水性丙烯酸树脂工艺与配方设计59页PPT
水性丙烯酸涂料配方设计
水性丙烯酸涂料配方设计
1.主要成分：
-丙烯酸共聚乳液：作为主要胶体颗粒，提供涂料的胶性和稳定性。
-填料：如碳酸钙、氧化铝等，提高涂膜硬度和附着力。
-分散剂：如十二烷基苯磺酸钠等，用于分散填料和稳定乳液。
-乳化剂：如辛酸月桥醇酯等，用于稳定乳液。
2.辅助成分：
-pH调整剂：如三乙醇胺，用于调整涂料的酸碱度。
-防腐剂：如异恶唑硫酮等，防止涂料发霉和腐败。
-抗氧化剂：如丁基羟基甲苯，防止涂料老化。
-防沉剂：如聚乙烯醇等，避免填料沉淀。
-润湿剂：如脂肪醇聚氧乙烯醚等，提高涂料的涂布性。
3.配方设计：
根据涂料的要求和实际情况，可进行以下配方设计：
-丙烯酸共聚乳液：占总配方的50-60%。
-填料：占总配方的30-40%，可根据需要调整。
-分散剂：占总配方的1-3%。
-乳化剂：占总配方的1-3%。
-pH调整剂：根据需要添加，一般占总配方的0.1-0.5%。
-防腐剂、抗氧化剂、防沉剂、润湿剂等：根据需要添加，总共占总配方的1-3%。
4.配方示例：
根据上述配方设计，以下是一个水性丙烯酸涂料的配方示例：
-丙烯酸共聚乳液：60%
-填料：35%
-分散剂：2%
-乳化剂：2%
-pH调整剂：0.3%
-防腐剂、抗氧化剂、防沉剂、润湿剂等：0.7%。
第三讲 丙烯酸树脂
O
CH2OC CH CH2 O
CH3CH2 C CH2OC CH CH2
O NH C CH CH2 CH2
CH2OC CH CH2
O
O
O
NH C CH CH2 O O
OC CH O OC CH O
O
C O(CH2CH2O)2C CH CH2
C O(CH2CH2O)2C CH CH2
O
O
9.1三羟甲基丙烷三丙烯酸酯
2 常用单体及其功用
单体
在聚合物中的作用
甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯氰、 硬度，附着力 丙烯酸
丙烯氰、丙烯酸、丙烯酰胺
耐油性，耐溶剂性
丙烯酸乙酯、丁酯、乙基己酯
柔韧性
甲基丙烯酸高级酯、苯乙烯
耐水性
剪辑丙烯酰胺、丙烯氰
耐磨性，抗划伤性
甲基丙烯酸酯
耐候性，透明性
丙烯酸羟烷酯、丙烯酸缩水甘油醚 可交联固化剂，粘接性
COCH3 CN
COCH2CH2OH
O
O
该树脂可单独成膜，也可添加HDI三聚体交联成膜，性能更 佳，成为聚氨酯改性丙烯酸涂料。
6 粉末状树脂的合成
6.1 溶液聚合沉降法
聚合方法与溶液聚合相同，只后处理方法不同。 在5节中所得树脂溶液中加入不良溶剂，如乙醇、水。 聚合物沉淀析出，洗涤、烘干、粉碎，可用于粉末涂 料配方。
反应式：
CH2
O CHC
OH + CH3CH2
C(CH2OH)3
[H+]
CH3CH2C
O (CH2OC CH CH2)3 + 3 H2O
酯化：268kg三羟甲基丙烷，475kg丙烯酸，9.2kg对 甲氧基苯酸，2kg氧化亚铜，800升苯，投入反应釜， 搅拌，升温70 ℃左右，滴加浓硫酸（约30kg），10分 钟加完，控温80左右，回流脱水，约出水108kg，无出 水时为终止，约5h。
水性丙烯酸树脂在油画布涂层中应用的基本知识(共34张PPT)
利用氧化-还原引发剂可降低分解活化能，从 而可以使聚合反应在较低的温度下进行，有利 于节省能源,可改善聚合物性能。
氧化-还原引发剂根据其是否溶于水，分为水溶性氧化-
还原引发剂和油溶性氧化-还原引发剂。
