建筑涂料的组成
出处：按学科分类—工业技术 中国建材工业出版社《现代工程材料实用手册》第558页（6171字）
涂料的品种繁多、功能各异，内部的组成成分也比较复杂，一般是多种成分经混合、溶解、分散等生产工艺而制成的。通常按照涂料中各组成部分所发挥的作用，可将建筑涂料的组成分为主要成膜物质、次要成膜物质、稀释剂和助剂四类。
(一)主要成膜物质
主要成膜物质包括胶粘剂、基料和固化剂，其作用是将涂料中的其他组成粘结成一个整体，并能牢固地附着在基层的表面，从而形成连续、均匀、坚韧的保护膜。主要成膜物质的性质对形成涂膜的坚韧性、耐磨性、耐候性及化学稳定性等方面具有重要影响。理想的成膜物质应具有较好的耐碱性、较高的化学稳定性、良好的耐候性、较强的耐火性以及常温下固化成膜等特点，同时要求材料来源广泛、价格便宜、易于配制。
建筑装饰涂料中的主要成膜物质有多种树脂和油料，要求这些物质必须具有较高的化学稳定性。
1．油料
涂料中使用的油料主要是植物油，按其能否干结成膜及成膜时间长短，可分为干性油(如桐油、亚麻仁油、苏籽油、梓油等)、半干性油(如棉籽油、大豆油、向日葵油等)和不干性油(如花生油、椰子油、蓖麻油等)。
当干性油涂于物体的表面时，由于受到空气的氧化作用和自身的聚合作用，经过一周左右的时间便能形成坚硬的油膜，且耐水性良好并具有一定的弹性。半干性油干燥时间较长，一般需要用一周以上的时间，形成的油膜比较软，并且有粘手的感觉。不干性油在一般条件下，不能自行干燥而形成油膜，因此不能直接用于制造涂料。
2．树脂
如果仅用油料制作涂料，其在物理和化学性能等方面，如形成的涂膜在硬度、光泽、耐水性、耐酸碱性等方面，往往不能满足现代装饰工程的要求。因此，在现代建筑涂料中，大量采用性能优异的树脂作为主要成膜物质。
作为主要成膜物质的树脂，可分为天然树脂、人造树脂和合成树脂三类。目前，我国建筑装饰涂料所使用的成膜物质主要以合成树脂为主，如聚乙烯醇系缩聚物、聚醋酸乙烯及其共聚物、丙烯酸酯及其共聚物、氯乙烯－偏氯乙烯共聚物、环氧树脂、聚氨酯树脂等。用合成树脂制得的涂料性能优异，是现代涂料工业生产量最大、品种最多、应用最广的涂料。
每种树脂都有其作为主要成膜物质的材料特性。为了满足建筑装饰工程的多方面要求，往往在一种涂料中由几种树脂混合而成，因此，要求树脂与树脂之间应有很好的混溶性和溶解性。
(二)次要成膜物质
次要成膜物质主要是指涂料中的颜料和填料，它们也是构成涂膜的组成部分，其作用是使涂膜具有鲜艳夺目的色彩，优良而逼真的质感，增加涂膜的硬度，防止紫外线的穿透，减少涂料的收缩，增加膜层的机械强度，提高涂膜的抗老化性和耐候性。但次要成膜物质不能离开主要成膜物质而单独构成涂膜。
1．颜料
颜料是一种不溶于水、溶剂或涂料基料的微细粉末状有色物质。它能均匀分散在涂料介质中形成悬浮物，在涂料中不仅赋予涂膜以色彩，还可以使涂膜具有一定的遮盖力，提高膜层的机械强度，减少膜层的收缩，提高抗老化性等。
对用于建筑装饰涂料的颜料应具备以下特点：良好的耐碱性；资源丰富，价格低廉；具有良好的耐候性；无放射性污染；无有毒气体排放。
颜料的品种很多，按资源可分为人造颜料和天然颜料；按作用可分为着色颜料、防锈颜料和体质颜料；按化学组成可分为有机颜料和无机颜料。建筑涂料中的颜料主要用无机矿物颜料。
(1)着色颜料
着色颜料的主要作用是使着色物遮盖物面，是颜料中品种最多的一类。着色颜料按它们在涂料使用时所显示的色彩不同，可分为红、黄、蓝、白、绿、黑等。着色颜料的常用品种如表18－2所示。
表18－2 着色颜料的常用品种
(2)防锈颜料
防锈颜料的主要作用是防止被涂金属材料产生锈蚀，常用的防锈颜料有：红丹(Pb3O4)、锌铬黄(ZnCrO4)、氧化铁红(Fe2O3)和铝粉等。红丹是钢铁防锈涂料的主要防锈颜料，锌铬黄是铝与铝合金制品防锈涂料的防锈颜料。
