苯甲酮甲基二苯甲酮 2,4,6-三甲基二苯甲酮三甲基二苯甲酮 8.7 光固化涂料光固化涂料精细化工工艺学第8章（二）活性稀释剂（二）活性稀释剂 活性稀释剂是指具有可聚合的反应性官能团，能参与光固化交联活性稀释剂是指具有可聚合的反应性官能团，能参与光固化交联反应，并对光固化树

39、脂起溶解、反应，并对光固化树脂起溶解、稀释、调节黏度作用的有机小分子。稀释、调节黏度作用的有机小分子。通常将活性稀释剂称为单体或功能性单体。活性稀释剂可参与光固化通常将活性稀释剂称为单体或功能性单体。活性稀释剂可参与光固化反应，因此减少了光固化涂料有机挥发分（反应，因此减少了光固化涂料有机挥发分（VOCVOC）的排放，这赋予了光）的排放，这赋予了光固化涂系的环保特性。固化涂系的环保特性。按反应性官能团的种类，活性稀释剂可分为（甲基）丙烯酸酯类、按反应性官能团的种类，活性稀释剂可分为（甲基）丙烯酸酯类、乙烯基类、乙烯基醚类和环氧类等。其中以丙烯酸酯类光固化活性最乙烯基类、乙烯基醚类和环氧类等。其

40、中以丙烯酸酯类光固化活性最大，甲基丙烯酸酯类次之。大，甲基丙烯酸酯类次之。1,6-己二醇二丙烯酸酯（己二醇二丙烯酸酯（HDDA）三缩丙二醇二丙烯酸酯（三缩丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）8.7 光固化涂料光固化涂料精细化工工艺学第8章光纤及光纤涂料光纤及光纤涂料8.7 光固化涂料光固化涂料光纤种类光纤种类材材 料料 成成 分分采采 用用 原原 料料石英光纤芯线：SiO2 GeO2 P2O5 包层：SiO2 B2O3SiCl4 GeCl4 POCl3SiCl4 BCl3 BBr3多组分光纤芯线：SiO2 Na2O CaO GeO2 包层：SiO2 Na2O CaO B2O5：S i C l4 N

41、a N O3 C a(N O3)2 Ge(C4H9O)4SiCl4 NaNO3 Ca(NO3)2 BCl3石英芯线塑料包层光纤芯线；SiO2包层：有机硅SiCl4二甲基二氯硅烷 塑料光纤芯线：PMMA包层：氯化MAP聚甲基丙烯酸甲酯氟化甲酯精细化工工艺学第8章 光纤的拉制光纤的拉制 石墨炉预制棒 裸光纤 涂覆杯 UV灯 保护气体8.7 光固化涂料光固化涂料精细化工工艺学第8章 光纤的结构光纤的结构着色层 芯层 5m 包层125m 内涂层 外涂层 光纤带的结构光纤带的结构精细化工工艺学第8章62中国已经成为全球光纤生产和消费大国中国已经成为全球光纤生产和消费大国 光纤涂料是光纤生产的最主要的原材

42、料之一，国产化是必然趋势。光纤涂料是光纤生产的最主要的原材料之一，国产化是必然趋势。8.7 光固化涂料光固化涂料精细化工工艺学第8章 我国从开始研究光纤时（上世纪我国从开始研究光纤时（上世纪7070年代末）就开始了光纤涂料的研年代末）就开始了光纤涂料的研究，淮南电子部究，淮南电子部8 8所承担了光纤涂料所承担了光纤涂料“八五八五”攻关项目。其后，同时开展攻关项目。其后，同时开展光纤涂料研究的还有湖北化学所和四川晨光化工研究院。光纤涂料研究的还有湖北化学所和四川晨光化工研究院。上世纪上世纪9090年代中期以前，我国除了几家研究院所小规模研究性生产年代中期以前，我国除了几家研究院所小规模研究性生产

