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涂料及应用

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。
发白
稀释剂:挥发太快或含水
原料
未加防潮剂
施工
压缩空气中含水 基面不清洁
表面处理 有碱性物质
含油渍 环境 温度过低
湿度过大
溶解性
溶解性不同,会影响漆膜中聚合物分子的形态。 在不良溶剂中卷曲成团的,而在良溶剂中的聚合物 分子则是舒展松弛的,导致最后形成的漆膜的微观 结构也有很大差异,前者是紧密缠绕的而后者分子 之间较少缠绕,前者往往有高得多的强度。不良溶 剂可使漆膜中形成部分孔隙,抑止裂纹发展。
➢ 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。
➢ 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。
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:
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
➢ 溶剂挥发太快:浓度很快升高,表面的涂料因粘度 过高失去流动性,导致漆膜不平整;此外,由于溶 剂挥发太快,失热过多,使涂表面面温度下降与气 温形成温差,空气中潮气易凝结在涂膜上,导致漆 膜失去透明性而发白,或使漆膜强度下降。
涂膜发白的原因
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。
3.1 涂料成膜机理
涂膜形成过程是一个复杂的物理化学过程,它是指涂 料经由指定的施工方法和施工条件,以合适的粘度施涂后, 在规定时间内固结干燥形成固体薄膜的过程,涂料的作用 在于能在基材的表面形成一层坚韧的固体薄膜。一般情况 下,涂料首先是一种流动的液体,在涂布完成之后才形成 固体薄膜,因此是一个玻璃化温度不断升高的过程.成膜 方式主要有下列几种。
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。
3. 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。
成膜方式: ➢ 溶剂挥发和热熔成膜 ➢ 化学成膜 ➢ 乳胶成膜
1. 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:
溶剂不同,形成漆膜的微观结构也有剂与漆膜结构的关系
2. 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。
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;
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