油漆
三水锰矿 / 2021-09-29
油漆
油漆是各类涂料中的一种,在天然树脂或合成树脂中加入颜料、溶剂和辅助材料就形成了涂料。涂料是一种材料,用不同的施工工艺涂覆在物件表面,形成黏附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。这样形成的膜统称为涂膜,又称漆膜或涂层。涂膜一般为高分子化合物,因此涂料是溶剂化的高分子化合物(溶剂挥发后形成高分子涂膜)或两种以上能够通过化学反应形成高分子化合物的单体混合物(随着溶剂的挥发,单体间发生反应形成涂膜)。
1.涂料的溶剂
涂料的溶剂包括烃类、苯和苯系物(甲苯、二甲苯等)、醇类、醚类、酮类、酯类和水等。有机溶剂或水的作用就是使成膜的高分子基料分散而形成黏稠液体,从而有助于施工和涂贴鉴于涂料中的高分子基料可挥发性很差的性质,涂料中的溶剂和填料是涂料可挥发性物质的主要来源,我们经常闻到的涂料的味道就是涂料的溶剂和添加剂挥发物导致的。因此我们国家发布各类国家标准对涂料中的各类物质都做了详尽的规定,例如我国家标准中《室内装饰装修材料水性木器涂料中有害物质限备( GB 24410—2009)规定了挥发性有机化合物、苯系物(茉甲苯、乙苯和二甲苯总和)、乙二醇醚及其酯类、游离甲醛、可溶性重金属(镉、铬、铅、汞)的具体限值;我国国家标准中《室内装饰装修材料溶剂型木器涂料中有害物质限量》( GR 18581一2009)规定了挥发性有机化合物、苯、苯系物(甲苯、乙苯和二甲苯)、游离二异氰酸酯、甲醇、卤代烃、可溶性重金属(镉、铬、铅、汞)的具体限值;我国国家规范《合成树脂乳液内墙涂料产品质量监督抽查实施规范》( CCGF 311.2—2008)规定的化学物质检验项目为挥发性有机物( VOCs )游离甲醛和重金属三类。这些规定都在一定范围内保护我们的环境免受危害。
在与食品或儿童接触的涂料方面,我国国家标准也做了详尽的规定。例如我国国家标准《食品安全国家标准食品接触用涂料及涂层》( GB 4806.10—2016)规定了总迁移量、高锰酸钾消耗量、重金属的具体限值,尤其是详尽规定了允许使用的基础树脂及其使用要求,允许使用的树脂是(1,1-联苯基)-4,4-二醇与1,1-磺酰双(4-氯苯)的聚合物;(3R)-3-羟基丁酸与4-羟基丁酸共聚物;(氧化-1,4-苯烯基硫化-1,4-苯烯基)聚合物和4,4-磺酰基二苯酚与1,1-磺酰基二(4-氯苯)的共聚物;[1,4-苯二羧酸与1,6-己二胺(1:1)]的化合物与六氢-2H-氮杂草-2-酮的聚合物;11,1,2,2,3,3-七氟-3-[(二氧乙烯基)氧]丙烷与四氟乙烯的聚物;1,12-十二烷二融与对苯二甲酸和1,4-丁二醇的聚合物;1,1-二氯乙烯与丙烯酸甲酯的聚合物;1,3,5-三氧环己烷与1,3-二氧环戊烷的聚会物;1,3-苯二甲酸二甲酯与1,4-丁二醇或(和)1,4-苯二甲酸和聚(1,4-丁二醇)的聚合物;1,3-苯二甲酸与1,4-苯二甲酸、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,2-乙二醇、1,6-己二醇的聚合物;1,3-苯二甲酸与1,4-苯二甲酸、2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,2-己二醇的聚合物;1,3-苯二甲酸与1,4-苯二甲酸、1,6-己二胺的聚合物;1,3-苯二甲酸与1,4-丁二醇、1,4-二甲基-1,4-苯二羟基、己二酸、1,3-丙醇的聚合物;1,3-丙二醇与对苯二甲酸的聚合物;1,3-丁二烯低聚的均聚物等105种。通过这些具体的规定将容易迁移有害物质的树脂排除在食品接触涂料之外。另外,我国国家标准《玩具用涂料中害物质限量》( GB 24613—2009)规定了可溶性元素(、砷、钡、镉、铬、铅、汞和硒)邻苯二甲酸酯、挥发性有机化合物( VOCs )苯、苯系物(甲苯、乙苯和二甲苯)的具体限值。这个规定通过对儿童用玩具的涂料进行规范以避免儿童在和玩具亲密接触时受到可能的伤害。
