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涂料的干燥成膜機(jī)理

來(lái)源:時(shí)間: 2021-03-15瀏覽:

  涂料的干燥成膜過(guò)程即將涂料施工于被涂物件表面由濕膜或干粉的堆積層轉(zhuǎn)化成連續(xù)固態(tài)涂膜的過(guò)程,它直接關(guān)系到涂膜能否充分發(fā)揮預(yù)定的效果,是整個(gè)涂料使用中較重要的環(huán)節(jié)。根據(jù)成膜物質(zhì)在成膜過(guò)程中所發(fā)生的變化,可分為物理成膜和化學(xué)成膜兩類(lèi)。
  (1)物理成膜
  涂料中的成膜物質(zhì)為非轉(zhuǎn)化型的(即在干燥成膜過(guò)程中只有相態(tài)的改變,不發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)變化),這類(lèi)涂料的成膜物質(zhì)多為線型結(jié)構(gòu),有一定的熱塑性,玻璃化溫度(Tg)略高,以保證漆膜在常溫或使用溫度下能承受一定外界力學(xué)損傷的固態(tài)膜。它包括兩種成膜形式:
 ?、偃軇┗蚍稚⒔橘|(zhì)的揮發(fā)成膜方式  該方式的涂膜干燥速度和程度直接與溶劑或分散介質(zhì)的揮發(fā)能力相關(guān)聯(lián),同時(shí)也與成膜物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)、相對(duì)分子質(zhì)量、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,以及溶劑在涂膜中的擴(kuò)散速度、成膜條件、厚度有關(guān)。以揮發(fā)方式成膜的涂料種類(lèi)有過(guò)氯乙烯漆、瀝青漆、橡膠膝、熱塑性烯烴樹(shù)脂漆等。
  ②聚合物粒子凝聚方式  該方式是依靠高聚物粒子在一定條件下接觸、擠壓、變形,然后由粒子狀態(tài)的聚 集轉(zhuǎn)變?yōu)榉肿訝顟B(tài)的聚 集而形成連續(xù)的涂膜。這是分散型涂料(如水乳膠、塑性溶膠)、粉末涂料的主要成膜方式,固體的粉末涂料在受熱的條件下通過(guò)高聚物粒子熱熔、凝聚而成膜。
  (2)化學(xué)成膜
  由轉(zhuǎn)化型成膜物質(zhì)組成的涂料被施工為薄膜狀態(tài)下,成膜物要發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)而轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢ㄐ阅艿母叻肿幽?。其結(jié)構(gòu)大多為大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),所發(fā)生的反應(yīng)完全遵循高分子合成反應(yīng)機(jī)理,因此可分為鏈鎖聚合反應(yīng)成膜和逐步縮聚成膜兩種方式。
  ①鏈鎖加聚反應(yīng)成膜主要有三種形式。
  氧化聚合形式含有油脂組分的天 然樹(shù)脂涂料、醇酸樹(shù)脂涂料、環(huán)氧酯涂料等依靠該方式成膜,即所含有的干性油和半干性油,在涂裝于工件表面后油脂中不飽和脂肪酸的雙鍵與空氣中的氧發(fā)生氧化聚合反應(yīng)而形成涂膜;其機(jī)理為高分子自 由基連鎖加聚反應(yīng)機(jī)理。油脂的氧化聚合速度與其所含的亞甲基基團(tuán)數(shù)量、位置和氧的傳遞速度有關(guān),利用鈷、錳、鋯等金屬可幫助氧的傳遞,從而加速涂料的成膜。
  引發(fā)劑引發(fā)聚合形式含有不飽和基團(tuán)(雙鍵)的合成樹(shù)脂涂料,是靠引發(fā)劑分散產(chǎn)生的  自 由基來(lái)引發(fā)雙鍵發(fā)生自 由基連鎖加聚反應(yīng)而形成高分子涂膜。如不飽和聚酯、乙烯基酯類(lèi)  涂料等遵循此成膜反應(yīng)方式,引發(fā)劑主要為過(guò)氧化類(lèi)化合物,如:過(guò)氧化苯甲酰等。
  能 量引發(fā)聚合形式在紫外光或輻射能的作用下,涂料產(chǎn)生活 性自 由基引發(fā)聚合成膜。以紫外光引發(fā)成膜的涂料通稱(chēng)光固化涂料,在光 敏劑的存在下,成膜物的自 由基加聚反應(yīng)進(jìn)行的非常迅速,涂料在幾分鐘內(nèi)固化成膜。利用電子輻射成膜的涂料通常稱(chēng)為電子束固化涂料,電子束具有更大的能 量,直接激發(fā)單體或聚合物產(chǎn)生自 由基,在數(shù)秒內(nèi)完成加聚反應(yīng),固化成膜。電子束固化目前是涂料較快的成膜方式。
 ?、谥鸩娇s聚成膜方式。依據(jù)高分子逐步縮合反應(yīng)機(jī)理成膜的涂料,成膜物質(zhì)多為含有可反應(yīng)官 能團(tuán)(如羥基、羧基、氨基、環(huán)氧基、羥甲基、異氰酸基等)的低聚物或預(yù)聚物??梢允怯梢环N含有兩種不同官 能團(tuán)的成膜物組成的“自交聯(lián)型”涂料(如自交聯(lián)丙烯酸涂料),也可以是由兩種或兩種以上分別含有不同官 能團(tuán)的成膜物(或固化劑)組成的涂料(如環(huán)氧、聚氨酯、酚醛樹(shù)脂涂料等)。
  大多涂料成膜過(guò)程既有物理成膜作用,又有化學(xué)成膜作用,是由多種方式共同作用形成涂膜。

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