涂料干燥与成膜教学ppt课件

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1、涂料干燥与成膜dryingandfilm-forming第一节涂料成膜机理generalmechanismsfordryingandcrosslinkingofcoatings第二节涂料干燥方法dryingmethod第三节烘干设备drying/stovingequipment第四节涂膜干燥方式的选择第一节涂料成膜机理generalmechanismsfordryingandcrosslinkingofcoatings涂料涂覆于物体表面以后，由液体或疏松粉末状态转变成致密完整的固态薄膜的过程，即为涂料的成膜，亦称之涂料的干燥和固化。涂料

2、成膜主要靠物理作用和化学作用来实现。例如：挥发性涂料和热塑性粉末涂料等，通过溶剂挥发或熔合作用，便能形成致密涂膜；热固性涂料必须通过化学作用才能形成固态涂膜。一、非转化型涂料仅靠物理作用成膜的涂料称之非转化型涂料。它们在成膜过程中只有物理形态的变化而无化学作用。此类涂料包括挥发性涂料、热塑性粉末涂料、乳胶漆及非水分散涂料等。1.挥发性涂料挥发性涂料的品种有硝基漆、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

3、个阶段，即湿阶段、干阶段和两者相重叠的过渡阶段(见图)。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

4、=Alg(x2/t)+BC——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

5、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，

6、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。2.热塑性乳胶涂料此类涂料的干燥成膜与环

7、境温度、湿度、成膜助剂和树脂玻璃化温度等相关。环境湿度极大地制约着成膜湿阶段水的蒸发速率，提高空气流速可大大加快涂膜中水的蒸发；当乳胶粒子保持彼此接触时，水的挥发速率降至湿阶段的5%～10%。此时如果乳粒的变形能力很差，将得到松散不透明且无光泽的不连续涂膜。乳胶漆膜为了赋予应用性能，树脂的玻璃化温度都在常温以上，故加入成膜助剂来增加乳粒在常温下的变形能力，使乳胶漆的最低成膜温度达到10℃以上，彼此接触的乳粒将进一步地变形融合成连续的涂膜。在乳粒熔合以后，涂膜中水分子通过扩散逃逸，释放非常缓慢。乳胶涂料的表干在2h以内，实干约24h左右，

8、干透约需2周。成膜助剂从涂膜中挥发速率按乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇丁醚醋酸酯、乙二醇、二乙二醇单丁醚依次递减。乙二醇单甲醚蒸发太快，在到达干膜前便完全逸失；乙二醇醚醋酸酯则基本上全部分布于树脂相中。