油漆
三水錳礦 / 2021-09-29
油漆
油漆是各類涂料中的一種,在天然樹脂或合成樹脂中加入顏料、溶劑和輔助材料就形成了涂料。涂料是一種材料,用不同的施工工藝涂覆在物件表面,形成黏附牢固、具有一定強度、連續(xù)的固態(tài)薄膜。這樣形成的膜統(tǒng)稱為涂膜,又稱漆膜或涂層。涂膜一般為高分子化合物,因此涂料是溶劑化的高分子化合物(溶劑揮發(fā)后形成高分子涂膜)或兩種以上能夠通過化學反應形成高分子化合物的單體混合物(隨著溶劑的揮發(fā),單體間發(fā)生反應形成涂膜)。
1.涂料的溶劑
涂料的溶劑包括烴類、苯和苯系物(甲苯、二甲苯等)、醇類、醚類、酮類、酯類和水等。有機溶劑或水的作用就是使成膜的高分子基料分散而形成黏稠液體,從而有助于施工和涂貼鑒于涂料中的高分子基料可揮發(fā)性很差的性質(zhì),涂料中的溶劑和填料是涂料可揮發(fā)性物質(zhì)的主要來源,我們經(jīng)常聞到的涂料的味道就是涂料的溶劑和添加劑揮發(fā)物導致的。因此我們國家發(fā)布各類國家標準對涂料中的各類物質(zhì)都做了詳盡的規(guī)定,例如我國家標準中《室內(nèi)裝飾裝修材料水性木器涂料中有害物質(zhì)限備( GB 24410—2009)規(guī)定了揮發(fā)性有機化合物、苯系物(茉甲苯、乙苯和二甲苯總和)、乙二醇醚及其酯類、游離甲醛、可溶性重金屬(鎘、鉻、鉛、汞)的具體限值;我國國家標準中《室內(nèi)裝飾裝修材料溶劑型木器涂料中有害物質(zhì)限量》( GR 18581一2009)規(guī)定了揮發(fā)性有機化合物、苯、苯系物(甲苯、乙苯和二甲苯)、游離二異氰酸酯、甲醇、鹵代烴、可溶性重金屬(鎘、鉻、鉛、汞)的具體限值;我國國家規(guī)范《合成樹脂乳液內(nèi)墻涂料產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽查實施規(guī)范》( CCGF 311.2—2008)規(guī)定的化學物質(zhì)檢驗項目為揮發(fā)性有機物( VOCs )游離甲醛和重金屬三類。這些規(guī)定都在一定范圍內(nèi)保護我們的環(huán)境免受危害。
在與食品或兒童接觸的涂料方面,我國國家標準也做了詳盡的規(guī)定。例如我國國家標準《食品安全國家標準食品接觸用涂料及涂層》( GB 4806.10—2016)規(guī)定了總遷移量、高錳酸鉀消耗量、重金屬的具體限值,尤其是詳盡規(guī)定了允許使用的基礎樹脂及其使用要求,允許使用的樹脂是(1,1-聯(lián)苯基)-4,4-二醇與1,1-磺酰雙(4-氯苯)的聚合物;(3R)-3-羥基丁酸與4-羥基丁酸共聚物;(氧化-1,4-苯烯基硫化-1,4-苯烯基)聚合物和4,4-磺?；椒优c1,1-磺?；?4-氯苯)的共聚物;[1,4-苯二羧酸與1,6-己二胺(1:1)]的化合物與六氫-2H-氮雜草-2-酮的聚合物;11,1,2,2,3,3-七氟-3-[(二氧乙烯基)氧]丙烷與四氟乙烯的聚物;1,12-十二烷二融與對苯二甲酸和1,4-丁二醇的聚合物;1,1-二氯乙烯與丙烯酸甲酯的聚合物;1,3,5-三氧環(huán)己烷與1,3-二氧環(huán)戊烷的聚會物;1,3-苯二甲酸二甲酯與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-苯二甲酸與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-苯二甲酸與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-苯二甲酸與1,4-苯二甲酸、1,6-己二胺的聚合物;1,3-苯二甲酸與1,4-丁二醇、1,4-二甲基-1,4-苯二羥基、己二酸、1,3-丙醇的聚合物;1,3-丙二醇與對苯二甲酸的聚合物;1,3-丁二烯低聚的均聚物等105種。通過這些具體的規(guī)定將容易遷移有害物質(zhì)的樹脂排除在食品接觸涂料之外。另外,我國國家標準《玩具用涂料中害物質(zhì)限量》( GB 24613—2009)規(guī)定了可溶性元素(、砷、鋇、鎘、鉻、鉛、汞和硒)鄰苯二甲酸酯、揮發(fā)性有機化合物( VOCs )苯、苯系物(甲苯、乙苯和二甲苯)的具體限值。這個規(guī)定通過對兒童用玩具的涂料進行規(guī)范以避免兒童在和玩具親密接觸時受到可能的傷害。
