油漆涂层的成分

术语“油漆”和“涂料”经常互换使用。然而，在大多数情况下，油漆被认为主要用于美观，而涂料主要用于防止基材劣化或用于防腐蚀。工业涂料最常用于防止桥梁、管道或外部金属罐表面等结构中金属基材的腐蚀。无论用途如何，一层油漆或涂层都会保护表面，还会提供颜色、光泽和其他特性。在这篇文章中，使用了“涂料”这个词，尽管用“油漆”代替“涂料”并没有错。涂层可以定义为覆盖在表面上以提供保护或装饰目的的物质。本概述侧重于涂料——特别是工业涂料，它们是为保护性能而不是美学质量而设计的。涂料可分为两个主要成分：颜料和载体。着色剂通常由着色剂、缓蚀剂和增量剂组成，但也可能包括其他不溶性原料。载体将色素沉着带到表面并将其结合到涂膜中。载体通常由树脂或粘合剂、溶剂和可能包含在配方中的任何添加剂组成。

油漆涂层的成分

颜料在包括塑料工业在内的许多行业中，术语“颜料”用于识别作为着色剂的物质。在涂料行业，定义要广泛得多。虽然颜料确实经常改善涂料的外观，但它们在涂料中也有许多其他功能。例如，一些颜料提高了薄膜的物理性能，例如其强度、透湿性和抗冲击性，而其他颜料则保护基材免受腐蚀、火灾或霉菌的侵害。（防腐涂层的使用在不同服务暴露的防腐涂层中进行了讨论。）不管它们的功能是什么，涂料工业中使用的大多数颜料都是细碎的固体，不溶于其他涂料成分。因此，大多数颜料不溶解在树脂或溶剂中，而是悬浮在其中。涂料通常不使用单一颜料，而是使用多种颜料的混合物来实现美学、物理和保护性能的平衡。树脂树脂系统将颜料和其他成分粘合在一起，并将涂层粘合到下面的基材或涂层上。这就是允许涂层形成固体/硬到半硬（取决于树脂）塑料状薄膜的原因。树脂体系的选择对涂料的性能有重大影响。这就是涂层通常通过其包含的树脂类型来识别的原因。涂料的树脂成分是一种聚合物，由许多较小的分子共价键合而成，将它们连接在一起形成一条链。链的组成部分，称为单体，可能都是相同的化学物质或化学物质的混合物。选择聚合物的组成以使树脂具有所需的性能。添加剂各种类型的添加剂用于改善稠度、流出性、表面润湿性、颜色、抗紫外线（例如阳光）性和柔韧性，并防止在罐中沉降（悬浮剂）。例如，聚氨酯涂料与受阻胺光稳定剂一起配制，以帮助在暴露于阳光下时保持光泽和颜色，增塑剂被配制成坚硬或易碎的涂料，例如乙烯基涂料，以提供薄膜柔韧性。溶剂溶剂是车辆的挥发性成分，可能包括水或有机液体，例如甲乙酮或溶剂油。虽然溶剂在施工过程中是湿膜的一部分，但一旦涂层干燥或固化，它就不会成为干膜的一部分。用一种溶剂配制涂料并不常见；通常，使用溶剂混合物，混合物中的每种溶剂执行不同的功能。主溶剂是配制成涂料的溶剂，可降低树脂、颜料和添加剂的粘度，使涂料可以通过喷枪或刷子或滚筒正确雾化。二级溶剂是较慢蒸发的溶剂，在湿涂膜中的保留时间比一级溶剂稍长。它们帮助涂层流出形成均匀、连续的薄膜。挥发性有机化合物许多用于涂料配方或在现场作为稀释剂添加的有机溶剂存在一个问题，即它们从涂膜中蒸发到空气中后，在阳光照射下会与氮氧化物和一氧化碳发生反应，产生臭氧，烟雾的一个组成部分。这些也称为挥发性有机化合物(VOC)。涂料的VOC含量通常以磅/加仑或克/升表示，并在涂料制造商的产品数据表中报告。许多制造商还报告了添加稀释剂后的VOC含量。在现场粉刷结构时，VOC限值通常由项目规范或当地空气污染机构规定。

