[原创] 闲话油漆

小时候曾经看过漆匠给家里的家具上漆。首先是砂纸打磨，接着上腻子，腻子干了再打磨，重复若干遍后开始上色上漆。生漆装在小桶里，表面黑黑的，正如“漆黑”一词所述，漆树上割漆的切口也是黑黑的，就像好些黑色的眼睛。生漆一搅动就露出薄薄的黑色表面下芝麻酱一样的浅黄褐色，好的生漆可能会带点金色的光泽，用小棍蘸一点提起，生漆滴下时会牵出长长的一条线。另一种原料就是桐油，桐树的叶子差不多有两个手掌大，农村用来包着玉米浆或者土豆浆蒸成粑粑，花五瓣，浅粉色，中间红色形成一个五角星，桐油是浅黄色，有种特别的气味。桐油要在火上熬过，再跟生漆按比例混合均匀。

 

当时我在旁边看，漆匠用一只毛很短的硬刷，两面分别在漆里蘸一下，在空中转几下，把牵出的漆丝沾在刷子上，然后在碗沿上一抹，把过多的漆刮去，随即把刷子在木器表面上来回推，刷子推动着漆嘶嘶地响，留下密密的条纹，条纹渐渐隐去，留下闪亮的漆面。刷完后过几天漆就干了，颜色也变深了，用手指轻轻地触碰，不会感到粘手，但能感觉到漆面还有点软，跟干透的漆是不同的。刷完几遍才算完工。还记得漆匠的手指粗壮、粗糙而且漆黑。

 

在了解小提琴制作的知识时，也看了一些关于提琴漆的文章。漆大抵分成三个组分：成膜基质、溶剂和颜料。漆膜是由成膜基质在表面层层堆积而成，颜料以溶解状态或者微小颗粒的状态分散在漆膜中。

 

成膜材料是聚合物。聚合物就是多个小分子结合而成的大分子。分子大到一定程度就不容易溶解在溶剂当中，除非溶剂和分子的各片段都有良好的亲和能力。

 

打个比方，假设一个人是一个小分子，也叫单体，每个人有两只手两只脚。如果许多人互相牵手，可以形成一条长长的人链，世界各地曾经多次发起过牵手形成人链的活动，这样形成的聚合物是线型的。比如我们常用的聚乙烯（如塑料袋）、聚丙烯（如塑料桶）、聚丙烯酸酯（如有机玻璃）、聚苯乙烯（如硬质的透明一次性杯子、一次性泡沫饭盒）、聚酯（比如矿泉水瓶）、聚醚（如玻璃钢用的环氧树脂、纤维素）、聚酰胺（比如尼龙、蛋白质）等等，大都是线型的。当然，这些材料是由许多线型分子共同构成的，就像有棉花纤维构成棉絮一样，各个分子并不是直线的，而是互相缠绕交织在一起。

如果人链中的某几个人把脚伸出去让别人牵着形成新的人链，就构成支链聚合物分子，比如我们吃的淀粉。

 

如果多条线型分子之间有些地方互相连接，好比几条人链靠近的地方，有人跟别的人链中的人互相把脚勾在一起了，就形成交联聚合物。比如天然橡胶是聚异戊二烯的线型分子，通过硫化剂把不同的分子链交联成空间网状结构，才成为实用的橡胶。头发和指甲也是线型的蛋白分子交联而成。

花样跳伞的人互相手脚相连，可以形成复杂的图形。如果大部分单体都有两个以上的连接点，就可以形成复杂的空间网状结构，比如老式电气设备用的电木就是酚醛树脂。天然的木质素和一些树脂，也有复杂的分子结构。

 

当聚合物分子不是太大时，可以用溶剂溶解。分子很大时，溶剂就不容易找。比如制造防弹衣的凯夫拉纤维就是用100%硫酸作为溶剂在水中拉丝而成，人造革的PU皮是用布浸透聚合物的有机溶剂溶液，再在水中浸渍使聚合物析出而成膜来制成的。人造丝是用纤维素的铜氨溶液进行拉丝。像聚乙烯、聚丙烯这类没有合适溶剂可以溶解的聚合物，就只能采用熔融拉丝或者成型。而没有合适溶剂又不熔融的聚合物，比如废旧轮胎，就成了无法回收利用的废物，堆积成山。

 

回到提琴漆的话题，酒精漆是用酒精将虫胶等天然产物的聚合物溶解形成溶液，再将溶液涂布在表面，溶剂挥发后这些天然聚合物就形成了漆膜。加松脂等树脂熬制实际上是让树脂中所含的不饱和的小分子预聚合。如果虫胶作底漆，就需要使用脱蜡的虫胶，以改善上面的漆层与虫胶的黏合强度。

 

每公斤虫胶需要5万到30万个虫子。下面是不同颜色的虫胶。

 