1.水溶性氧化-还原引发剂(水体系) 溶于水的氧化-还原引发剂称为水溶性氧化-还 原引发剂。 其中氧化剂一般选用无机过氧类引发剂和氢过 氧类引发剂，还原剂一般选用二价铁盐、亚硫 酸氢钠、硫代硫酸钠、醇和多元胺等 水体系用于乳液聚合和水溶液聚合。
1.氢过氧类引发剂 主要有：
氢过氧化异丙苯、氢过氧化特丁基和氢过氧 化对孟烷。 性质用途： 氢过氧类引发剂溶于水，属于水溶性引发剂， 一般用于乳液聚合和水溶液聚合。
2.过氧化二酰类引发剂
该类引发剂有过氧化二苯甲酰和过氧化十二酰等。
A.过氧化二苯甲酰(BPO) 性质：白色粉末,干品极不稳定,加热时易引起爆炸,不溶于水,溶 于有机溶剂,属于油溶性引发剂。 特点：分解速率较慢，属于低活性引发剂。
丙烯酸树脂的分类：
根据结构和成膜机理的差异分类： 1.热塑性丙烯酸树脂
在成膜过程中不发生进一步交联，它的相对分 子量较大，具有良好的保光保色性、耐水耐化 学性、干燥快、施工方便，易于施工重涂和返 工。热塑性丙烯酸树脂在汽车、电器、机械、 建筑等领域应用广泛。
丙烯酸树脂的分类：
乳化剂是一种具有亲水基和亲油基的表面活性剂，它能使互不相溶的两相（如油与水）相互混溶，并形成均匀分散体或乳化体，从而变原有的物理 状态。 过氧化氢是无机过氧类引发剂中最简单的一种，但其分解活化能较高，分解温度高于100℃，很少单独使用，一般要和还原剂组成氧化-还原引发剂
硫酸性乳化剂
水性丙烯酸
水性丙烯酸树脂体系水性涂料，包括水性木器漆是以水为分散介质和稀释剂的涂料。
不常用的溶剂型涂料不同，其配方体系是一个更加复杂的体系。
配方设计时，不仅要关注聚合物的类型、乳液及分散体的性能，还需要合理选择各种助剂并考虑到各成分之间的相互影响进行合理匹配。
有时还要针对特殊要求选用一些特殊添加剂，形成适用的配方。
配方的基本组成1) 水性树脂：这是成膜的基料，决定了漆膜的主要功能。
2) 成膜助剂：在水挥发后，使乳液或分散体微粒形成均匀致密的膜，并改善低温条件下的成膜性。
3) 抑泡剂和消泡剂：抑制生产过程中漆液中产生的气泡并能使已产生的气泡逸出液面并破泡。
4) 流平剂：改善漆的施工性能，形成平整的、光洁的涂层。
5) 润湿剂：提高漆液对底材的润湿性能，改进流平性，增加漆膜对底材的附着力。
6) 分散剂：促进颜填料在漆液中的分散。
7) 流变助剂：对漆料提供良好流动性和流平性，减少涂装过程中的弊病。
8) 增稠剂：增加漆液的黏度，提高一次涂装的湿膜厚度，并且对腻子和实色漆有防沉淀和防分层的作用。
9) 防腐剂：防止漆液在贮存过程中霉变。
10) 香精：使漆液具有愉快的气味11) 着色剂：主要针对色漆而言，使得水性漆具有所需颜色。
着色剂包括颜料和染料两大类，颜料用于实色漆(不显露木纹的涂装)，染料用于透明色漆(显露木纹的涂装)。
12) 填料：主要用于腻子和实色漆中，增加固体分并降低成本。
13) pH 调节剂：调整漆液的pH 值，使漆液稳定。
14) 蜡乳液或蜡粉：提高漆膜的抗划伤性和改善其手感。
15) 特殊添加剂：针对水性漆的特殊要求添加的助剂，如防锈剂(铁罐包装防止过早生锈)、增硬剂(提高漆膜硬度)、消光剂(降低漆膜光泽)、抗划伤剂、增滑剂(改善漆膜手感)、抗粘连剂 (防止涂层叠压粘连)、交联剂(制成双组分漆，提高综合性能)、憎水剂(使涂层具有荷叶效应)、耐磨剂(增加涂层的耐磨性)、紫外线吸收剂(户外用漆抗老化，防止发黄)等。
水溶性丙烯酸树脂
