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不同类型涂料成膜体式格局的机理剖析
编纂:杭州明敏涂料有限公司   公布工夫:2018-10-15

       01 叙言

       一样平常涂料由三个组分构成,分别是成膜物、颜料和溶剂。偶然需求加一些功用助剂去进步其特别功用。

 

       涂料会正在基材外面构成一层薄膜。这类膜除具有肯定的机械性能中,一些装潢机能等特别的功用也愈来愈多的遭到人们的寻求。比方:夜光、变色、保温、特别的触感等。

 

       一般说来,涂料最先是一种活动的液体,正在涂布完成以后才构成固化成膜,其成膜体式格局重要有以下几种:

 

       02  溶剂挥发和热熔的成膜体式格局

       一样平常聚合物只正在较下的分子量下才表现出较好的物理性质,但分子量下,玻璃化温度也下,为了使它们能够涂布,必需用充足的溶剂将系统的玻璃化温度低落,使T—Tg的数值大到充足使溶液能够活动和涂布。

 

       当溶液正在室温下靠近0.1Pa·s阁下时,能够用于喷涂。正在涂布今后溶剂挥发,因而构成固体薄膜,那就是一样平常可塑性涂料的成膜情势。为了使漆膜平整润滑,需求挑选好溶剂。

 

       若是溶剂挥发太快,浓度很快降低,外面的涂料可果粘度过高落空流动性,效果漆膜不平整;别的,挥发太快,因为溶剂蒸发时失热过多,表面温度有可能降至零点,会使水凝聚正在膜中,致使漆膜落空透明性而发白或使漆膜强度下落;溶剂差别会影响漆膜中聚合物份子的形状。

 

       如前所述,正在不良溶剂中的聚合物份子是卷曲成团的,而正在良溶剂中的聚合物份子则是伸展松懈的。溶剂差别,最初构成的漆膜的微观构造也有很大差别,前者份子之间较少环绕纠缠而后者是严密环绕纠缠的,前者每每有下很多的强度。

 

       这类成膜体式格局能够用罐头内壁氯乙烯漆去阐明,将聚氯乙烯溶于丁酮和甲苯混淆溶剂中,使所得聚氯乙烯溶液25℃时粘度到达0.1Pa·s阁下。涂布今后溶剂逐步挥发,Tg络续上升。三天今后,Tg可达室温阁下,即T-Tg=0,那意味着自在体积已达最低,不克不及充裕供应份子活动的孔穴,溶剂不容易再从膜内逸出,但此时约莫另有3-4%的溶剂约束正在膜内,这些溶剂必需正在180℃加热(亦即增添T-Tg数值)2min以上才气被撤除。

 

       为了使聚合物成膜,除加溶剂低落系统的Tg中,也可用降低温度的设施去增添T-Tg(即增添自在体积),使聚合物到达可活动的水平,亦即加热使聚合物熔融。活动的聚合物正在基材外面成膜后予以冷却,便可得到固体漆膜,那也是热塑性涂料成膜的另一种情势,即热熔成膜,比方涂正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破碎摧毁成粉末,然后用静电或热的设施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。粉末涂料中重要是热固性破碎摧毁终涂料,它正在加热熔融成膜历程中借伴随交联回响反映,有关粉末涂料的内容今后还要议论。

       03 化学成膜体式格局

       分子量的聚合物涂覆正在基材外面今后,正在加温或别的条件下,份子间发作回响反映而使分子量进一步增添或发作交联而成坚固的薄膜的历程。这类成膜体式格局是热固性涂料包孕光敏涂料、粉末涂料、电泳漆等的配合成膜体式格局。

 

       个中如干性油和醇酸树脂经由过程和氧气的感化成膜,氨基树酯取露羟基的醇酸树脂、聚酯和丙烯酸树脂经由过程醚交流回响反映成膜,环氧树酯取多元胺交联成膜,多同氰酸酯取露羟基低聚物间回响反映天生聚氨酯成膜和光敏涂料经由过程自由基聚合或阳离子聚合成膜等等,这些内容将正在今后逐一议论。需求指出的是正在发作化学反应之前或同时,一样平常也包罗一个溶剂的挥发历程。

