下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
GB/T 2705给出两种涂料的分类方法，第一种以产品用途为主线进行划分，主要包括建筑涂料、工业涂料、通用涂料及辅助涂料；第二种以主要成膜物为主线进行划分，包括建筑涂料、其他涂料及辅助涂料。对电子装备防护涂料而言，以成膜物种类进行分类比较合理，如表2-1所示。
表2-1 以成膜物种类对涂料分类
续表
工业和信息化部电子第五研究所调研获得的目前国内电子装备应用的部分防护涂料信息（见表2-2），与表2-1对照，可见大多数种类涂料在电子装备上均有所应用。
表2-2 电子装备应用的防护涂料信息（部分）
续表
续表
续表
在涂料中常用的环氧树脂类型为双酚A型，由双酚A与环氧氯丙烷缩聚而成，其基本结构如下：
由环氧树脂的结构可知，链上含有环氧、羟基等官能团，可以与胺、—OH或—COOH反应并交联固化。
1.与胺的反应
环氧树脂与胺的反应主要是—NH 2 与环氧基团的加成反应：
产物中N原子连接的活泼H原子还可进一步与环氧基团反应：
树脂另一端的环氧基同样可与胺反应，分子量较小的环氧树脂通过与胺连接形成高分子固化膜。除胺以外，酰胺中的氨基也可发生类似的固化反应，因此多元胺、聚酰胺和胺的加成物均可作为环氧树脂的固化剂，形成胺固化环氧树脂涂料。
胺固化后环氧树脂主链上不存在活性官能团，所以涂膜对脂肪烃类溶剂、酸、碱和盐均有良好的耐蚀性。胺固化速度较快，流平性较差，形成的涂膜易出现橘皮、缩边等弊病。因此环氧树脂涂料主要用作不能烘烤的大型设备的保护涂层。环氧树脂与玻璃纤维等材料复合制成的复合材料称为环氧玻璃钢，具有很高的硬度、机械强度和耐腐蚀性，在耐磨、防腐等领域用途广泛。
2.与—OH的反应
环氧树脂与—OH的反应主要包括环氧基与羟基的加成、羟基之间的缩合，所以以含—OH的树脂，如酚醛树脂、醇酸树脂、氨基树脂、聚酯树脂等作为固化剂，可形成羟基固化环氧树脂涂料，同时对环氧树脂进行改性，得到不同性能的涂料。
由于环氧树脂和酚醛树脂均具有很好的耐蚀性，因此制成的环氧酚醛树脂涂料是环氧树脂涂料中防腐性能最好的一种，同时涂膜具有优异的耐酸碱性、耐溶剂性、耐热性。环氧与氨基树脂固化形成的环氧树脂涂膜具有较好的耐化学性，且柔韧性好、颜色浅、光泽度高。
3.与—COOH的反应
环氧树脂与—COOH反应，羧酸类作为固化剂，羟基可与羧基酯化，环氧基可与羧基加成固化，从而形成环氧酯型涂料，其反应如下：
环氧树脂涂料主要有以下优点：
（1）无论与何种固化剂反应，形成的环氧树脂涂层中均含有许多羟基和醚键，对金属、陶瓷、玻璃等极性基材具有优良的附着力，同时环氧树脂固化时体积收缩率较低，形成涂膜的内应力较小，对附着力影响较小。
（2）与氨基、羟基固化形成的环氧树脂涂膜具备优良的抗化学品性能，由于没有酯键，所以耐碱性尤其突出。一般的油脂系或醇酸防锈底漆在金属腐蚀时阴极部位呈碱性，容易发生皂化破坏，而环氧树脂耐碱且附着力较好，故大量用作防腐蚀底漆。
（3）由于双酚A型环氧树脂中含苯环，所以涂膜硬度较强，但树脂中醚键的存在有利于分子链的旋转，同时环氧树脂交联间距长，便于内旋转，因此环氧树脂涂层又具有一定的韧性。
（4）环氧树脂交联后产生羟基，可提升对基材的润湿力。
（5）环氧树脂本身分子量不高，能与各种固化剂配合制造无溶剂涂料、高固含量涂料、粉末涂料和水性涂料，符合近年的环保要求，并易获得厚膜涂层。
（6）环氧树脂含有环氧基及羟基两种活泼基团，能与多元胺、聚酰胺树脂、酚醛树脂、氨基树脂、多异氰酸酯等配合，制成多种涂料，既可常温干燥，也可高温烘烤，以满足不同的施工要求。
（7）环氧树脂具有优良的电绝缘性能，可用作印制电路板的绝缘涂料。
环氧树脂涂料存在以下不足之处：
（1）环氧树脂含有芳香醚键，漆膜经太阳光（紫外线）照射后容易出现失光、变色、分子链断裂，不适于户外使用。
