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固化过程中的挥发作用优化措施

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:在涂料配方设计当中选择溶剂,一方面要考虑对于成膜树脂的相溶性以及对于颜填料的分散性,另一方面还要考虑施工环境和干燥固化工艺条件。通常涂料当中的溶剂会选择多种溶剂混用,一方面可以调节整个溶剂体系的相溶性,另一方面是能够将溶剂体系的挥发调节成有序、有梯度的逐步挥发,以保证涂膜干燥过程中,溶剂能够保持相对均匀而适宜的挥发速度,以达成施工需求,同时保证涂膜的结构与性能。

固化过程中的挥发作用优化措施

溶剂在涂料制备过程中承担着液化材料的功能,在施工的过程中,溶剂还承担着根据施工现场的变化进行涂料施工适应性调整的任务,在施工之后,溶剂则承担着挥发干燥,使成膜物质按照一定的规律排布并留存在被涂覆物的表面,形成所需的涂膜。

而在涂料固化过程中,溶剂的挥发对涂膜结构(内部和表面)有很大影响,进而影响着涂膜的性能和外观。这是因为溶剂的挥发在造成涂料的干燥和固化的同时,也会产生其他的变化,最终可能导致涂膜内部和表面结构以及性能等方面的诸多问题。其中具体的变化如下所示。

(1)溶剂挥发有速度差异,这会导致涂料施工后,留存于涂膜中的溶剂无论是种类还是比例都处于不断的变化中,进而使得涂料当中的树脂在体系中的溶解性在不断变化,颜填料的分散稳定性也在不断变化。而这些变化将对最终形成的涂膜的结构和性能造成影响。

(2)溶剂挥发会在涂膜内部以及表面形成一定的向涂膜表面方向的趋向力,这会造成涂膜当中微粒的定向运动,使得涂膜当中微粒分布出现差异化,造成涂膜结构的不均一,进而演变成其他问题。其中消光粉对涂膜进行消光就是基于此原理来实现的,但是涂膜经过消光之后,涂膜的机械性能、耐化学品性能以及耐久性能,较消光之前都会出现不同程度的下降。

(3)溶剂挥发必然需要通道,如果溶剂挥发的通道受阻(涂膜表面已经干燥),底层溶剂的挥发会直接造成涂膜的针孔、火山孔、起泡等缺陷。如果溶剂挥发通道始终得不到填充,则会造成涂膜封闭性不佳;而如果溶剂挥发通道填充得太好,又会造成涂膜不具备一定的呼吸功能,也可能造成蒸汽或其他物质侵入后影响涂膜的后续性能,如附着力、表面状态等。

(4)溶剂的挥发速度和梯度决定涂膜的表干与实干时间,更是很大程度上决定涂装过程的设计。如果不能根据实际涂装需求进行溶剂的选择与配比的调整,可能造成诸多的涂装工艺与涂料的干燥过程不匹配的问题,进而造成涂装施工后出现各种实际问题。

在涂料配方设计当中选择溶剂,一方面要考虑对于成膜树脂的相溶性以及对于颜填料的分散性,另一方面还要考虑施工环境和干燥固化工艺条件。能够用于市场的涂料,必须要求选择和配制的溶剂能确保涂料制备过程的便利性和涂料储存的稳定性,还需满足涂料施工与干燥固化过程中对于溶剂挥发速度的要求。其中溶剂的挥发性与溶剂的物理性质有极大的相关性。表3—3就列出了常用溶剂的相关物理性质参数,此表罗列出的参数及数据,能够为涂料配方设计以及稀释剂的配制设计提供有效的参考。(www.xing528.com)

表3—3 常用溶剂的物理性质参数

(续表)

(续表)

注:① 1 hPa=100 Pa。

对于溶剂的挥发,涂料行业中从业人员通常以溶剂的沸点作为溶剂挥发速度的直接参照,实际上溶剂的挥发速度与溶剂沸点并不呈现明确的函数关系。虽然通常沸点较低的溶剂具有更快的挥发速率,因为挥发还与溶剂的饱和蒸气压、溶剂分子间相互作用、溶剂与空气界面分布形态有关。能够直接对应溶剂挥发速率的参数为上表当中的蒸发数值(evaporation number),蒸发数值是以溶剂相对于乙醚相同条件下的蒸发分子的数量的比值。当蒸发数值小于10时,溶剂的挥发速率较快;当蒸发数值为10 ~ 35时,溶剂的挥发速率适中;当溶剂的蒸发数值大于35时,溶剂的挥发速率较慢。

通常涂料当中的溶剂会选择多种溶剂混用,一方面可以调节整个溶剂体系的相溶性,另一方面是能够将溶剂体系的挥发调节成有序、有梯度的逐步挥发,以保证涂膜干燥过程中,溶剂能够保持相对均匀而适宜的挥发速度,以达成施工需求,同时保证涂膜的结构与性能。

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