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表面工程學 第2版 教學課件 作者 曾曉雁 吳懿平 電子課件 九 涂裝技術 09 .ppt

'表面工程學 第2版 教學課件 作者 曾曉雁 吳懿平 電子課件 九 涂裝技術 09 .ppt'
將有機涂料(油漆)涂覆于物體表面并干燥成膜的過程。第九章 涂裝技術 涂裝目的:保護、裝飾、標志和特種功能(圖11-1)。 涂裝技術的發展歷史 天然涂料:如油料、瀝青、礦石顏料等的混合物; 人工合成涂料:如合成樹脂、合成顏料等。一、涂料的組成 主要由成膜物質、顏料、溶劑、助劑四部分組成(圖5-1)。第一節 涂料的基本組成及其作用 (1)成膜物質的類型:1)非轉化型成膜物質:在成膜過程中組成結構不發生變化。具有熱塑性、可溶和可熔性;2) 轉化型成膜物質:在成膜過程中組成結構發生變化。具有熱固性、不溶、不熔的網狀高聚物。1 成膜物質 組成涂料的基礎,主要有植物油、樹脂等。我國通常將涂料成膜物質分為十七類(表9—1)。(2) 成膜物質的分類(1)顏料作用: 美觀裝飾作用; 遮蓋能力; 增強涂膜的力學性能、耐蝕性能或某種特定功能。2. 顏料 按其來源分類:天然顏料和合成顏料; 按其化學成分分類:無機顏料和有機顏料; 按其作用分類:著色顏料、體質顏料、防銹顏料和特種顏料。 一些有代表性的顏料(表11-2)。(2) 顏料分類 起到改進涂料或涂膜性能的輔助作用。 助劑按用途分類:1)涂料生產過程使用的助劑:潤濕劑、分散劑、乳化劑等;2)涂料貯存過程使用的助劑:防結皮劑、防沉淀劑等;3)涂料施工過程使用的助劑:催干劑、固化劑、流平劑等;4)改善涂膜性能助劑:增塑劑、平光劑、防霉劑、阻燃劑、防靜電劑、紫外光吸收劑等。3. 助 劑(1)溶劑的作用 將成膜物質溶解成液態以便施工。涂裝后溶劑揮發,涂料轉變成固態膜。4. 溶 劑 按用途分類:1)能溶解成膜物質的溶劑(在涂料制造時加入);2)能稀釋成膜物質溶液的稀釋劑(在涂料施工時加入)。 按成分分類:1)有機溶劑:脂肪烴、芳香烴、醇、酯、醚、酮等有機物;2)無機溶劑:水、無機化合物。(2) 溶劑的分類1) 按涂料的品種選擇適當的溶劑;2)安全(易燃、有毒);3)環保。(3) 溶劑使用注意事項1 按涂料的形態分類 固態涂料和液態涂料(無溶劑型和溶劑型);2 按涂料成膜機理分類 非轉化型涂料和轉化型涂料;3 按涂料施工方法分類 刷涂涂料、輥涂涂料、噴涂涂料、電泳涂料。二、 涂料的分類和命名4 按固化方式分為常溫干燥涂料、加熱干燥涂料、輻射固化涂料。按涂料使用層次可分為底漆、膩子、面漆。6 按涂膜外觀分類1) 按涂膜透明度分:能透底的稱為清漆,不透底的通稱色漆。2) 按涂膜光澤度分為光漆、亞光漆和無光漆。3) 按涂膜外觀分為皺紋漆、錘紋漆、桔形漆、浮雕漆等。4 按涂膜干燥方式或使用層次分類 涂料名由“顏色或顏料名稱+成膜物質名稱+基本名稱”組成。如白色丙烯酸磁漆。 涂料型號由三部分組成,如 C 04 - 2 (C 成膜物質(醇酸樹脂),04基本名稱(磁漆),2 序號) 輔助材料型號由兩部分組成:如 X - 5 ( X輔助材料種類(稀釋劑), 5序號) 涂料命名的基本名稱代號見表9 - 2(見書)。6 涂料的命名 涂料成膜干燥機理可分為兩大類:一、溶劑揮發型 涂料在成膜過程中不發生化學反應,僅是溶劑揮發使涂料干燥成膜。這類涂料有良好的修補性,易于重新涂裝,如硝基漆、乙烯漆類。第二節 涂料成膜機理 成膜物質是分子質量較低的線性聚合物,可溶解于特定的溶劑中,經涂裝后,待溶劑揮發,通過化學反應交聯固化成膜,固化后不能再溶解于溶劑中。根據固化方法可細分為:二、 固化干燥型(1)1 氣干型涂料:涂料與空氣中的氧反應交聯固化成膜。這類涂料可在常溫下干燥成膜。儲存時須隔絕空氣,如樹脂漆。2 烘烤型涂料:涂料中兩種或兩種以上成膜物質涂刷后,在一定溫度下互起化學反應交聯固化成膜,如氨基醇酸烘漆。