43、光纤外，较大规模生产的只有西古、长飞和成都电缆厂（中住）、邮科院光纤外，较大规模生产的只有西古、长飞和成都电缆厂（中住）、邮科院等少数几家，所用的涂料全部是进口的。等少数几家，所用的涂料全部是进口的。当时光纤生产还是高技术、高利润时期，光纤行业存在的主要问题当时光纤生产还是高技术、高利润时期，光纤行业存在的主要问题是光纤强度、光纤衰减等问题，阻止了厂家使用国产材料的兴趣。国产材是光纤强度、光纤衰减等问题，阻止了厂家使用国产材料的兴趣。国产材料只在少数研究单位试用过，没形成规模。料只在少数研究单位试用过，没形成规模。我国当时的技术基础、管理体制等因素也制约了国产涂料研发工作我国当时的技术基础、管

44、理体制等因素也制约了国产涂料研发工作的进一步发展。的进一步发展。本世纪初，我国光纤涂料全部为国外厂家所控制。本世纪初，我国光纤涂料全部为国外厂家所控制。进入进入2121世纪，光纤价格也从世纪，光纤价格也从15001500元元/km/km，直落到目前，直落到目前8080元元/km/km，成本，成本的压力为光纤涂料的国产化带来了新的机遇。的压力为光纤涂料的国产化带来了新的机遇。国家在国家在“十五十五”计划中把光纤预制棒和光纤涂料等配套原材料国产计划中把光纤预制棒和光纤涂料等配套原材料国产化列入到国家重点科技攻关计划。化列入到国家重点科技攻关计划。8.7 光固化涂料光固化涂料精细化工工艺学第8章光纤

45、涂料的被覆和固化对涂料的要求光纤涂料的被覆和固化对涂料的要求（1 1）不会对光纤传输性能产生负面影响这就要求被覆涂料的内层固化）不会对光纤传输性能产生负面影响这就要求被覆涂料的内层固化膜软，玻璃化温度低，不致引起光纤在高、低温下的附加传输衰耗。外层膜软，玻璃化温度低，不致引起光纤在高、低温下的附加传输衰耗。外层涂料固化膜则要求硬，有高的模量和机械性能，以保护光纤不受外界因素涂料固化膜则要求硬，有高的模量和机械性能，以保护光纤不受外界因素的损害。的损害。（2 2）固化速率快拉丝速率已达）固化速率快拉丝速率已达1000m/min1000m/min以上甚至更高，现已采用紫以上甚至更高，现已采用紫外光

46、外光(ultraviolet(ultraviolet，UV)UV)固化。固化。8.7 光固化涂料光固化涂料精细化工工艺学第8章8.8 涂料工业生产现状及发展动涂料工业生产现状及发展动向向8.8.1 涂料工业生产现状及特点涂料工业生产现状及特点一、涂料工业现状一、涂料工业现状1 1、发展迅速，缩短与发达国家距离、发展迅速，缩短与发达国家距离2 2、品种高、中、低档并存、品种高、中、低档并存3 3、地域布局不平衡、地域布局不平衡二、涂料工业特点二、涂料工业特点1 1、广泛性和专用性、广泛性和专用性2 2、投资少、见效快、投资少、见效快3 3、品种多，原料多、品种多，原料多4 4、技术密集，学科交叉

47、、技术密集，学科交叉精细化工工艺学第8章8.8.2 涂料工业发展动向涂料工业发展动向1 1、原材料来源多样化、原材料来源多样化2 2、涂料结构变化、品种增多、水性涂料发展迅猛、涂料结构变化、品种增多、水性涂料发展迅猛3 3、施工工艺进步、施工工艺进步8.8 涂料工业生产现状及发展动涂料工业生产现状及发展动向向4 4、应用范围，消费市场扩大、应用范围，消费市场扩大5 5、集团化、规模化、专业化、集团化、规模化、专业化精细化工工艺学第8章化学工业与环境化学工业与环境精细化工工艺学第8章 腾龙芳烃(厦门)有限公司80万吨PX项目松花江水污染精细化工工艺学第8章2008年世界环境日主题“戒除嗜好：走向低碳经济”2009年世界环境日主题“你的地球需要你 联合国际力量，应对气候变化”。精细化工工艺学第8章0606年万元能耗下降，浙江年万元能耗下降，浙江3.53.5，未达到，未达到4 4。2010年能耗，将比2005年下降20%左右。2007年万元能耗下降3%。2022-11-17精细化工工艺学第8章