水溶性丙烯酸树脂The document was prepared on January 2, 2021水溶性丙烯酸树脂——酒瓶漆丙烯酸树脂是由丙烯酸及丙烯酸酯类单,在一定条件下共聚而成的线性高分子树脂.水溶性丙烯酸树脂之所以具有水溶性,是因为在树脂合成过程中,引进了亲水性基团—羧基、羟基、氨基、酰胺基等.为了进一步增加树脂的水溶性,加胺中和成盐而获得水溶性,然后加水稀释得到水溶性丙烯酸树脂.与传统的溶剂型涂料相比,水溶性涂料具有价格低、使用安全,节省资源和能源,减少环境污染和公害等优点,因而已成为当前发展涂料工业的主要方向.水溶性丙烯酸烯树脂涂料是水性涂料中发展最快、品种最多的无污染型涂料.水溶性丙烯酸树脂是制备环保型水溶性丙烯酸酯涂料、水性油墨、水性胶黏剂等的基础树脂材料,可作为成膜连接料,可广泛用于水性涂料、纸张、纺织品天然和人工合成表面处理剂、皮革上光剂、胶黏剂等配置的主要原料.在施工过程中,可采用喷涂、辊涂、刷涂等方式涂装.1聚合反应：丙烯酸及其酯在引发剂作用下聚合成嵌段丙烯酸树脂共聚物.2成盐反应：嵌段丙烯酸树脂共聚物用氨水或有机胺中和,生产嵌段丙烯酸树脂的铵盐3聚合物玻璃化温度：无定形或半结晶聚合物从黏流态或高弹态橡胶态向玻璃态转变或相反的转变称玻璃化转变.发生玻璃化转变温度范围近似中点称为玻璃化温度.对于涂料用丙烯酸树脂,其玻璃化温度的设计是非常重要的.因为其玻璃化温度直接影响涂料的最终性能.一般而言,玻璃化温度高的硬度和光泽就高,但往往也比较脆. 为了使聚合物有较好的的施工和涂膜性能,需要对聚合物的配方进行设计.一个由不同单体构成的聚合物,其玻璃化温度可以由其多组分的玻璃化温度加和而成.通过设涂料树脂的玻璃化温度,就可以确定软硬单体的配比.酒瓶漆是近年来发展较快的涂料品种,其要求耐醇、耐碱、耐水煮、硬度高、装饰性好,目前国内常用酒瓶漆树脂为环氧树脂和羟基丙烯酸树脂,基本属于溶剂型,不仅污染环境,也会影响操作人员健康.随着环保法规的不断强化,促使涂料向“4E”方向发展,尤其是以水为分散介质和稀释剂的水性涂料是涂料发展的一个重要方向.羟基丙烯酸树脂固化后具有硬度高、漆膜丰满、附着力好、耐性突出的特点,是一种性能优良,用途广泛的保护和装饰性涂料,特别是在金属、木器、塑料、玻璃等领域.少部分以水为溶剂的羟基丙烯酸树脂存在固含低、耐性差、漆膜装饰性不好等问题,不能够大量替代溶剂型羟丙树脂,因此提高水性羟基丙烯酸树脂的耐性和固含量以及装饰性是目前亟待解决的问题.本文先采用溶剂聚合的方式、以叔碳酸缩水甘油酯E－10P调节粘度、以环氧树脂改善其性能,通过后期加水合成了高固含量的水性羟基丙烯酸树脂,并在水性酒瓶漆领域获得了良好的应用.1 实验部分原材料甲基丙烯酸甲酯MMA、苯乙烯St、甲基丙烯酸羟乙酯HEMA、丙烯酸丁酯BA、丙烯酸AA、巯基乙醇、二丙二醇甲醚、N,N’－二甲基乙醇胺均为化学纯,国药集团化学试剂有限公司,叔碳酸缩水甘油酯E－10P,工业级,迈图高新材料集团;环氧树脂E－20,环氧值eq/100g为～,工业级,无锡树脂厂;氨基树脂Cymel－325,甲醚化氨基树脂,固体质量分数80%,美国氰特公司;二叔丁基过氧化物DTAP,化学纯,上海比尤化工有限公司,分散剂Tego745、润湿剂Tego245、消泡剂Tego810均为工业品,德国盈创工业集团.实验仪器IKA欧洲之星电子搅拌器,江西鼎技科学仪器有限公司;DiamondDSC,美国Perkin-Elmer公司;NDJ－3旋转粘度计,广州标格达实验仪器公司;GPC测定仪,Waters公司;光泽仪A－4528,毕克公司.