涂料理論研究 | 涂料 —— 一種復合材料
復合材料是一種多相材料，它是由聚合物材料、無(wú)機非金屬或金屬材料（如纖維和顆粒狀填料等)通過(guò)復合工藝構成的一種新型材料。
復合材料的特點(diǎn)在于它不僅能保持原組分的特色，而且還可通過(guò)復合效應使之具有
新性能
（原有組成材料所不具備的性能）
它可以根據需要進(jìn)行設計，從而最合理地達到使用要求的性能，從這一點(diǎn)
看，與簡(jiǎn)單的混合有明顯的區別。
實(shí)際上
涂料便是一種復合材料
而且是歷史最早的復合材料，例如，早在2000年前我國便出現了用麻絲與大漆構成的漆器。從復合材料的角度來(lái)研究涂料，即如何將現代復合材料的理論和新技術(shù)與涂料研究相結合，對于
涂料的創(chuàng )新
將是有意義的。
聚合物復合材料和涂料一樣有連續相和非連續相（分散相），聚合物基的復合
材料便是以聚合物為連續相，而填料（顏料）為非連續相，一般來(lái)說(shuō)，填料可以是粒狀的和纖維狀的或它們的混合，而且它們的長(cháng)短或粗細的分布可各不相同，顆粒填料主要有炭黑、SiO2、碳酸鈣、玻璃微珠、金屬粉末等，纖維填料有纖維素、合成纖維、碳纖維、石棉、玻璃纖維以及晶須形金屬等等，一些普通的復合材料的填料和涂料中的顏料是相近似的。
復合材料最重要的特點(diǎn)是可以大大改善力學(xué)性質(zhì)，可制備高強度，高模量，具良好抗疲勞性及耐摩擦自潤滑性的材料，如我們熟悉的玻璃纖維增強塑料或碳纖維增強塑料等，復合材料也可改善高溫耐熱性、化學(xué)穩定性、隔熱性、抗燒蝕性以及其他特殊性能，這些性能是一些特種涂料所必需的。
懂得聚合物合金的知識對涂料的研究更是有益的。
將兩種或兩種以上的聚合物以一定形式組合起來(lái)，形成具有不同于原組分聚集態(tài)結構與性能的新材料稱(chēng)之為聚合物共混物或聚合物合金，實(shí)際上聚合物合金也是聚合物復合材料的一種，聚合物合金的特點(diǎn)在于可通過(guò)已有的聚合物進(jìn)行共混改性，不僅可以獲得各組分性能互補的，性能優(yōu)異的新材料，而且和復合材料一樣，通過(guò)復合效應可得到原組分不具有的性能，而且可根據需要進(jìn)行設計。
聚合物合金的理論和應用的發(fā)展和復合材料一樣將對涂料發(fā)生重要的影響。
聚合物合金首先是可以改進(jìn)聚合物材料的力學(xué)性質(zhì)，現以橡膠和塑料的混合來(lái)
說(shuō)明這一特點(diǎn)。
若以塑料如聚苯乙烯為主要成分，高抗張的聚苯乙烯便成為連續相，軟而韌的橡膠成為分散相（微區）
由于這類(lèi)材料的基質(zhì)為聚苯乙烯，所以保留了硬而強的特點(diǎn)，當材料受到?jīng)_擊時(shí)，處于高彈態(tài)的橡膠粒子的存在有利于能量吸收，使橡膠的韌性得以發(fā)揮，因而可得到高抗沖的聚苯乙烯。
另一方面，若以橡膠為主要成分，則橡膠為基質(zhì)，構成連續相，塑料為分散相，這樣的體系保留有橡膠的特點(diǎn)，即模量小易變形，但塑料微區的存在又可補償橡膠低抗張的弱點(diǎn)，成為增強的橡膠。
若橡膠和塑料間的分子存在有化學(xué)鍵，塑料分散相不僅起增強作用，還能使橡膠在變形時(shí)避免大分子間的滑移，這就是所謂的熱塑彈性體。
由以上討論可知，上述合金體系都是
兩相結構的
正因為兩相的存在，兩組分的特點(diǎn)才得以保存，材料才能實(shí)現這些有利性能的結合。但是，這種相分離不像一般在低分子體系那樣可以進(jìn)一步發(fā)展成宏觀(guān)的兩相，聚合物合金是處于一種亞穩的狀態(tài)。
聚合物的合金能否形成和兩組分的相容性有關(guān)，相容性太差，兩者根本混合不起來(lái)，即使混合起來(lái)，材料通常呈宏觀(guān)相分離，出現分層現象。兩者相容性越好，得到的材料兩相分散得愈細，愈均勻，相容性好的極限是形成均勻的一相，即分子水平的分散，此時(shí)在聚集體結構上沒(méi)有新的特點(diǎn)，因而和增塑體系相似。
合金可以分為兩大類(lèi)，一類(lèi)是簡(jiǎn)單的共混體系和互穿網(wǎng)絡(luò )體系，兩種聚合物間
無(wú)化學(xué)鍵，另一類(lèi)是共聚合體系，主要是嵌段共聚物和接枝共聚物。
簡(jiǎn)單共混體系
借助于溶劑或熱量實(shí)現組分間盡可能密切地分散和接觸共混的途徑有熔融共混、乳液共混和溶液共混。
互穿網(wǎng)絡(luò )體系 IPN
這是一種采用特殊的制備方法得到的共混物，兩組分聚合物間雖無(wú)化學(xué)鍵聯(lián)結，但兩區尺寸較小，可達到相互貫穿交錯，因而賦予材料較好的力學(xué)性能和其他特殊性能，制備IPN的方法很多，如將交聯(lián)聚合物用含有引發(fā)劑和交聯(lián)劑的單體溶脹，然后再進(jìn)行聚合，這樣的方法稱(chēng)分步IPN。
IPN也可用同步聚合的方法得到，但在涂料上有實(shí)用意義的主要是乳膠一般按種子聚合的方法制備：首先用乳液聚合的方法制備一交聯(lián)度不太大的乳膠，將此乳膠作為種子，再加單體和引發(fā)劑進(jìn)行乳液聚合，于是得一核殼結構，這樣的聚合重復多次，便得多重的乳膠，但為了成膜，最后一層應是不交聯(lián)的，各層的交聯(lián)度也不應太高。參見(jiàn)下面示意圖。
嵌段共聚合
嵌段共聚合常由陰離子聚合制備，因為陰離子聚合是一種活性聚合，其生長(cháng)鏈是“活”的，當加入第二種單體后可繼續聚合，嵌段聚合可將兩種不相容的聚合物用化學(xué)鍵相連在一起，在成形以后，和聚合物混合物一樣是一種多相體系，這和一般共聚物是不同的，一般共聚物不具聚合物合金的性質(zhì)。
