学术沙龙（二）：涂料的“前世”与“今生”

引言

从远古时期，漆器就已经开始运用，从装饰到艺术，体现着一个民族的繁荣昌盛。如今现代化的涂料更是运用在各个方面，不仅在装饰方面，更是在防腐，保护，标志方面展现着自己独有的风采。

早期大多以植物油为主要原料，故叫做油漆。现代树脂已经绝大部分或全部取代了植物油故称为涂料。

颜填料：一种细微粉末状的有色或白色物质，不溶于水、油或者有机溶剂等，但经过分散或搅拌能均匀分散于其中形成悬浮液。

颜料的作用：提高涂膜的耐久性、耐候性、耐腐性等，同时能增加漆膜的厚度，可提高漆机械强度，对改善涂膜的物理、化学性能，提高其装饰性和保护性发挥了极大作用。其按照来源分类如下：

按照其在涂料中所起的作用可分为：

着色颜料：具有一定着色力和遮盖力，在色漆中起着色和遮盖作用

体质颜料：又称填料，是一些不具备着色力和遮盖力的白色和无色颜料，主要起到增加漆膜厚度与体质的作用，降低成本。

随着技术的发展，发现体质颜料与着色颜料配合使用，不仅可增加涂膜厚度，提高漆膜的耐久性和耐磨性，在主漆中加入可防止下沉，可以改善涂膜的流平性和耐磨性，在高颜料分的底漆中大量使用，可提高漆膜的硬度，降低开裂现象。

主要颜料有：钛白粉、立德粉、谈何、铁红、铁黄、有机红、金属颜料（铜粉、铝粉）等，主要填料有：碳酸钙、高岭土、滑石粉、硫酸钡、石英粉等。

涂料溶剂：在涂料工业中，用来溶解或者分散成膜物质，形成便于施工的涂料，并在涂膜形成过程中挥发掉的液体，对成膜物质的溶解能力决定了形成溶液的均匀性，漆液的黏度和漆膜物质的贮存稳定性。主要由溶解成膜物质的真溶剂，不具备溶解能力，但可以增强真溶剂的溶解能力的助溶剂以及不具备溶解能力、协同调节真溶剂的挥发速度的假溶剂三部分组成。

不同溶剂对不同成膜物质溶解能力不一样。因此，正确选择溶剂必须了解每种成膜物质相应的溶剂品种，用错溶剂会导致涂料浑浊、沉淀、析出、失光甚至报废。

涂料的组成---助剂

涂料助剂，又称油漆辅料，系配制涂料的辅助材料，在涂料中用料很少且不能单独成膜，但其在涂料中作用极大，可以提高涂料性能，促进涂膜形成。助剂种类繁多，根据其功能可分为一下几类：

润湿剂：包括基材润湿剂和颜填料润湿剂

分散剂：包括润湿分散剂和颜料分散剂

流平剂：包括润湿流平剂和表面张力降低剂

流变助剂：包括增稠剂、触变剂、施工性能助剂

消泡剂：包括消泡剂、抑泡剂、破泡剂

防腐防霉剂：包括罐内防腐剂和漆膜防腐剂

中和剂：包括多功能效果的pH调节剂

催干剂、防结皮剂和催化剂

四、现代涂料

   随着科学技术的发展，人类对于环保的要求越来越高，中国在实施制造强国战略的“中国制造2025”中，绿色发展成为基本方针之一。创新发展、绿色发展已经成为涂料行业“十三五”产业规划的指导思想。相继出台相关政策来引导和督促涂料企业进行转型，目前达到环保政策要求的未来发展方向的涂料类型如下表所示：

Q1：成膜助剂都是什么类型的助剂？

A1：

    成膜助剂又名聚结剂，是一种高沸点化合物，多为醇、醇酯、醇醚类，他们实际上是聚合物的一种溶剂。在漆膜干燥过程中，水分挥发后余下的成膜助剂是聚合物溶解并融合成连续的膜。成膜以后随着时间的推移，成膜助剂逐渐挥发。可见成膜助剂除有溶解作用外，还会对成膜聚合物起到短暂的增塑作用。

Q2：石墨烯在改性防腐涂料中的作用？

A2：

      ①石墨烯具有特殊的片层状结构，可以像鳞片状云母粉、铝粉、玻璃薄片等作为填料应用于防腐涂料中，石墨烯的片层状结构，对水、氧气和离子的扩散有很好的物理屏蔽作用，可以增加腐蚀介质在涂层中的渗透路程，从而达到对金属材料的防腐蚀功能，这一过程被通俗的称为石墨烯的“迷宫效应”。

      ②环氧树脂无法阻止其本身的裂纹萌生和塑性变形导致涂料易形成裂痕。然而石墨烯的存在改变了其断裂模式，开裂趋势被抑制。

      ③石墨烯在涂料中的润滑作用，降低涂料表层的摩擦系数，磨损率减小。

Q3：树脂与固化剂的作用机理是什么样的？

A3：

    以聚氨酯双组份漆为例，它是以多异氰酸酯和多氢基化合物反应生成以含有氨基酸酯高分子化合物为主要成膜物质的连续膜面。双组份中的甲组分即通常意义上的固化剂为含有多异氰酸基（-NCO）的预聚物，乙组分为含有多羟基（-OH）的化合物，将二者与稀释剂按比例混合后涂于物体表面，即发生-OH和-NCO的交联反应，树脂由小分子变成立体网状大分子而固化成膜。

学术沙龙讨论现场

在深入的探讨之后，小组成员的思维越来越发散，想法也千奇百怪。

Casey：如今新型涂料中，纳米涂料用的多吗，主要在起到什么作用。纳米石墨烯对涂料起到作用吗？

小天：纳米Ti02 作为添加剂加入到涂料当中，形成的新型功能材料，为绿色涂料的大步发展提供了重要支持。目前纳米Ti02 改性建筑涂料具备较高的耐洗刷性、抗菌性、自洁性以及耐老化功能。把纳米Ti02 添加进环氧树脂涂料中用于紫外线吸收剂，能有效避免物质分子链因紫外光长期照射而发生链的裂解，弥补了其耐候性差的缺陷，显著提高了其耐老化性能。另外，至于纳米石墨烯材料在涂料方面的应用还在进一步探索中。

在探索真理的进程中，总是需要经历八十一难。以下就是希望各同仁和我们一起探讨的难题：

1．因水的表面张力大，难以浸润底材，易产生缩孔，水性涂料对施工过程中及材质表面清洁度要求也较高。那将如何解决涂膜质量的问题？

2．喷涂水性涂料对喷漆室的湿度也有一定的要求，水性涂料在环境相对湿度85%以上时表干缓慢，水溶剂在较饱和湿度环境下无法正常挥发？