(3)体质颜料
体质颜料主要是一些碱土金属盐，如硫酸钡、碳酸钙、滑石粉、云母粉、瓷土等。其主要作用是改善涂膜的力学性能、增加涂膜的厚度、减少涂膜的收缩、提高涂膜的耐磨力、降低涂膜的成本等。
体质颜料也称为填充颜料，大部分为白色或无色，在涂料中的遮盖能力很低，基本上是透明的，不能阻止光线透过涂膜，也不能给涂料以颜色。
2．填料
填料也是次要的成膜物质，但它们不具有遮盖力和着色力。涂料中常用的是一些白色粉末状的天然或工业副产品，选用适宜的工业副产品，除可改变涂膜性能外，还可降低涂料的成本。填料的种类很多，其性能也各不相同。有的密度轻，粒度很细，悬浮力强，在涂料中可防止重、大颜料颗粒沉淀；有的组织细腻，可以改善涂膜的平滑性等。
在建筑装饰涂料中常用的填料，主要有粉料和粒料两大类。
(1)粉料填料
涂料用的通常是细微粉料，分为天然石材加工的和人工制造的粉料两类。常用的品种有：重晶石粉(BaSO4)、轻质碳酸钙(CaCO3)、重质碳酸钙、凹凸棒黏土、滑石粉(3MgO·4SiO2·H2O)、硅灰石粉(CaSiO3)、瓷土(Al2O3·2SiO2·2H2O)、膨润土、云母粉(K2O·Al2O3·6SiO2·H2O)、石英石粉等。
这类填料在涂料中不能阻止光线的透过，也不能赋予涂膜色彩，只能增加涂膜的厚度和体质，使涂膜的耐久性增加。在使用着色力和遮盖力很高的颜料时，可加入部分填料来补充应有的体积，同时降低涂料的成本。
(2)粒料填料
粒料填料是一类粒径在2mm以下的填料，本身带有不同的颜色，用天然石材加工或人工烧结而成的称为彩砂。在建筑装饰涂料中用作粗骨料，可以起到增加色感及质感的作用，是近代发展起来的砂壁状涂料的主要原材料之一。
此外，膨胀珍珠岩、膨胀蛭石等人工轻骨料，可作为耐燃、吸声、保温、防结露等特种建筑装饰涂料的主要骨料；木屑、塑料粒子等工业副产品，可用于建筑内装修涂料，可以配制既有优良特殊功能、又有良好装饰性能的涂料。
(三)稀释剂
稀释剂又称溶剂，是溶剂型涂料的重要组成部分，涂料涂刷到基层上后，溶剂和水蒸发，涂料逐渐干燥硬化，最终形成均匀、连续的涂膜。由于它们最终不存留在涂膜中，因此称为辅助成膜物质。
溶剂和水的主要作用是：将油料、树脂稀释并能把颜料和填料均匀分散，调节涂料的黏度，使涂料便于涂刷、喷涂，在基体材料的表面形成连续涂膜。溶剂还可以增加涂料的渗透力，改善涂料与基材的粘结能力，节约涂料的用量，降低工程造价等。但过多掺用溶剂和水会降低涂料的强度和耐久性。
涂料中常用的溶剂有：松香水、酒精、200号溶剂汽油、苯、二甲苯、丙酮等。对乳胶型涂料，是借助具有表面活性的乳化剂，以水为稀释剂，而不采用有机溶剂。
有机溶剂几乎都是易燃液体，使用时应特别加以注意。溶剂的可燃性以闪点、燃点表示。一般认为：闪点在25℃以下的溶剂为易燃品。常用溶剂的闪点和燃点如表18－3所示。
表18－3 常用溶剂的闪点和燃点
另外，有些溶剂具有毒性，如氯化烃类、苯类等，挥发性的气体对人体有害。根据对环境保护的要求，在配制溶剂型涂料时，应尽量选择毒性低的溶剂。若必须选用有毒性溶剂时，必须采取严格有效的防护措施，确保涂料生产及施工人员的安全，并注意防止环境污染。常用的松香水、松节油无任何毒性。
(四)助剂
上述主要成膜物质和次要成膜物质中的颜料、填料及溶剂，就构成了形成涂膜的涂料，为了改善涂膜的某些性能，如涂膜结膜干燥时间、柔韧性、抗氧化、抗紫外线作用、抗老化性能等，还常在涂料中加入适量的辅助材料。辅助材料又称为助剂，虽然它们的掺量很少，但其种类很多，并且作用显着，是改善涂料使用功能不可忽视的重要方面。
常用的辅助材料有：催干剂、增塑剂、固化剂、抗氧剂、紫外线吸收剂、防霉剂、乳化剂等，以及特殊涂料中使用的阻燃剂、杀虫剂、芳香剂等。目前，以催干剂、固化剂、增塑剂、乳化剂、紫外线吸收剂使用量较多。
1．催干剂
