第1章 涂装技术基础知识

1.1 涂料和涂装概论

1.1.1 什么是涂料和涂装？

涂料是一种粉末状态或流动状态的有机物质，把它涂布在物体表面上干燥固化后能形成一层薄膜，均匀地覆盖、良好地附着在物面上，不论其中是否含有颜料，统称为涂料。将涂料施工在被涂物体（金属或者非金属）表面，使之形成固体涂膜的生产过程通常称为涂装，或者称为涂料施工。涂装工艺一般由表面预处理（包括表面净化和化学处理）、涂布和干燥（包括烘干）三个基本工序组成。有时也将涂料在被涂物表面扩散开的操作称为涂装。涂料湿涂层的固化现象称为干燥，已干燥的涂料膜称为涂膜或涂层（涂层一般由两层以上的涂膜组成）。

1.1.2 涂装的目的是什么？

涂装的目的在于通过涂装施工，使涂料在被涂物表面形成牢固、连续的涂层，从而发挥其装饰、防护和特殊功能等作用。涂料涂装的主要功能如图1-1所示。

图1-1 涂料涂装的主要功能

（1）对被涂物的防护作用 空气中的水分、酶、碱、盐、微生物及其他腐蚀性介质和紫外线等，易侵蚀产品裸露的基体，使其逐步损坏。产品经涂装后，涂料覆盖在其表面，形成层具有耐腐蚀的、牢固附着的连续涂层，使基体与腐蚀性介质隔离，从而防止或减缓因腐蚀而引起的损坏。

（2）对被涂物的装饰性作用 运用涂料颜色的多样性和涂装施工的技巧，可以根据使用者的习惯、爱好和市场的需求，使产品经过涂装而获得不同色彩、光泽、花纹等的装饰性层，使其外观或色泽鲜艳、光亮夺目，或色调丰满、明暗适度，或花纹多变、富有艺术性，给人们以赏心悦目的感觉，从而提高产品的附加值，扩大产品的应用范围。

（3）作为色彩标志 利用不同颜色的涂层作为区别事物的标志，在国际上已广泛采用并逐步标准化。各种管道、机械设备涂上不同颜色的涂料，可使操作者易于识别和操作；各种气体钢瓶、危险品、化学药品等涂上不同色彩的涂料，便于识别和安全保管使用；在道路划线标志和交通管制上，普遍采用不同色彩的涂层表示警告、危险、前进及停止等信号，以保证交通安全畅通。

（4）满足特殊用途的功能性 某些具有特殊组成的专用涂料形成的涂层，具有特殊的功能，如隔声、绝热、防火、防滑、防辐照、绝缘、伪装等功能，可以适应航天航空、舰船、核能和光纤、电器等装备和产品在特定环境中的使用要求等。

1.1.3 涂料的发展过程是怎样的？

涂料工业属于近代工业，但涂料本身却有着悠久的历史。中国是世界上最早使用天然树脂作为成膜物质涂料（大漆）的国家。早期的画家使用的矿物颜料，是水的悬浮液或使用水或清蛋白来调配的，这就是最早的水性涂料。真正懂得使用溶剂，用溶剂来溶解固体天然树脂，制得快干涂料是19世纪中叶才开始的。所以从一定意义上讲，溶剂型涂料的使用历史远没有水性涂料那么久远。最简单的水性涂料是石灰乳液，大约在100年前就曾有人计划向其中加入乳化亚麻仁油进行改良，这恐怕就是最早的乳胶漆。到了20世纪50年代，纯丙烯酸酯乳液在欧洲和美国就已经有销售，但是由于价格昂贵，其产量没有太大增加。进入20世纪60年代，在所有发展的乳状液中，最为突出的是醋酸乙烯酯-乙烯，醋酸乙烯酯与高级脂肪酸乙烯共聚物也有所发展，产量有所增加。20世纪70年代以来，由于环境保护法的制定和人们环境保护意识的加强，各国限制了有机溶剂及有害物质的排放，从而使油漆的使用受到种种限制。由于75%的制造油漆原料来自石油化工，而在全世界范围内普遍要求节约能源和节约资源，因此水性涂料，特别是乳胶漆，作为代油产品越来越引起人们的重视。水性涂料的制备技术进步很快，特别是乳液合成技术进步更快。

20世纪70～80年代，作为当代水性涂料的代表——乳胶漆得到了一定的发展，但推广应用却进入了低谷。从20世纪90年代至今，不仅是乳胶漆的性能质量大大提高，在价格上也慢慢被人们接受。特别是以荷兰、日本为首的多国大型涂料公司进入我国市场，真正揭开了现代水性涂料应用的新篇章。

1.1.4 涂装技术的发展过程是怎样的？

可把近一百年的涂装技术发展划分为三个时期。

第一时期可称为古典涂装时期。即涂装还处于手工涂装的阶段。在这一时期，被涂物的底材主要是钢铁和木材，采取手工作坊式涂装，涂料的种类和涂装方法都非常有限，常是手工刷涂油性漆，后期随着汽车工业的发展，以及硝基漆和醇酸树脂漆的出现，才开始采用手工空气喷涂。

第二时期称为工业涂装的出现和发展时期。在这一时期，涂料和涂装按各自的用途有了明确的区分，根据各种用途开发的涂料及涂装技术也获得实际应用。在这一时期主要是研究和开发能满足各种底材和预定要求性能的涂料和涂装工艺，以及涂料和涂装两者结合的合理化（如靠延长漆膜使用寿命来延长重新涂装间隔期，缩短涂装时间，减轻劳动强度和节省劳动力等），力求花费最小的涂装成本来得到最大的涂装效果，故又称为涂装工程时期。在涂料的原材料方面，则以石油化学工业为基础，开发了多种合成树脂涂料（故又称为合成树脂涂料时期）。静电喷漆、高压无空气喷涂、电泳涂装、烘干（热风对流烘干、辐射烘干、远红外线烘干、光固化）等涂装技术也获得广泛采用，因而使手工涂装逐渐减少，趋向完全的工艺流程的流水线涂装。

第三时期称为社会化时期。随着国民经济的高度增长和工业的高速发展，资源紧张和三废污染成了世界各国重视的社会问题。涂料制造和涂装行业是资源耗量很大的工业领域，又是大气和水质的污染源之一。所以这一时期主要的目标是：在保持涂装工程化，用最小的涂装成本达到最大功能的同时，必须探索采用能满足社会要求的高资源利用率、能避免或防治环境污染的涂料和涂装工艺。