（2）环氧树脂对固化温度要求较高，一般需要在10℃以上，在10℃以下反应缓慢。
目前电子装备结构件的防护底漆多采用环氧树脂涂料，氨基、羟基、羧基3种固化方式。不同基材的环氧树脂底漆采用的防锈颜料有所不同，铝基材常采用锌黄作为防锈颜料，锌黄是铬酸锌钾的复盐，化学式为4Zn 2 O·K 2 O·4CrO 3 ·3H 2 O。锌黄颜料具有阳极保护钝化和阴极阻蚀剂的作用，当水分渗到表面时，会溶出铬酸根离子，使金属表面生成铬酸盐钝化膜，从而抑制电化学腐蚀。铁基材常采用铁红作为防锈颜料，与锌黄颜料不同，铁红颜料主要是物理防锈，同时铁红颜料可以增加涂层致密性和机械强度。
丙烯酸树脂以丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯等少量烯类单体共聚而成，所用单体比例不同，所得树脂的性质也不同，其基本结构为
丙烯酸树脂涂料包括热缩性和热固性两种。
热缩性丙烯酸树脂是线型高分子，不含活性官能团。为保证涂膜的物理、化学性能，热缩性丙烯酸树脂的分子量需要足够大，并由大量溶剂溶解稀释，所以一般固含量较低（20%～30%）。在电子装备中部分印制电路板可选择热缩性丙烯酸聚氨酯涂料进行防护。
热固性丙烯酸树脂中含有一定的官能团，可与氨基、环氧、聚氨酯等树脂中的羟基、环氧基、异氰酸酯基团等发生交联反应，形成具有不同性能的涂膜。热固性丙烯酸树脂的交联反应是通过链上的官能团进行的，所以官能团不同，所采用的交联方法也有所不同，通常含羟基的丙烯酸聚氨酯树脂反应有如下几类 [1] ：
1.与氨基树脂反应
丙烯酸氨基树脂涂料的固化温度较低，涂膜丰满且有优异的硬度、耐候性、保光性、保色性、柔韧性和耐化学药品性，所以应用较广，特别是在汽车涂装中用量很大。
2.与环氧树脂反应
在丙烯酸树脂中引入环氧树脂链段后，涂料在钢铁等基体上的附着力增强，耐蚀性提高，但户外耐光老化性能降低。
3.与异氰酸酯反应
上述反应可以在常温下进行，得到的丙烯酸聚氨酯树脂具有高光泽、耐磨、耐水、耐化学腐蚀等性能，目前电子装备中采用的丙烯酸聚氨酯面漆多数通过以上反应获得。
聚氨酯树脂又称聚氨基甲酸酯树脂，是分子结构中含有相当数量的氨基甲酸酯（—NHCOO—）的一类高分子化合物。
为保证涂层的耐光老化性能，电子装备中应用的多是脂肪族聚氨酯涂层，即采用已二异氰酸酯（HDI）、三甲基已二异氰酸酯（TMDI）等脂肪族异氰酸酯与多元醇树脂结合而成。脂肪族聚氨酯涂料通常是双组分，甲组分为含羟基聚合物，乙组分为异氰酸酯（或加成物），其反应式如下：
脂肪族聚氨酯涂料的主要优点如下：
（1）聚氨酯涂料中的氨酯键可在各聚合物分子之间形成氢键，这种氢键在吸收外来能量后可重复形成和断开，使涂膜具有优异的机械耐磨性和韧性 [1] 。
（2）脂肪族聚氨酯中无C—C不饱和键，耐光老化性能较好。
（3）涂膜中含有极性基团仲胺基，可与多种基材结合，附着力强。
（4）涂膜具有较好的耐化学品性能。
（5）能与多种树脂并用，配成多种类型的聚氨酯涂料，如聚酯、聚醚、环氧树脂、含羟基丙烯酸树脂、有机硅树脂、醇酸树脂等。
（6）低温固化性能良好，可在0℃的环境下正常固化。
氨基树脂涂料主要有两种，即三聚氰胺甲醛树脂和尿素甲醛树脂。氨基树脂颜色浅、硬度高、光泽度高且不易泛黄，因而具有较高的装饰性。同时耐酸、耐碱、耐水、耐有机溶剂等性能优异，具有较高的保护性，但树脂固化时聚合度高，因而成膜后脆且硬。氨基树脂涂料固化后形成的涂膜中主要的官能团为醚键，极性小，因而在钢铁等极性基体上附着力差，所以单纯氨基树脂并不适合做涂料，但氨基树脂可与醇酸树脂、丙烯酸树脂等其他树脂结合使用，均衡漆膜的综合性能。
表2-2中A04-9各色氨基烘干树脂涂料就是以氨基树脂和醇酸树脂为主要成分的双组分涂料，两者组合可避免单独应用时的一部分缺点。氨基树脂单独使用时容易出现附着力差、硬度高、涂膜脆的现象，但和醇酸树脂等带有羟基的树脂组合应用时可提升附着力，调节硬度，提高柔韧性。醇酸树脂链上具有活泼的酯键，耐碱性较差，在湿气和碱性环境下容易发生水解和皂化反应，而氨基树脂的存在可以提高位阻效应，提升皂化难度。