水性羟丙烯酸树脂的制备在装有搅拌器、温度计和回流冷凝管的四口烧瓶中加入一定量的二丙二醇甲醚、正丁醇、环氧树脂E－20,升温至140℃,然后在4h内滴加混合单体和引发剂,滴加完毕后保温1h,然后补加少量引发剂,保温1h,降温,中和,加水过滤出料.漆膜的配制将合成的水性羟基丙烯酸树脂与氨基树脂按一定比例混合,加入钛白和其他助剂砂磨2h,在玻璃板上用100μm的涂布器涂布,先在80℃的烘箱中预烘5min,然后升至170℃烘20min,得到的漆膜进行下一步测试.性能检测1树脂粘度测试在25℃下使用NDJ－3旋转粘度计测定.2树脂分子质量检测采用Waters公司的GPC测定仪测定,四氢呋喃做淋洗液,标准聚苯乙烯做校正曲线,柱温25℃,流速min.3漆膜性能检测漆膜性能按照国家相关标准测试.2·结果与讨论引发剂用量对树脂的影响引发剂用量不仅影响树脂的水溶性,而且对合成树脂的分子质量和分子质量分布具有很大影响,本实验选择对分子质量分布控制较好的DTAP为本次实验的引发剂.从表1可以看出,提高引发剂用量会降低树脂的粘度和树脂分子质量,分子质量分布变宽,同时也会提高树脂的水溶性;但是引发剂过多,不仅会造成树脂分子质量分布变宽,影响树脂的最终性能,而且生产过程放热剧烈,影响聚合过程稳定性,此外制备的树脂气味大,生产成本过高.在保证树脂水溶性的前提下,引发剂的质量分数在%左右比较合适.表1 引发剂用量对水性羟丙树脂性能的影响E－10P对树脂粘度的影响E－10P在高温下可以和丙烯酸发生酯化反应,从而形成一个庞大而疏水的叔碳酸酯结构,该结构能对交联提供位阻保护效应,从而防止水解,赋予聚合物优异的性能,如低粘度、耐酸碱、高光泽、漆膜韧性和饱满度等.从图1中可以看出,随着E－10P用量的增加,树脂的粘度不断下降,考虑到价格的因素,E－10P质量分数在15%较合适.图1 E－10P 对树脂水性羟丙树脂粘度的影响环氧树脂用量对树脂性能的影响环氧树脂的引入不仅能够提高树脂的附着力,而且会大幅度提高树脂的各种耐性,考虑到树脂的水溶性和耐性的平衡关系,本实验选择环氧树脂E－20来改性羟丙树脂.从表2可以看出,随着环氧树脂E－20用量的增加,水性树脂的粘度在不断增加,树脂涂膜对玻璃的附着力和硬度也在不断增加,但水溶性降低,且用量过大时,漆膜在高温烘烤时黄变严重,这是因为环氧树脂E－20分子质量较大,可形成的接枝反应点相对较多,用量过多,接枝不完全,会发生树脂的相分离,产生不透明现象,另外E－20用量过大,和氨基树脂交联密度过大,交联过度,会造成涂膜变脆,因此综合考虑,环氧树脂E－20的质量分数在10%时所制备的涂膜性能较好.表2 E-20用量对水性羟基丙烯酸树脂性能的影响链转移试剂巯基乙醇对树脂性能的影响链转移试剂通过链自由基的转移和终止来降低聚合度,不仅降低分子质量及其分布,而且能够提高树脂的水溶性.图2是引发剂质量分数相同%的条件下链转移试剂ME用量对水性羟丙树脂粘度的影响.图2 巯基乙醇对水性羟基丙烯酸树脂的影响从图2可以看出,随着ME用量的增加,树脂的粘度不断降低,当其质量解不超过%时,粘度下降幅度减缓,同时ME用量的增加会导致树脂味道过大,同时链转移碎片增加,固化不完全,将导致漆膜性能下降,耐性降低.综合考虑,ME质量分数为%较好.水性羟基丙烯酸树脂的技术指标及水性酒瓶玻璃漆的制备按照以上要求制备的水溶性羟基丙烯酸树脂的技术参数见表3.