3 兩罐裝涂料:由兩種成膜物質互起化學反應而交聯固化成膜。兩組分別包裝,用前按比例混合,涂覆后即交聯成膜。4 輻射固化涂料:涂料通過輻射引發漆膜內的含乙烯基成膜物質和活性溶劑進行自由基或陽離子聚合,從而固化成膜。固化干燥型(2)1) 使金屬與腐蝕介質機械隔離,阻止電化學腐蝕;2) 依靠涂膜的絕緣性能,阻礙陽極與溶液間離子的移動,減小腐蝕速度;3) 涂膜中的顏料對金屬表面起鈍化作用,形成保護性的鈍化膜,提高了電極電位,減小了腐蝕電池兩極間的電位差,減緩腐蝕速度。4) 將緩蝕劑加入涂料內作為防銹添加劑。三、涂膜對金屬的防護 涂裝用材料包括:預處理材料、涂料、后處理材料。一、預處理材料1 預處理的目的1) 清除一切不利于涂膜附著的因素,如油污、銹斑等,2) 使被涂裝物體表面形成一層有利于提高涂膜結合牢度表面膜,如磷化膜、鈍化膜等。第三節 涂裝材料1) 脫脂劑:清除物體表面的油污;2) 浸蝕劑:清除物體表面的氧化物;3) 表調劑:調整、活化被涂物體的表面;4) 磷化劑:形成一層磷酸鹽化學轉化膜,提高涂膜附著力和耐蝕性;5) 鈍化劑:形成一層氧化物或鉻酸鹽化學轉化膜,提高涂膜附著力和耐蝕性。2 預處理材料及其用途1 自干型涂料(表9 -3) 溶劑揮發后,樹脂、顏料等成膜物質在物體表面形成涂膜??捎糜诘蜋n涂裝,應用面廣。2 烘烤型涂料 主要烘烤型涂料有:(1) 氨基樹脂漆:主要成膜物質是氨基樹脂和醇酸樹脂,根據兩者的比例不同分為高氨基(1:1~2.5)、中氨基(1:2.5~5)、低氨基(1:5~9)。二、常用涂料 光澤,但脆性大、附著力差,須與醇酸樹脂配合使用; 可加入第三種樹脂,以獲得性能更優異的涂膜; 氨基清漆顏色淺,不易泛黃,外觀豐滿,色彩鮮艷; 涂膜堅韌,附著力好,力學性能高; 耐候性、抗粉化性、抗龜裂性比醇酸好,干后不回粘; 有較好的耐水、耐油和耐磨性; 烘烤溫度比較高。氨基樹脂漆特點 以環氧樹脂為主要成膜物質。具有以下特點: 附著力好,宜用于底漆和膩子; 強度高,固化時收縮??; 耐化學藥劑能力強; 電氣絕緣性能優良; 漆的粘度低,易于施工。 耐候性能差,容易變色和粉化,不宜作戶外用涂料。(3) 環氧樹脂漆 水性涂料的樹脂水性化:1) 在樹脂分子鏈中引入胺基(或羧基),用酸(或堿)中和,形成陽離子型(或陰離子型) 水溶或增溶樹脂;2) 在樹脂分子鏈中引入強親水基團,如羧基、羥基等,自乳化而分散于水中;3) 外加乳化劑或對樹脂強制乳化形成水分散乳液。 用途: 主要用于建筑乳膠涂料。3 水性涂料 以水作溶劑,取材方便,節省資源; 消除施工時火災危險; 降低對大氣污染; 改善了作業環境條件; 可在潮濕環境中直接涂覆施工; 涂裝工具。省略部分。 作高檔木器涂料。光固化涂料用途 按所用基料類型分為有機和無機耐高溫涂料二大類: 有機耐高溫涂料:可耐200~700℃高溫,涂膜有良好的物理力學性能、耐水性及電絕緣性,但硬度低、耐燃性差; 無機耐高溫涂料:可耐400~1000℃溫度,涂膜硬度高、耐燃性好,但涂膜較脆。(2) 高溫涂料 降低滑動面摩擦系數,提高潤滑性和耐磨性的專用涂料??捎糜诓贿m宜用潤滑脂的場合,如在高溫、強輻射、強腐蝕、高真空條件下工作的滑動面。(4) 潤滑涂料 金屬型潤滑涂料:用Ca、Ag、Pb、Ni、Sn等作粘結劑。 有機型潤滑涂料:200℃以下使用用醇酸樹脂、環氧樹脂、聚氨酯、有機硅等作基料;200℃以上環境條件下使用用聚四氟乙烯、聚酰亞胺、等耐高溫樹脂作基料。 無機型潤滑涂料:常用硅酸鹽、磷酸鹽、陶瓷作粘合劑,能在800~1000℃的高溫下使用。潤滑涂料按添加的固體潤滑劑分為石墨型、二硫化鉬型、聚四氟乙烯型、混合型等。 潤滑涂料分類 利用涂層顏色變化來指示物質表面溫度及溫度分布的專用涂料。 根據顏色能否可逆,分為:1)可逆示溫涂料:加熱到某一溫度發生色變,溫度降低時能恢復原狀,能反復使用。