淺談常用涂料配方設計介紹

涂料是一種多組分的體系，使用的環(huán)境及使用目的等很多因素而對涂料提出不同的要求，而涂料的諸多性能都是由涂料的配方?jīng)Q定的，配方中不同的組分及不同含量都會對涂料的性能產(chǎn)生很大影響，這就需要我們來對涂料的配方設計進行研究，對于涂料配方的設計也有一定的原則，也需要考慮很多的因素，主要包括：1)涂料的性能要求。如光澤、顏色；各種耐性；機械性能；使用環(huán)境及其他特殊功能等；2)顏填料。需要考慮顏填料的遮蓋力、著色力、密度、吸油量、表面極性、細度、耐候性、耐光性及有害元素含量等；3)溶劑?？紤]對樹脂的溶解能力、溶解參數(shù)、相對揮發(fā)速率、沸點、毒性等；4)助劑?？紤]與體系的相容性、互相之間的配伍性和毒性；5)底材特性。不同底材的特性考慮因素不同，鋼鐵、木材、塑料、混凝土等；底材的表面張力，表面處理；6)原料成本。滿足客戶對產(chǎn)品價格的要求；7)配方參數(shù)。即涂料中各組分的比例，如顏基比、固體分、黏度等；8)施工方法。對配方設計的影響。如噴涂、輥涂、uV固化、刷涂、電泳及施工現(xiàn)場環(huán)境條件。

1.環(huán)氧涂料配方設計

以環(huán)氧樹脂為主要成膜物質制備的涂料，其固化方式主要是以化學反應方式成膜的，涂料中的環(huán)氧樹脂及其改性聚合物可通過自動氧化聚合、自由基引發(fā)聚合、能量引發(fā)聚合(輻射固化)、縮聚固化、氫轉移聚合和催化聚合6種化學反應方式進行交聯(lián)固化成膜。環(huán)氧涂料配方設計在同系涂料中采用2種或2種以上固化機理替代單一的固化機理，用固化成膜機理來對環(huán)氧涂料的配方進行設計，展示出配方設計的概括陛、理論指導性及實踐的可操作性 。1．1 環(huán)氧涂料配方設計的內(nèi)容1．I．1 創(chuàng)新即是改進和提升現(xiàn)有產(chǎn)品性能，就是要在原有產(chǎn)品的基礎上，在不改變原有產(chǎn)品良好性能的基礎上對配方進行適當?shù)母纳?，以得到性能更加?yōu)異的品種，同時還要避免與同質產(chǎn)品的競爭。1．I．2 開發(fā)適應性的配方涂料新品種隨著現(xiàn)代企業(yè)對涂料要求的提高，不同的應用領域及不同的保護部位都要采用不同的涂料品種，這就要求我們不斷地開發(fā)新產(chǎn)品，以滿足不同的需求，實行配套使用。I．1．3 開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的涂料涂料性能的突破是以創(chuàng)新為基礎的，這就需要研發(fā)新的成膜物、顏填料及助劑，從而創(chuàng)造出新的具有自主知識產(chǎn)權的新品種涂料。1．1．4 底材及其表面處理對于涂料性能來說，最基本的是看涂料成膜后與底材的附著力，而這種性能不僅僅與涂料本身的性能有關，而且與底材也有很大的關系，即使是同一種底材，通過一定處理后，也會很大地提升涂料的某些性能，主要表現(xiàn)為附著能力的改善。1．1．5 涂料的使用環(huán)境對于涂料的選擇而言，使用環(huán)境是至關重要的，對于不同的使用環(huán)境，涂料的性能會有很大的不同，所以在選擇涂料之前，一定要考慮涂料使用的環(huán)境，是室內(nèi)還是室外，是干燥的環(huán)境還是潮濕的環(huán)境，是在腐蝕環(huán)境下使用還是在一般大氣中使用等，這些因素一定要一一考慮清楚再做選擇。對配方設計的選擇不僅只考慮上述因素，還要考慮很多參數(shù)，如濕度包括干燥、潮濕、浸水等；接觸化學藥品，如酸、堿、溶劑、鹽霧等；還有輻射、生物污染等。1．2 環(huán)氧涂料配方設計涂料的配方設計有很多種方法，目前我們應用較多的方法主要有如下幾種。1．2．1 分步法分步法是傳統(tǒng)的配方設計方法，也是目前使用最多的方法，主要是按照基料、固化劑、活性稀釋劑、溶劑、顏填料及助劑的先后順序對各個組分進行篩選，確定各組分后，再進行試驗驗證，并由實驗室確定最終配方及工藝，進行中試生產(chǎn)，經(jīng)過使用后符合要求，最終投入成批生產(chǎn)。此法是比較成熟的設計配方的方法，大多數(shù)的涂料配方都是通過此法設計生產(chǎn)的。1．2．2 拳比法參比法又稱對比法，主要是用于對涂料配方的改進，通過與原產(chǎn)品的對比，制備出性能更加優(yōu)異的品種，對配方的改進其實是一個創(chuàng)新的過程，需要設計者運用創(chuàng)新的思維及技術對配方進行創(chuàng)新。1-2_3 逆向法逆向法也是應用較多的一種配方設計的方法，此法主要是直接針對涂料的使用性能要求，來對配方進行設計，所以又稱倒置法，此法并不對涂料組分進行選擇試驗，而是利用理論知識及技術經(jīng)驗對涂料性能要求進行分析，然后確定出基礎配方，然后再對其進行性能檢測，根據(jù)檢測結果再對配方進行優(yōu)化，最終確定配方。此法可以大量縮短配方設計的時間，提高效率。1．2．4 經(jīng)驗法類似于逆向法，是根據(jù)涂裝要求和使用要求，利用經(jīng)驗給出配方設計的基本路線、試驗方案和基本組成，再根據(jù)出現(xiàn)的問題進行分析，一一調(diào)整配方內(nèi)容，最終確定配方，得到滿意的涂料使用效果。以液體環(huán)氧樹脂為基料樹脂，以水性胺為固化劑，以聚磷酸銨、三聚氰胺、季戊四醇、氯化石蠟為膨脹阻燃體系，以納米TiO 、可膨脹石墨為增效劑，以復合鐵鈦粉為防銹顏料，制備了鋼結構用超薄型防火防腐涂料。