表3 水性羟基丙烯酸树脂的技术指标将制备的树脂和固化剂氨基树脂配合,按照参考配方制备水性酒瓶玻璃漆.水性玻璃漆的参考配方:水性树脂,55g;二丙二醇丁醚,6g;分散剂Tego745,;钛白粉,25g;氰特Cymel－325,9g;润湿剂Tego245,;消泡剂Tego810,;水,;总计,100g.水性羟基丙烯酸酒瓶漆烘烤涂料的性能将制备的水性玻璃漆用100μm的涂布器在玻璃板上涂布,玻璃板事先除尘出油.先在80℃的烘箱中预烘5min,然后升至170℃烘20min,对得到的漆膜进行性能测试,测试结果见表4.表4 水性玻璃漆涂层性能检测从表4可以看出,用制备的水性树脂配制的水性酒瓶漆各种耐性好、光泽高、附着力优异、耐水煮,完全达到玻璃酒瓶漆的应用要求.3·结论1确定了制备环氧改性羟基丙烯酸水分散体的工艺配方,即引发剂质量分数%,链转移试剂%,E－10P质量分数15%,E－20质量分数10%.2通过引入E－10P和环氧树脂改性羟基丙烯酸树脂,不仅能够控制树脂的粘度,而且能够得到性能优越的水性树脂,所配制的水性玻璃酒瓶漆具有优异的性能,完全可以替代目前大范围使用的溶剂型玻璃涂料.。
丙烯酸树脂水性油墨配方设计及优化
丙烯酸树脂水性油墨配方设计及优化
首先，选择适当的丙烯酸树脂。
丙烯酸树脂具有重要的作用，能够提
供水性油墨的粘结力和耐水性。
根据不同的应用要求，可以选择不同牌号
的丙烯酸树脂。
例如，如果需要高附着力和耐磨性，可以选择耐磨型丙烯
酸树脂。
其次，选择合适的颜料。
颜料决定了水性油墨的颜色、遮盖力和耐光性。
一般来说，选择质量稳定的无机颜料或有机颜料，并根据需要进行配色。
此外，还可以添加一定量的白色或黑色颜料，以调整水性油墨的明度。
然后，选择合适的助剂。
助剂在丙烯酸树脂水性油墨中起到调节粘度、提高流平性、增加耐磨性等作用。
常用的助剂有流平剂、增稠剂、抗结皮
剂等。
根据水性油墨的具体要求，选择合适的助剂。
最后，进行配方优化。
在设计水性油墨配方时，需要综合考虑各种因素，如油墨的粘度、干燥时间、耐候性等。
通过试验和调整配方中的各个
组分的比例，可以得到性能稳定、适用于特定应用的丙烯酸树脂水性油墨。
总结起来，设计和优化丙烯酸树脂水性油墨配方需要综合考虑丙烯酸
树脂、颜料和助剂的选择，并进行配方的合理调整。
通过合理选择和优化，可以得到性能稳定、可靠的丙烯酸树脂水性油墨配方，满足不同应用领域
的需求。
水性丙烯酸树脂
水性丙烯酸树脂水性丙烯酸树脂是一种常见的聚合物材料，广泛应用于涂料、胶黏剂、油墨等领域。
它具有优异的性能，如良好的附着力、抗化学腐蚀性、耐候性等，同时还具备环境友好的特点。
本文将介绍水性丙烯酸树脂的特性、制备方法、应用领域等内容。
一、水性丙烯酸树脂的特性水性丙烯酸树脂具有以下几个主要特性：1. 良好的附着力：水性丙烯酸树脂能够牢固地附着在多种基材表面上，例如金属、木材、塑料等，形成坚固的涂层，提供良好的防护效果。
2. 抗化学腐蚀性：水性丙烯酸树脂对一些化学物质具有很好的抵抗能力，使其在一些特殊环境下也能够保持较长时间的稳定性。
3. 耐候性：水性丙烯酸树脂具有良好的耐候性，能够抵御紫外线辐射、高温、高湿等自然环境的侵蚀，不易发生劣化。
4. 高效环保：相比传统有机溶剂型树脂，水性丙烯酸树脂使用水作为溶剂，不含有害物质，减少了对环境的污染，符合环保要求。
二、水性丙烯酸树脂的制备方法目前制备水性丙烯酸树脂的常用方法包括乳液聚合法和醇溶液乳化法。