在电子装备中氨基树脂常用于舱内机箱外表面和天线罩内结构件表面的防护。
醇酸树脂是由多元醇（如甘油、季戊四醇等）、二元酸与干性油或半干性油聚合而成的类酯结构高聚物，
醇酸树脂分子中含有多个强极性酯键、醇羟基和羧基，因此醇酸树脂漆与钢铁、木材等强极性基体有良好的结合力，但主链酯键的存在使得涂膜不能长期在强酸、强碱等介质中使用。醇酸树脂侧链的脂肪基主要由C—C构成，与其他树脂具有良好的混溶性，可采用氨基树脂、丙烯酸树脂等其他树脂改性。醇酸树脂固化主要依靠链上的不饱和双键氧化聚合，固化速度慢，涂膜硬度低，同时醇酸树脂表面固化比内部快得多，所以表面容易出现干燥收缩，导致涂膜起皱。
醇酸树脂漆油链的引入，可以看作是对聚酯树脂的改性，在保证良好的丰满度、光泽度的同时，提高涂膜的弹性、韧性和耐候性，可作为一般装饰性涂料。
醇酸树脂漆在电子装备防护体系中应用较少，仅在机箱机柜（铝合金）与天伺馈系统结构件（钢材、铝材和玻璃钢）涂层体系中部分作为中间漆和面漆使用。
聚酯树脂涂料是以聚酯树脂为主要成膜物质的涂料，它是由多元醇和多元酸缩聚而成的。聚酯树脂广泛应用于中高档涂料、低污染的高固体分涂料、粉末涂料中。
电子装备常用聚酯树脂涂料采用饱和聚酯树脂作为基料，树脂上的羟基通过与异氰酸酯、氨基树脂等树脂交联固化成膜。它的特点是光泽度高、丰满度好、硬度高、柔韧性好、耐磨和耐热性好、保光和保色性良好。
元素有机漆是以有机硅、有机氟、有机钛等为主要成膜物的一类涂料。元素有机高分子化合物是介于有机高分子和无机高分子之间的一种化合物，具有特殊的热稳定性、化学惰性、绝缘性、耐水性、耐寒性。
1.有机硅树脂涂料
有机硅树脂涂料是以有机硅树脂为主要成膜物的一类涂料。有机硅树脂是以硅氧键为主链、烷基为侧链的高分子化合物，所以兼有有机、无机聚合物的特点。
一般情况下，C—C的键能为345.6kJ/mol，C—O的键能为351kJ/mol，而Si—O的键能为443kJ/mol，所以有机硅树脂稳定性高于一般树脂。有机硅树脂分子以硅原子为中心，呈对称状态，所以整个分子极性很小，分子间力小，且结构中不含活性基团，因而具有极好的耐水性、耐候性、耐低温性、电绝缘性和耐化学性，但是在金属等基体上附着力小、耐溶剂性差、机械强度低，所以在户外电子装备结构件上较少应用，主要用作屏蔽盒及印制电路板的防护涂层。
因为有机硅树脂价格高，所以除要求特别耐高温外，一般将有机硅树脂用作改性材料，可提高传统树脂涂料的性能。例如，通过冷拼或混合的方式形成的有机硅改性醇酸树脂，可有效提高醇酸树脂的户外耐久性和耐热性。改性时有机硅的用量通常在20%～30%，如果利用有机硅中间体对醇酸树脂进行化学改进，效果会更加明显 [2] 。
2.氟树脂涂料
以含氟烯烃，如四氟乙烯（TFE）、三氟氯乙烯（CTFE）、偏二氟乙烯（VDF）、氟乙烯（VF）等单体为基本单元进行均聚或共聚，或以此为基础与其他单体进行共聚，以及侧链上含有氟碳化学键的单体自聚或共聚而得到的分子结构中，含有较多氟碳键（C—F）的聚合物称为氟碳树脂，以它为基础制成的涂料称为氟树脂涂料。
由于氟原子半径较小，C—F的键能为451～485kJ/mol，所以具有极低的表面自由能和很高的耐热性。由于C—C主链中不含活性官能团，且F原子可对C—C主链起到屏蔽作用，使氟树脂具有优良的耐酸、耐碱、耐有机溶剂、耐高温介质、不燃等性能，甚至可耐液氧氧化；由于氟树脂的表面张力低，所以具有良好的抗油、抗水、抗污染及表面不黏性；由于氟树脂摩擦系数很小，所以具有优良的耐磨性；由于氟树脂结构特殊，所以耐候性优异，可作为长效户外涂料，如在高腐蚀严酷度地区的天线伺服系统中常用氟树脂涂料作为防护面漆。