各种涂层类型的成膜机理

尽管下面列出的固化机制并未包括所有涂料材料的固化机制，但这些是最适用于工业涂料的：漆涂料中使用的热塑性树脂包括聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚（甲基丙烯酸甲酯）和聚苯乙烯-丁二烯共聚物。它们通常是单包装系统（涂料的所有成分都包装在一个容器中），具有快干和低固含量的特点。含有溶解在有机溶剂中的热塑性粘合剂的涂层称为漆。涂上清漆后，热塑性薄膜会随着溶剂的蒸发而变硬。聚合物链可能相互缠绕，但在成膜时不会发生化学反应。由于限制使用VOC的法规，如今化学转化涂料的使用并不频繁。漆的粘合剂溶解在有机溶剂中，使用的许多溶剂被认为是VOC。相反，使用具有高固体含量的化学转化涂料的双包装系统（其中涂料组分被包装到容器中以在应用时混合在一起）。每包包含一种小聚合物溶液。当包装在环境温度下混合在一起时，小聚合物开始结合形成高分子量聚合物。当应用混合涂料时，即使混合物的固体含量很高，分子仍未反应到粘度过大的程度。因为组分中含有高百分比的固体，所以它们所含的溶剂百分比很低；因此，VOC含量低。乳胶涂料在乳胶涂料中，非常高分子量的聚合物存在于悬浮在水中的称为胶束的离散颗粒中。要制备胶乳聚合物，需要将少量阴离子表面活性剂添加到大量水中。阴离子表面活性剂分子结合成大致球形的颗粒，带负电的头部位于外侧，非极性尾部位于内侧。当将单体添加到混合物中时，它会扩散到颗粒中。阴离子表面活性剂在颗粒表面提供的排斥力可防止颗粒凝聚。通过氧化固化的醇酸树脂和其他树脂醇酸树脂和其他含有干性油的涂料的成膜机制是由空气中的氧气引发的。涂上薄膜后，树脂中的醇酸树脂分子通过涉及油和氧的不饱和（双）键的化学反应交联。干性油，如亚麻子油和鱼油，通常含有具有三组或更多组双键的脂肪酸。醇酸树脂基本上是用干性油反应或改性的聚酯。有时用干性油改性的其他树脂包括环氧酯、聚氨酯和酚醛树脂。涂层的性能在很大程度上取决于油改性的类型和数量。只要涂层暴露在氧气中，固化过程就不会停止。因此，许多醇酸树脂体系会随着时间的推移而变脆。（在醇酸树脂概述一文中了解有关醇酸树脂的更多信息。）湿气固化聚氨酯和无机锌底漆只有少数工业涂料需要湿气才能固化。这些包括湿固化聚氨酯和硅酸乙酯型无机富锌底漆。这些系统中的每一个中的固化反应都涉及水解，或与水的化学键裂解。水解反应的结果是，湿固化聚氨酯释放出二氧化碳(CO 2)，无机富锌底漆释放出乙醇。粉末涂料粉末涂料可以包含热塑性或热固性树脂。可以通过静电喷涂或通过使预热的部件通过悬浮在空气中的粉末流化床来施加粉末。涂上粉末后，烘烤涂层件。如果树脂是热塑性塑料，则颗粒熔化在一起形成薄膜。如果树脂是热固性树脂，则颗粒会发生化学反应以形成交联。通常用作粉末涂料的树脂包括乙烯基树脂、环氧树脂和聚酯。（有关粉末涂料的更多信息，请参阅粉末涂料的5大优势。）

涂层系统定义

在许多情况下，涂层可以结合起来形成一个涂层系统。涂层系统包括表面处理和一个或多个涂层的应用。如果指定了同一产品的多层涂层，有时会使用对比色来帮助涂抹器确保覆盖。涂层系统通常由底漆和面漆组成。在许多情况下，还指定了中间涂层。当使用多种涂层来创建一个系统时，它们必须相互兼容。此外，每个涂层都具有在给定厚度下执行的功能。因此，不能通过增加环氧中间涂层的额外厚度来弥补富锌底漆厚度的不足。每层都应以最佳厚度（既不过厚也不过薄）进行施工，并在施工后续层之前验证厚度是否合适。

• 底漆的功能：底漆的功能是将涂料体系粘合到基材上。底漆通常通过使用一种或多种阻隔、抑制或电流保护方法为钢基材提供腐蚀保护。底漆还必须耐受所进行的表面处理水平，并且必须与下一层应用相容。如果底漆是涂层系统中存在的唯一层，如在单涂层系统中，它还必须能够耐受使用环境。施加附加涂层时，底漆通常具有低光泽度以促进附加涂层的附着力。
• 中间涂层的功能：通常将中间涂层并入涂层系统以增加屏障保护。中间涂层必须与底漆和面漆相容。与底漆一样，中间涂层通常具有较低的光泽度以促进面漆的附着力。
• 面漆的作用：面漆或面漆是防腐系统中的第一道防线。它还必须在美学上与说明者的优先事项兼容，并且通常需要长时间保持颜色和光泽度。当然，面漆必须能够耐受使用环境，并且必须与底层（底漆或中间涂层，视情况而定）相容。此外，面漆必须能够接受维护大衣。

如前所述，每个涂层都具有在给定厚度下执行的功能。应用涂料时，固体或非挥发性物质的体积（以液体涂料的百分比表示）是决定漆膜厚度的重要因素。通常，涂料制造商会在与每种涂料产品相关的文献中提供目标湿膜厚度或目标干膜厚度。很多时候，只提供了一个目标薄膜厚度。在这些情况下，可以使用涂层的体积固体以及目标干膜厚度或目标湿膜厚度进行计算，以确定未指定的湿膜或干膜厚度。