2 聚氨酯涂料配方聚氨酯涂料是指以聚氨酯樹脂為主要成膜物質，再配以顏填料、溶劑、助劑等輔助材料制備的涂料，聚氨酯涂料具有較高的強度、較強的耐磨性、優(yōu)良的附著力、良好的耐油性、耐酸堿性、耐水性及耐化學藥品性等優(yōu)良性能，此外，節(jié)省能源是聚氨酯涂料的突出特點。聚氨酯涂料的這些優(yōu)良性能和它的結構是密切相關的，聚氨酯樹脂的大分子中含有大量的氨酯鍵，能夠在大分子之間形成氫鍵，而由于氫鍵的存在，使得分子之間的內(nèi)聚力增大，提高了聚氨酯的抗撕裂強度，也就使得聚氨酯涂料的涂膜具有很高的機械耐磨性和韌性；聚氨酯樹脂可以和很多品種的樹脂混溶，這樣就使得涂膜的韌性可以根據(jù)需要進行調(diào)節(jié)；聚氨酯的成膜溫度可高可低，施工節(jié)能；還可以制成各種狀態(tài)的涂料，如水性、溶劑型、粉末及灌裝涂料等。

3 丙烯酸樹脂涂料配方丙烯酸樹脂涂料是指以丙烯酸樹脂為主要成膜物質而制備的涂料，丙烯酸樹脂和涂料應用十分廣泛，因此在設計配方的時候首先要考慮樹脂的應用對象，配方的設計程序如下：1)確定樹脂的類型，熱塑性、熱固性還是雙組分型；2)確定樹脂用來制備何種涂料；3)確定樹脂的合成方法；4)確定設計的樹脂和涂料要達到的使用要求及施工工藝；5)根據(jù)涂料產(chǎn)品的性能來選擇單體；6)對選擇的單體反應能力進行分析，選擇易于聚合的單體進行反應；7)確定聚合反應的工藝條件；8)模擬單體配比，進行樹脂的合成；9)根據(jù)單體配比合成的結果，對單體配方進行調(diào)整試驗；10)確定樹脂合成的工藝規(guī)程，包括聚合方法、樹脂配方、聚合工藝、樹脂的質量指標等，通過分析計算和大量的試驗進行驗證。基于丙烯酸樹脂的獨特品質，賦予了丙烯酸涂料具有很多優(yōu)良的性能，主要有：1)具有優(yōu)良的色澤，可制成透明度極好的水白色清漆和純白磁漆；2)耐光耐候性好，耐紫外照射不分解或變黃；3)保光、保色、能夠長期保持原有色澤；4)耐熱性好；5)可耐一般的酸堿，醇和油脂等；6)可制成中性涂料，可調(diào)入銅粉、鋁粉等，使其具有金銀一樣的靚麗色澤，不會變暗；7)長期貯存不變質。由于丙烯酸涂料的這些優(yōu)良的性能，已經(jīng)應用于很多領域，如汽車裝飾、家電、金屬、卷材、機械儀表、建筑等諸多領域，而對于丙烯酸涂料的配方設計，主要的影響因素就是樹脂的合成，樹脂的不同合成方法及其合成條件都會很大程度影響涂料的性能，所以在制備丙烯酸涂料的時候，一定要注意樹脂的合成條件。目前的丙烯酸樹脂涂料主要朝改性方向發(fā)展，以制備出性能更加優(yōu)良的品種，陳金身等采用半連續(xù)乳液聚合工藝，以丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸為聚合反應的單體，加入乳化劑十二烷基硫酸鈉、引發(fā)劑過硫酸銨進行丙烯酸酯樹脂的制備，然后進行改進配方的設計，制出性能優(yōu)異的產(chǎn)品。

4 結語涂料的配方設計不僅僅是各種組分的混合，還需要考慮很多的因素，而對于不同的涂料影響的因素也是不同的，涂料的使用環(huán)境及使用要求等諸多因素進行全面的考慮研究，制備性能優(yōu)良的涂料品種，滿足對其性能及施工要求。同時涂料的創(chuàng)新主要是基于所用基料(即樹脂)的創(chuàng)新，需要不斷研發(fā)新的改性樹脂產(chǎn)品。