涂料和应用 第三章.pptx

第三章 涂料表面化学与干燥成膜;3.1 涂料成膜机理;溶剂挥发成膜 聚合物的分子量较高才能表现出较好的物理性质，但分子量高，Tg也高，为了使它们可以涂布，必须用足够的溶剂将体系的玻璃化温度降低，使T-Tg的数值大到足够使溶液可以流动和涂布。 当溶液在室温下接近0.1Pa.s左右时可进行涂布。涂布后溶剂挥发，于是形成固体薄膜。这便是一般可塑性涂料的成膜形式。;如硝基漆、过氯乙烯漆、热塑性丙烯酸漆及其它烯基树脂漆等。这类涂料的树脂分子量很高，靠溶剂挥发便能形成干爽的硬涂膜，在常温下表干很快，故多采取自然干燥方法。 此类涂料施工以后的溶剂挥发分为三个阶段，即湿阶段、干阶段和两者相重叠的过渡阶段。;在湿阶段，溶剂挥发与简单的溶剂混合物蒸发行为类似，溶剂在自由表面大量地挥发，混合蒸汽压大致保持不变且等于各溶剂蒸气分压之和： P = P1 + P2 + P3 + … 在过渡阶段，沿涂膜表面向下出现不断增长的粘性凝胶层，溶剂挥发受表面凝胶层的控制，溶剂蒸气压显著地下降。 在干阶段，溶剂挥发受厚度方向整个涂膜的扩散控制，溶剂释放很慢。 例如硝基漆在自然干燥1周后，涂膜中仍可含有6%～9%的溶剂。虽然它的实干时间一般在1.5h左右，但这样的涂膜实际上是相对干涂膜。相对干涂膜中残留溶剂的释放可按下式计算： lgC = A lg (x2/t) +B C—单位干涂膜质量保留的溶剂质量; x—干膜厚度μm; t—时间，小时; A ，B—与涂料配方有关的常数;对于指定配方涂料，相对干涂膜中溶剂保留量取决于涂膜厚度。 不同配方的涂料，影响溶剂保留率的因素包括溶剂的分子结构和大小、树脂分子结构与分子量大小及颜填料形状和尺寸。 体积小的溶剂分子较易穿过树脂分子间隙而扩散到涂膜表面，带有支链体积较大的溶剂分子易被保留，并且与溶剂的挥发性或溶解力之间没有对应关系。 分子量高的树脂对溶剂的保留率较高，硬树脂对溶剂保留率要比软树脂大。 因此加增塑剂或环境温度提高到玻璃化温度以上，都将明显地增强溶剂的扩散逃逸。;例 氯醋共聚树脂的甲基异丁基酮(MIBK)清漆施工1h后的干膜溶剂保留率为12.2%，24h后的保留率为8.6%，求两周以后的溶剂保留率。干膜厚度分别为7μm和3μm。 解：由公式 lgC = Alg(x2/t)+B 当x =7μm时，有A=0.11，B=-1.1，即lgC = 0.11×lg(x2/t)-1.1 两周以后，C=6.4% 当x =3μm，两周以后：lgC = 0.11×lg(9/336)-1.1；C=5.3% 表明此类树脂有很强的溶剂保留能力。 因此氯醋共聚树涂料或相似的过氯乙烯涂料，在施工时，每次喷涂要薄，并控制好喷涂间隔时间，在实干以后重喷，以免涂层长期残留溶剂而易被揭起。此类涂料仅在干透时，才有良好的硬度和附着力。;在涂料中添加颜填料，或颜填料微细分散，甚至是片状颜料，都将使溶剂扩散逃逸性不断减弱。 环境条件对挥发性涂料干燥的影响因素是空气流速和温度。 由于湿阶段溶剂大量迅速挥发，表面溶剂蒸气达到饱和，此时提高空气流速有利于涂膜的表干。 提高温度使涂膜中溶剂扩散性增加，有利于实干和降低溶剂保留率；但温度提高使溶剂饱和蒸气大幅度增加，结果涂膜表干太快，流平性很差，在低温烘干强制干燥时，可通过控制好一定的闪干时间来解决这一矛盾。;溶剂对可塑性涂料成膜的影响： 挥发速度 溶剂种类;溶剂挥发速度;涂膜发白的原因;溶解性;溶剂不同，形成漆膜的微观结构也有较大差异。;热熔成膜 为了使聚合物成膜，除了加溶剂降低体系的Tg外，升高温度亦可增加T-Tg（增加自由体积）。使聚合物达到可流动的程度，亦即加热使聚合物熔融。流动的聚合物在基材表面成膜后予以冷却，便可得到固体漆膜，这也是热塑性涂料成膜的另一种形式，即热熔成膜。例如：涂在牛奶纸瓶上的聚乙烯就是用这种方法成膜的。 粉末涂料也是热熔成膜的：聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯酸酯等可塑性聚合物都可被粉碎成粉末，然后用静电或热的办法将其附在基材表面上，并被加热至熔融温度以上，熔融的聚合物粘流体流平后，冷却即得固体漆膜。;化学反应成膜 化学反应成膜是指先将可溶（或可熔）的低分子量的聚合物涂覆在基材表面以后，在加温或其它条件下，分子间发生反应而使分子量进一步增加（扩链）或发生交联而成坚韧薄膜的过程。 这种成膜方式是热固性涂料包括光敏涂料、粉末涂料、电泳漆等的共同成膜方式。 在发生化学反应之前或同时，一般也包含一个溶剂挥发的过程。;化学反应成膜型涂料树脂分子量较低，它们通过缩合，加聚或氧化聚合交联成网状大分子固态涂膜。 由于缩合反应都利用加热获取化学反应的能量，使涂膜固化，故此类涂料称之热固性涂料。像酚醛漆、氨基烘漆、聚酯漆、丙烯酸烘漆等都是通过缩合反应固化成膜； 不饱和聚酯、双组分环氧、双组分聚氨酯等则通过