綜合來看,根據(jù)溶劑的種類,涂料大體可以分為水性涂料和溶劑型涂料。從限制揮發(fā)性有機化合物角度來看,水性涂料比浴劑型涂料更加環(huán)保,但是只有水性樹脂才能溶解于水中制備成水性涂料,同時水性涂料在涂膜性能和施工性能等方面存在一定的不足,故單純的由水、水性樹脂、顏色填料構(gòu)成的水性涂料的種類和可選擇性還不是很多?？扇苡谒乃詷渲蚱淇顾圆钜簿窒蘖?/span>其應用范圍。因此,在可預料的短時間內(nèi),無有機浴劑漆加的純水性涂料的開發(fā)是前沿性的化學研究課題。
目前,市場上的水性涂料基本上由水、水性樹脂、顏色填桿和助劑等部分調(diào)和而成,助劑的添加擴展了水性樹脂的選擇性,某些兩親型樹脂(親水和親油)在助劑的作用下和水形宬市場上絕大多數(shù)的水性涂料。當然,涂料中的助劑還包括成膜助劑、消泡劑、潤濕分散劑、增稠劑、流平劑、防腐劑、酸堿調(diào)節(jié)劑、增硬劑、消光劑、抗劃傷劑、增滑劑、耐磨劑等。以研究的水性木器透明底漆優(yōu)化配方為例,其主要成分為: PUEA 復合乳液(聚氨酯—環(huán)氧樹脂—丙烯酸酯復合乳液,主要成膜物質(zhì))去離子水(分散物質(zhì))乙二醇丁醚(成膜助劑)、丙二醇(防凍劑)、輕質(zhì)碳酸鈣(填料)、滑石粉(填料)、 Hydropalat 3204(磷酸酯型分散劑)、 Hydropalat 140(有機硅潤濕劑) SN — thickener 612(聚氨酯增稠劑) FoamStr A34(消泡劑) Alex F —252(防霉殺菌劑)、氨水(酸堿調(diào)節(jié)劑)共十二種物質(zhì)調(diào)和而成。因此不能將水性涂料理解為單純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減少了傳統(tǒng)溶劑型漆的有機溶劑類型和用量,符合科學發(fā)展的方向。
2.傳統(tǒng)油漆
古人最早使用的漆是漆樹的分泌汁液,該灰乳色汁液經(jīng)過空氣氧化后變成褐色乳狀物,進一步干燥后是黑褐色固體。因此“漆黑一團”是天然漆的本身顏色?！俄n非子》和《髹飾錄》中就有“舜做食器,黑漆之。禹做祭器,黑漆其外,朱畫其內(nèi)”的記載。在我國河姆渡遺址中就曾出土過七干年前古人使用過的漆碗。該考古證明中華民族是世界上最早使用天然漆的民族。
漆樹上的分泌汁液經(jīng)過簡單的雜質(zhì)凈化后就是生漆,生漆在經(jīng)過攪拌和加溫等處理后變成熟漆,熟漆經(jīng)過調(diào)色后就是各類色彩的天然漆。天然漆中主要的成膜物質(zhì)是漆酚,漆酚是含有15一17個碳的烷烴、烯烴或非共軛雙烯和三烯。不同產(chǎn)地的漆樹中漆酚的含量和種類都不相同。大然漆中的漆酶能進一步地氧化和聚合漆酚形成高分子樹脂,因此漆酶又稱有機催干劑。天然漆中的樹膠質(zhì)屬于多糖類化合物,其可以看成天然漆中的乳化劉,能使天然漆形成穩(wěn)定的膠乳。天然漆中水分的含量一般在20%%~40%。因此天然漆的干燥速度較慢。天然生漆制備熟漆過程中,桐油是傳統(tǒng)加入的溶劑,因為天然熟漆中的漆酚、漆酶、樹膠質(zhì)和桐油都屬于揮發(fā)性較差的物質(zhì),因此天然漆很少會釋放異味。
天然漆容易引起人體皮膚的過敏性反應,日本學者真島和遠山共同查明了漆樹科的樹汁液、果汁以及果殼的主成分在接觸皮膚時的過敏原因是由漆酚所引起。漆酚的毒性已經(jīng)被動物藥理實驗所證實,實驗結(jié)果表明,0.001mg的天然漆就能使敏感動物產(chǎn)生過敏性皮疹。天然漆在干燥成膜后,漆酚逐漸被空氣氧化并在漆酶作用下轉(zhuǎn)化為高分子物質(zhì)而失去毒性?？傊覀冞x擇天然漆和工業(yè)漆時應綜合考慮其性能。
3.現(xiàn)代漆
用縮聚樹脂、聚合樹脂和纖維樹脂等工業(yè)高分子材料替代漆酚,通過各類助劑調(diào)和后可以制成能替代傳統(tǒng)油漆的現(xiàn)代各類涂料。早期的涂料溶劑都是以二甲苯為代表的有機溶劑。在二甲苯對人體和環(huán)境的危害逐漸顯現(xiàn)后,人們又嘗試制作各類水性漆。雖然天然漆的人工合成尚未實現(xiàn),但是符合國家標準的水性漆可以安全地在室內(nèi)外使用。
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[4]楊文光,“漆”字的漆是什么漆?[ J ].中國生漆,2017,36(1),52—55。
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