综合来看,根据溶剂的种类,涂料大体可以分为水性涂料和溶剂型涂料。从限制挥发性有机化合物角度来看,水性涂料比浴剂型涂料更加环保,但是只有水性树脂才能溶解于水中制备成水性涂料,同时水性涂料在涂膜性能和施工性能等方面存在一定的不足,故单纯的由水、水性树脂、颜色填料构成的水性涂料的种类和可选择性还不是很多。可溶于水的水性树脂因其抗水性差也局限了其应用范围。因此,在可预料的短时间内,无有机浴剂漆加的纯水性涂料的开发是前沿性的化学研究课题。
目前,市场上的水性涂料基本上由水、水性树脂、颜色填杆和助剂等部分调和而成,助剂的添加扩展了水性树脂的选择性,某些两亲型树脂(亲水和亲油)在助剂的作用下和水形宬市场上绝大多数的水性涂料。当然,涂料中的助剂还包括成膜助剂、消泡剂、润湿分散剂、增稠剂、流平剂、防腐剂、酸碱调节剂、增硬剂、消光剂、抗划伤剂、增滑剂、耐磨剂等。以研究的水性木器透明底漆优化配方为例,其主要成分为: PUEA 复合乳液(聚氨酯—环氧树脂—丙烯酸酯复合乳液,主要成膜物质)去离子水(分散物质)乙二醇丁醚(成膜助剂)、丙二醇(防冻剂)、轻质碳酸钙(填料)、滑石粉(填料)、 Hydropalat 3204(磷酸酯型分散剂)、 Hydropalat 140(有机硅润湿剂) SN — thickener 612(聚氨酯增稠剂) FoamStr A34(消泡剂) Alex F —252(防霉杀菌剂)、氨水(酸碱调节剂)共十二种物质调和而成。因此不能将水性涂料理解为单纯的高分子成膜材料溶解于水后形成的混合物。但是水性漆一定程度上减少了传统溶剂型漆的有机溶剂类型和用量,符合科学发展的方向。
2.传统油漆
古人最早使用的漆是漆树的分泌汁液,该灰乳色汁液经过空气氧化后变成褐色乳状物,进一步干燥后是黑褐色固体。因此“漆黑一团”是天然漆的本身颜色。《韩非子》和《髹饰录》中就有“舜做食器,黑漆之。禹做祭器,黑漆其外,朱画其内”的记载。在我国河姆渡遗址中就曾出土过七干年前古人使用过的漆碗。该考古证明中华民族是世界上最早使用天然漆的民族。
漆树上的分泌汁液经过简单的杂质净化后就是生漆,生漆在经过搅拌和加温等处理后变成熟漆,熟漆经过调色后就是各类色彩的天然漆。天然漆中主要的成膜物质是漆酚,漆酚是含有15一17个碳的烷烃、烯烃或非共轭双烯和三烯。不同产地的漆树中漆酚的含量和种类都不相同。大然漆中的漆酶能进一步地氧化和聚合漆酚形成高分子树脂,因此漆酶又称有机催干剂。天然漆中的树胶质属于多糖类化合物,其可以看成天然漆中的乳化刘,能使天然漆形成稳定的胶乳。天然漆中水分的含量一般在20%%~40%。因此天然漆的干燥速度较慢。天然生漆制备熟漆过程中,桐油是传统加入的溶剂,因为天然熟漆中的漆酚、漆酶、树胶质和桐油都属于挥发性较差的物质,因此天然漆很少会释放异味。
天然漆容易引起人体皮肤的过敏性反应,日本学者真岛和远山共同查明了漆树科的树汁液、果汁以及果壳的主成分在接触皮肤时的过敏原因是由漆酚所引起。漆酚的毒性已经被动物药理实验所证实,实验结果表明,0.001mg的天然漆就能使敏感动物产生过敏性皮疹。天然漆在干燥成膜后,漆酚逐渐被空气氧化并在漆酶作用下转化为高分子物质而失去毒性。总之我们选择天然漆和工业漆时应综合考虑其性能。
3.现代漆
用缩聚树脂、聚合树脂和纤维树脂等工业高分子材料替代漆酚,通过各类助剂调和后可以制成能替代传统油漆的现代各类涂料。早期的涂料溶剂都是以二甲苯为代表的有机溶剂。在二甲苯对人体和环境的危害逐渐显现后,人们又尝试制作各类水性漆。虽然天然漆的人工合成尚未实现,但是符合国家标准的水性漆可以安全地在室内外使用。
参考文献[1]曾秀娜,水性木器涂料的配方研究[ D ].湖南大学顾士研究生论文,2010
[2]杜予民,近年来天然漆化学研究概况[ J ]涂料工业,1980,3,51~59
[3]段质美,中国使用天然漆的历史巳有7000年一有感于《中国大漆的前世今生)一文[ J ]涂料史话,2010,25(10),68
[4]杨文光,“漆”字的漆是什么漆?[ J ].中国生漆,2017,36(1),52—55。
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