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涂料百科:(五)膜是如何形成的

信息来源:paintkey.com  时间:2010-05-21  浏览次数:137

  用涂料的目的在于在基材表面形成一层坚韧的薄膜。一般说来,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,因此有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。
  1、溶剂挥发和热熔的成膜方式
  一般聚合物只在较高的分子量下才表现出较好的物理性质,但分子量高,玻璃化温度也高,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,可以用于喷涂。在涂布以后溶剂挥发,于是形成固体薄膜,这便是一般可塑性涂料的成膜形式。为了使漆膜平整光滑,需要选择好溶剂。如果溶剂挥发太快,浓度很快升高,表面的涂料可因粘度过高失去流动性,结果漆膜不平整;另外,挥发太快,由于溶剂蒸发时失热过多,表面温度有可能降至零点,会使水凝结在膜中,导致漆膜失去透明性而发白或使漆膜强度下降;溶剂不同会影响漆膜中聚合物分子的形态。如前所述,在不良溶剂中的聚合物分子是卷曲成团的,而在良溶剂中的聚合物分子则是舒展松弛的。溶剂不同,最后形成的漆膜的微观结构也有很大差异,前者分子之间较少缠绕而后者是紧密缠绕的,前者往往有高得多的强度。这种成膜方式可以用罐头内壁氯乙烯漆来说明,将聚氯乙烯溶于丁酮和甲苯混合溶剂中,使所得聚氯乙烯溶液25℃时粘度达到0.1Pa·s左右。涂布以后溶剂逐渐挥发,Tg不断上升。三天以后,Tg可达室温左右,即T-Tg=0,这意味着自由体积已达最低,不能充分提供分子运动的孔穴,溶剂不易再从膜内逸出,但此时大约还有3-4%的溶剂束缚在膜内,这些溶剂必须在180℃加热(亦即增加T-Tg数值)2min以上才能被除去。
  为了使聚合物成膜,除了加溶剂降低体系的Tg外,也可用升高温度的办法来增加T-Tg(即增加自由体积),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。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。粉末涂料中主要是热固性粉碎末涂料,它在加热熔融成膜过程中还伴有交联反应,有关粉末涂料的内容以后还要讨论。
  2、化学成膜方式
  化学成膜是指先将可溶的(或可溶的)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或发生交联而成坚韧的薄膜的过程。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。其中如干性油和醇酸树脂通过和氧气的作用成膜,氨基树酯与含羟基的醇酸树脂、聚酯和丙烯酸树脂通过醚交换反应成膜,环氧树酯与多元胺交联成膜,多异氰酸酯与含羟基低聚物间反应生成聚氨酯成膜以及光敏涂料通过自由基聚合或阳离子聚合成膜等等,这些内容将在以后逐个讨论。需要指出的是在发生化学反应之前或同时,一般也包含一个溶剂的挥发过程。
  3、乳胶的成膜
  在讨论乳胶成膜之前要明确区分一下乳胶与乳液之不同:乳胶是固体微粒分散在连续相水中,而乳液则是液体分散在水中。

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