催干剂的作用主要是加速涂料的干燥成膜，也称为干燥剂或干料。催干剂主要用于油基涂料和醇酸树脂涂料，促进干性油的氧化聚合过程，从而加速涂膜的干燥。很多金属氧化物及其盐类和有机酸的皂类都具有催干作用。但在实际中应用较多的只有铅、钴、锰、锌、钙和铁等金属的环烷酸盐，我国使用最多的是铅和锰的氧化物。
此外，近年来应用较多的新型催干剂，如脂肪酸锆、环烷酸锆等；稀土催干剂，如环酸铈和环烷酸镧的溶液。这类催干剂的催干效果较好，也能提高涂膜的硬度和改善涂膜的某些性能。
在使用催干剂时，要严格控制其掺量，如果催干剂用量超过某一范围，不仅使催干的速度减慢，而且容易引起涂膜早期老化和皱皮。在涂料出厂时，一般已加足催干剂，因此除冬季或贮存过久需要补加外，一般不需再加催干剂，直接应用即可。
2．固化剂
固化剂是能和成膜树脂发生交联反应而使之干燥成膜的物质，也称为交联剂或硬化剂。不同成膜基料所需要的固化剂种类也不同。例如，环氧树脂常用的固化剂就有：①有机胺：如己二胺、乙二胺、二乙烯三胺、间苯二胺等；②胺加成物：如己二胺环氧加成物；③有机酸酐：如苯酐、邻苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐等；④树脂：如酚醛树脂、聚酰胺树脂、聚氨酯树脂等。聚氨酯涂料的固化剂有胺类，如六次甲基四胺(乌洛托品)、聚酯、羟基丙烯酸树脂等。
固化剂常常和漆液分开包装，临用时按比例加入，配制好的涂料，一般应在适用期内用完，否则将引起胶凝。
3．增塑剂
增塑剂是用于增加涂膜柔韧性的一种涂料辅助材料。对于某些本身是脆性的涂料基料来说，要获得具有较好柔韧性和其他机械性能的涂膜，增塑剂是必不缺少的辅助材料。
增塑剂通常是低分子量的非挥发性的有机化合物，常用的有：邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸二甲酯、癸二酸二辛酯、磷酸三甲苯酯、氯化石蜡、五氯联苯等。目前在涂料中使用最多的是邻苯二甲酸二丁酯。另外，某些聚合物树脂也可作为增塑剂(也称增塑树脂)，如醇酸树脂常用作氯化橡胶和硝化纤维素涂料的增塑树脂。
4．乳化剂
乳化剂是一种表面活性剂，在乳液聚合反应中能降低单体和水的表面张力，不仅使单体和水形成一个均匀稳定的混合液体系，还可以增加单体在水中的溶解度。
乳化剂的选择对乳液的稳定性和粒度有决定性的作用，其用量多少对乳液的稳定性和乳液的耐水性也有较大影响，应通过试验认真选择。
乳化剂按其化学组成不同，可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性型四种。阴离子型常用的有：十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠；非离子型常用的有：醇或烷基酚和环氧乙烷的缩合物，如乳化剂OP－10，OP－18等。
聚醋酸乙烯乳液聚合时，常用聚乙烯醇为乳化剂，它对醋酸乙烯单体具有较强的乳化能力，并能在乳液中起保护胶体和增稠剂的作用。如果与乳OP－10配合使用，乳化效果更好。
乳化剂EL即聚氧乙烯蓖麻油，也是一种非离子型乳化剂，是水性内墙涂料中常用的乳化剂和稳定剂。
乳化剂MS－1是阴离子型乳化剂，但从分子结构上看，是一种带有磺酸基和羧基的乳化剂，具有阴离子型和非离子型乳化剂的综合性能，特别适用于苯－丙乳液和乙－丙乳液的制造。可以制成乳液粒度小、稳定性好、涂膜光泽度高的有光乳液涂料。
5．紫外线吸收剂
紫外线吸收剂是具有吸收天然阳光或荧光中紫外光部分的能力，而本身结构不起变化的物质。将紫外线吸收剂加入外用涂料后，可以防止涂料长期暴露于阳光下的分解作用。常用的有邻羟基二苯甲酮类、邻羟基苯并三唑类、水杨酸酯类和炭黑类等。常见的工业产品有UV－9(2－羟基－4－甲氧基二苯酮)、UV531(2－羟基－4－正辛氧基二苯甲酮)等。