 
油性漆通常采用亚麻籽油作为成膜基质。油脂里面有不饱和脂肪酸，油脂的结构就是甘油上面接上三个饱和或不饱和脂肪酸，体检报告上面的甘油三酯其实就油脂。

 

不饱和就是分子中的某个位置还可以跟别的分子相连接，就像前面举的例子，如果仅能用两只手去跟别人连接，那么就有一个不饱和位置，如果是手脚都能用，就是两个不饱和位置，如果是三个以上的不饱和位置，那就得昆虫、蜘蛛甚至蜈蚣才行了。

 

下面是亚麻油分子的示意图

 

 

其中一个不饱和位置的是油酸（蓝色），两个不饱和位置的是亚麻酸（绿色），三个的是α-亚麻酸（红色）。亚麻籽油中α-亚麻酸占了脂肪酸的近一半，亚麻酸和油酸一起又占了超过40%。

 

正是各个分子中的这些不饱和的位置互相连接，才形成了网状的聚合物。这个过程是自由基反应，可以由氧气、紫外光或者加热引发。厨房的抽油烟机和墙面上的油膜，就是油脂已经聚合了，粘稠而无法擦去，不过还没有完全固化。如果油漆固化太慢，漆面就会一直黏呼呼的。

 

如果要靠亚麻油自发聚合固化，过程会非常漫长，所以需要人工干预，进行预聚合。

 

一种是将亚麻籽油在完全隔绝氧气的情况下加热到接近300℃，恒温几天后亚麻油变黏稠。这样处理的油漆使用时可以形成非常均一的膜，而且干后的漆膜比直接使用亚麻油形成的膜更有弹性，更不容易变黄。在加热的过程中，亚麻酸和α-亚麻酸的不饱和位置发生转移，本来不挨在一起的两个不饱和位置，就挪到紧挨在一起了，或者叫变成“共轭”的了，然后这两个不饱和位置再共同跟别的分子中的一个不饱和位置结合，一起形成一个环从而交联起来。这是跟氧气引起的自由基反应不同的反应，叫Diels-Alder反应。

 

而桐油中82%的脂肪酸是α-桐油酸，其中也含有三个不饱和位置，不过它们都挨在一起，都是共轭的，所以桐油远比亚麻油更容易干。生桐油直接使用会形成细小的皱纹，所以漆匠都知道要用熟桐油。桐油热处理只要隔绝空气在260℃加热几分钟就够了。这样热处理后的桐油会显著提高黏度和成膜质量。桐油比亚麻油更不容易随时间而颜色变深。苦瓜油中60%的脂肪酸是α-桐油酸。

 

这样隔绝氧气热处理后的油叫做厚油，stand oil或者bodied oil。

 

如果热处理时不隔绝氧气，使亚麻油部分氧化，所得的聚合油黏度相当高，叫做blown oil，其中酸值也比较高。不饱和脂肪酸氧化产生的气味会很强烈。

 

熟化亚麻油boiled linseed oil，是亚麻油、stand oil和金属催化剂的混合物。很久以前用的金属催化剂是氧化铅，现在已经不用了。金属催化剂的作用，是加速氧气与不饱和位置反应，现在钴盐比较常见。

 

 

上面左边是隔绝氧气热处理的亚麻油bodied oil，右边是熟化亚麻油boiled oil，二者颜色有显著差别。

 

油性漆成膜后，基质中的不饱和位置会继续聚合，最终固化。固化后的漆膜不再溶于溶剂，但可以被溶剂溶胀而剥离。不过，氢氧化钠溶液可以分解漆膜而将漆膜溶解，这是清洗抽油烟机的原理。

 

先写这么多。

 

 闲话油漆一文，写得很好。既有专业性，也有科普性。点赞！望继续写下去。

写得好，长知识

不错的帖子，希望继续写下去·········

很棒的分享! 这些内容要了解并不容易，难得的内容!! 期待后续………….

学习！

普及专业知识，生动形象，盼望早一点发完。

现在熟化亚麻油使用的原料仍然是一氧化铅为主，很多商家直接有警示，千万不要误导大家。

给我等上了一堂化学课，谢谢老师！

感谢！分享。

亚麻油现在一般使用复合催干剂，20多年前使用铅做催干剂效果不好，已基本淘汰出局

以下是引用leptonid在2016-1-20 15:36:00的发言：
亚麻油现在一般使用复合催干剂，20多年前使用铅做催干剂效果不好，已基本淘汰出局

有其它重金属的但很贵，一般偏红色的仍然是氧化铅工艺。

以下是引用ba5rw在2016-1-20 20:51:00的发言：

有其它重金属的但很贵，一般偏红色的仍然是氧化铅工艺。

不知道这些重金属与朱明江，陈绍的病有关吗？

 我的亚麻仁油只用来预处理白胚琴，我无条件做油性漆，只是业余爱好白自己弄虫胶漆。感觉放心也好玩。