涂料的发展
涂料是一种用途极为广泛的涂覆在各种材料表面的高分子材料,通过适当的方法涂料能在物体表面形成一层连续的薄膜(涂层),不管物体本体材料性质如何,所形成的薄膜可具有与构成物体的主体材料完全不同的结构、性能及色彩,在工业、国防与日常生活各个领域中我们所接触到的产品和物体大多被涂料所覆盖。
水性纳米涂料涂装前后对比
涂料的应用开始于史前时代,我国使用生漆和桐性作为涂料至少有4000年以上的历史,秦始皇墓的兵马俑已使用了彩色的涂料,在马王堆出土的汉代文物中更有精美的漆器。埃及也早已知道用阿拉伯胶、蛋白等来制备色漆,用于装饰。11世纪欧洲开始用亚麻油制备油基清漆,17世纪含铅的油漆得到发展,而且在1762年在波士顿就开始了用古磨制漆,此后工业制漆得到较快的发展。尽管涂料的应用与生产有漫长的历史,但它只能以一种技艺的形式相传,而不能进入科学的领域。这种情况至今还影响着不少人对涂料的看法,认为涂料是靠传援的工艺。另一方面,我国最早的涂料所用原料主要是天然的桐油和大漆,因此涂料被称为油漆。
自然,现在的涂料已不是旧时的模样了,它已进和科学的时代。涂料的时代,涂料第一次和科学结合是20世纪20年代杜邦公司开始使用硝基纤维素作为喷漆,它的出现为汽车提供了快干、耐久和光泽好的涂料。30年代W.H.Carothes以及其后他的助手P.J.Flory对高分子化学和高分子物理的研究,为高分子科学的发展结下了不解之缘。30年代开始有了醇酸树脂,后来它发展成为涂料中最重要的品种—醇酸漆。第二次世界大战时,由于大力发展合成乳胶,为乳胶漆的发展开阔了道路。40年代Ciba化学公司等发展了环氧树脂涂料,它的出现使防腐涂料有了突破性发展。50年代开始使用聚丙烯酸酯涂料,聚丙烯酸涂料具有优良的性质,如优越的耐久性和高光泽,结合当时出现的静电喷涂技术,使汽车的发展又上了一个台阶,例如出现了高质量的金属闪光漆。在50年代,Ford Motor公司和Glidden油漆公司发展了阳极电泳漆,以后PPG又发展了阴极电泳漆,电泳漆不但是一种低污染的水性漆,而且进一步提高了涂料防腐蚀的效果,为工业涂料的发展作出了贡献。60年代聚氨酯涂料得到较快的发展,它可以室温固化,而且性能特虽优异,尽管价格较贵,但仍受到重视,是最有前途的现代涂料品种之一。
尽管高分子科学的发展的涂料科学的最重要的基础,但单是高分子科学并不能使涂料成为一门独立的学科。涂料不仅需要有聚合物,还需要各种无机和有机颜料以及各种助剂和溶剂的配合,藉以取得各种性能。为了制备出稳定、合用的涂料及获得最佳的效果,还需要有胶体化学,流变学、光学等方面理论的指导。轻此,涂料科学是建立在高分子科学、有机化学、无机化学、胶体化学、表面化学和表面物理、流变学、力学、光学和颜色学等学科基础上的新学科,正因为涂料科学涉及如此多学科的理论,因此,长期以来不能发展成为一门科学。当然,涂料并不是各种相关学科的简单并合,而是以它们为基础建军立超具有本身特点的独立学科,包括涂料的成膜理论、表面结构与性能、涂布工艺及各种分析测试手段和理论,以及各种应用品种的有关理论等等。
自从20世纪80年人以来,能源、材料与环境已成为具有时人特征的三大课题。使用涂料是保护材料的重要手段,也是对各种材料进行改性以赋予新性能的最简便的方法。涂料中大量使用溶剂,它们是大气污染的重要来源,因此,发展低污染的水性涂料是环境保护的需要;另一方面,又由于有涂料的保护,从而减轻了材料的破坏所引起的环境的污染;涂料更是美化环境的重要材料,自然,涂料的使用也和能源有一定的关系。现在,涂料已经和国民经济的发展,人民生活水平的提高,国家高科技和军事技术的发展有着密切的关系,可以说涂料工业的水平是国家现代化标志之一。
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