下面将简要介绍这两种方法：1. 乳液聚合法：该方法是将丙烯酸及其酯类单体与其他助剂一起加入含有表面活性剂的水中，通过聚合反应形成乳液型丙烯酸树脂。
这一方法制备的水性丙烯酸树脂具有颗粒细小、分散均匀的特点。
2. 醇溶液乳化法：该方法将丙烯酸及其酯类单体溶解在醇溶液中，加入乳化剂、酸催化剂等辅助剂，通过乳化反应将醇溶液转变成水性乳液型丙烯酸树脂。
这一方法制备的水性丙烯酸树脂可以根据醇溶液含量的不同调节乳液性能。
三、水性丙烯酸树脂的应用领域水性丙烯酸树脂由于其独特的性能，在各个领域都有广泛的应用。
以下列举几个常见的应用领域：1. 涂料领域：水性丙烯酸树脂可以制备成各种防腐涂料、装饰涂料、屋顶涂料等，用于建筑、汽车、航空等领域，提供保护和美观的效果。
2. 胶黏剂领域：水性丙烯酸树脂可以作为胶黏剂的主要成分，用于纸张、布料、塑料等材料的粘接，具有良好的粘结效果。
3. 油墨领域：水性丙烯酸树脂制备的水性油墨具有较好的抗水性和抗粘性，适用于印刷和包装行业，提供高质量的印刷效果。
丙烯酸树脂溶剂型高固体份ppt课件
（3）引进官能团，用以和交联剂反应形成交联结构
主要功能单体有：
引入-OH：丙烯酸羟乙酯（羟丙酯），N-羟甲基丙烯 酰胺
引入-COOH：丙烯酸，甲基丙烯酸，亚甲基丁二酸， 使共聚物成为水溶性，改进树脂附着力，与有关交 联剂发生反应。
因此共聚引入官能团可使树脂具有各种期望性能
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单体贡献
甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、苯乙烯 、丙烯酸
功的，其涂料的施工固体份不得小于质量的60％或 体积的80％ 主要用来制备热固性涂料的，需要加入 多异氰酸酯、氨基树脂等固化剂进行交联反应，以 提高涂膜的综合性能
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一般丙烯酸树脂优点
分子量低 粘度小
低温快干
一次成膜 厚
高固体份丙烯酸树脂
漆膜光亮 丰满
流平性好
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高固体分丙烯酸涂 料既具有优良的综 合性能，又是一种 环境友好型的涂料 品种，因而具有重 要的使用价值和广 阔的应用前景
好的抗化学、抗溶剂、抗碱、抗热性；更好的光 泽和表观，丰满，强韧。 ✓ 缺点：
有一定的使用寿命，不能长时间储存。 ✓ 应用：
最重要的应用是和氨基树脂配合制成氨基-丙烯 酸烤漆，目前在汽车、摩托车、自行车、卷钢等 产品上应用十分广泛。
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3. 交联反应： 一般通过-OH、- COOH、- NH2、环氧等与交联剂 （如氨基树脂，多异氰酸酯及环氧树脂等反应）。 其中羟基丙烯酸树脂是最重要的一类，用于同多异 氰酸酯固化剂配制室温干燥双组分丙烯酸-聚氨酯涂料 和丙烯酸-氨基烘漆，这两类涂料应用范围广、产量大。
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一、概述
1. 定义 以丙烯酸及其酯和甲基丙烯酸及其酯的 聚合物和共聚物称为丙烯酸树脂
以其为成膜物的涂料称作丙烯酸树脂涂 料