2)不可逆示溫涂料:加熱到一定溫度發生永久性顏色變化,不能復原,只能一次使用。(5) 示溫涂料 涂于船舶底部,防止海洋生物附著的專用涂料。涂料中添加防污劑,在使用過程中,防污劑逐漸滲出,阻止海洋生物附著。(6) 防污涂料 涂裝后的后處理目的是進一步提高涂膜的裝飾性、保護性、防腐性等性能,如拋光、噴蠟、封閉等。三、 涂裝后處理材料 涂裝工藝分為預處理、涂覆、干燥等三個步驟。一、涂裝預處理 預處理的目的: 除去材料表面油污、氧化皮等,增強涂膜的附著力; 塑料制品要進行改變表面極性處理,增加涂膜附著力; 磷化或鈍化處理可增強涂層與金屬結合力; 消除被處理物品表面缺陷,增加表面平整度。第四節 涂裝工藝與裝備1) 浸漬式(圖9-1):工件全部浸泡在液體中,處理比較徹底,但處理速度慢、效率低、時間長;2 涂裝預處理設備3) 浸漬—噴淋結合式。2 涂裝預處理設備2) 噴淋式(圖9-2):分單室多工序、輸送式等類型,最常見的是通道式多室聯合機組;二、 涂料涂覆(表9-6) 刷涂的特點: 簡單,不需投資設備; 涂覆質量差,耗用涂料多; 費時,勞動強度大; 工作環境差; 適合單件小批量生產。1 刷涂 壓縮空氣在噴嘴前形成負壓區,將涂料從噴嘴中吸出后被高速氣流霧化并噴向被涂物體表面集聚成連續涂膜。 空氣噴涂特點: 涂覆效率高; 涂膜平整光滑,裝飾性很好; 涂覆環境差,污染環境; 涂料損耗大,利用率小于50%。2 空氣噴涂 高壓將涂料從噴嘴射出,高速涂料與空氣發生激烈的沖撞,使涂料破碎霧化并噴向被涂物體表面集聚成連續涂膜。(圖9-3) 無氣噴涂特點: 涂覆效率高; 對涂料粘度適應范圍廣; 涂膜質量好,附著力高; 環境污染小。3 高壓無氣噴涂 靜電噴涂的條件: E0 < E 95%); 不會發生溶劑中毒和火災的危險,勞動條件好;生產效率高,易實現自動化生產。 電泳涂料(見書表9-8 )。 電泳涂裝的特點上件→預脫脂→脫脂(浸蝕) →水洗→水洗→表面調整→磷化→水洗→去離子水洗→(熱風烘干) →電泳沉積+超濾循環水洗→烘烤固化+冷卻→涂裝面漆。電泳涂裝工藝流程 分為連續通過式和間歇垂直升降式兩大類(圖9-6)。電泳涂裝設備(1)干式噴漆室:主要用于噴涂膩子、水性涂料、無溶劑或低溶劑型涂料;(2)濕式噴漆室:主要用于噴涂溶劑型涂料。三、噴漆室(1)自然干燥:在常溫下靠溶劑揮發,自行聚合及催化聚合,由液態轉化為固態漆膜。(2)人工干燥:分為加熱干燥和照射固化兩種: 加熱干燥:低溫干燥(<100℃以下);中溫干燥(100~150℃);高溫干燥。 照射固化:通過紫外線和電子束等特殊能量使涂膜固化。四、 涂膜干燥(1)熱風對流加熱,特點是: 烘干室內溫度均勻; 成本低; 烘干室內的廢氣可循環再用,節省能源。 工業常用干燥方式 利用加熱元件放出的遠紅外線直接加熱物體,特點是: 可在涂層內部產生部分熱量,涂層干得快,干得徹底。 節約能源30%; 熱量分布不均勻。(2) 輻射加熱一、轎車車身涂裝(見書表9-9 )二、家用電器涂裝(見書表9-10 ) 對家電的涂裝要求是: 外觀美觀、色彩協調; 能承受各種濕度、溫度和耐陽光照射等; 防護能力要求高; 經濟成本合理。(2) 輻射加熱 檢測內容: 基本物理性能:如表觀、光學、力學和應用性能等; 環境變化時的性能:如對光、熱、濕等的抵抗能力; 化學腐蝕性能:涂膜的防銹蝕和對化學品的抵抗能力; 耐久性能:時間對涂膜性能的影響。 涂膜性能檢測和質量評定標準(見書表9-11)。第六節 涂膜質量評價 質量高、成本低、無污染。1 涂料 盡可能降低有機揮發物的排放量; 發展水性涂料; 發展粉末涂料。2 設備 (1) 自動化。第七節 涂裝技術的發展趨勢涂料的基本組成:成膜物質、顏料、溶劑、助劑涂裝工藝:表面預處理、涂料涂覆、涂膜干燥等。本 章 重 點
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