       04 乳胶的成膜

       正在议论乳胶成膜之前要明白辨别一下乳胶取乳液之差别:乳胶是固体微粒疏散正在一连相水中,而乳液则是液体疏散正在水中。一样平常乳胶是经由过程乳液聚合剂制备的。乳胶的特性是其粘度和聚合物的分子量无关,因而当固含量高达50%以上时,纵然分子量很高也有较低的粘度。乳胶正在涂布今后,跟着水份的蒸发,胶粒相互接近,最初可构成通明的、坚固的、一连的薄膜,然则也有的乳胶枯燥后只获得粉末而得不到坚固的薄膜。

 

       乳胶是不是能成膜和乳胶自己的性子特别是它的玻璃化温度有关,也和枯燥的前提有关。因为乳胶正在涂料和别的方面用处极广,并且多数需求乳胶成膜,因而相识乳胶成膜机理是非常重要的。乳胶成膜的历程对照庞大,现在的见解也不甚雷同,这里仅做简朴引见。

 

       乳胶正在涂布今后,乳胶粒子仍能够以布朗运动情势自在活动,当水份蒸发时,它们活动逐步遭到限定,终究到达乳胶粒子互相接近成严密的聚积。因为乳胶粒子外面的双电层的珍爱,乳胶中的聚合物之间不克不及间接打仗,但此时乳胶粒子之间可构成曲率半径很小的闲暇,相当于很小的“毛细管”,毛细管中为火所布满。由火的表面张力引发的毛细管力可对乳胶粒子施加很大的压力,其压力(P)的大小可由Laplace公式预计:

P=τ(1/r1+1/r2)

       式中τ为表面张力(或界面张力),r1和r2离别为曲面的主曲率半径。

 

       水份再进一步挥发,外面压力随之络续增添终究致使战胜双电层的阻力,使乳胶内的聚合物间间接打仗。聚合物间的打仗又构成了聚合物-火的界面,界面张力引发新的压力,此种压力巨细也各曲率半径有关,一样可用Laplace公式盘算。毛细管力加上聚合物和火的界面张力相互增补,这个综合的力可使聚合物粒子变形并致使膜的构成。压力的巨细和粒子的巨细相干,粒子越小,压力愈大。

 

       上述议论只道清楚明了促使乳胶成膜的力的泉源,乳胶粒子正在此种力的感化下是不是能成膜还决意于乳胶粒子自己的性子。若是乳胶粒子是刚性的,具有很下的玻璃化温度,纵然再大的压力,它们也不会变形,更不克不及相互融会。粒子间的融会需求聚合物份子的互相散布,而那便要求乳胶粒子的玻璃化温度较低,使其有较大的自在体积供份子活动。

 

       散布融会感化又称自粘合感化,经由过程这类感化终究可使粒子融会成匀称的薄膜,并将不相溶的乳化剂扫除外面。因而,一方面,乳胶是不是成膜取决于由外面(或界面)张力引发的压力,而这类力是和粒子巨细相干的;另一方面,又要求粒子自己有较大的自在体积,若是成膜时的温度为T,乳胶粒子的玻璃化温度为Tg,T-Tg必需充足大,不然不克不及成膜。

 

       比方聚氯乙烯乳胶正在室温下便不克不及成膜。为使其成膜,必需加热至某一温度,此温度称最低成膜温度;也可正在乳胶中加增塑剂,使乳胶的Tg低落,如许可将“最低成膜温度”降至室温。正在涂料中每每是加一些可挥发的增塑剂(溶剂)去低落最低成膜温度,此种可挥发的增塑剂又称助成膜剂,它们正在乳胶成膜后可挥发失落,使薄膜规复到较高的Tg。

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