涂料百科全书:薄膜是如何形成的?

* 来源 : * 作者 : * 发表时间 : 2020-05-31 0:38:08 * 浏览 : 24
涂覆的目的是在基底表面上形成坚韧的膜。一般而言,涂层首先是流动的液体,涂层完成后形成固体膜,因此存在提高玻璃化转变温度的过程。主要有以下成膜方法。 1.溶剂挥发和热熔的成膜方法。通常,聚合物仅在较高的分子量下显示出良好的物理性质,但是分子量高并且玻璃化转变温度也高。为了使它们可涂布,必须使用足够的溶剂以降低系统的玻璃化转变温度,以便Tmdash和Tg值足够大以允许溶液流动和涂布。当溶液在室温下接近0.1Pamiddots时,可用于喷涂。涂布后,溶剂挥发并形成固体膜,该固体膜是一般塑料涂层的成膜形式。为了使漆膜平整光滑,需要选择一种良好的溶剂。如果溶剂挥发太快,则浓度会迅速增加,并且由于粘度太高,表面涂层可能会失去流动性,从而导致薄膜不均匀,此外,由于溶剂挥发时热量的过度流失,挥发速度也很快,表面温度可能降到零,水会凝结在漆膜中,使漆膜失去透明度和增白或降低漆膜的强度,不同的溶剂会影响漆膜中聚合物分子的形状。如前所述,不良溶剂中的聚合物分子会卷曲成团块,而良溶剂中的聚合物分子会被拉伸和松弛。不同的溶剂在所得漆膜的微观结构上有很大差异。前者分子之间的缠结较少,而后者紧密缠结。前者往往具有更高的强度。这种成膜方法可以通过罐内壁上的氯乙烯涂料来说明。将聚氯乙烯溶解在甲乙酮和甲苯的混合溶剂中,以使所得的聚氯乙烯溶液的粘度在25°C达到约0.1 Pamiddot,s。涂布后,溶剂逐渐挥发,Tg继续升高。三天后,Tg可以达到大约室温,即T-Tg = 0,这意味着自由体积已达到最小值,并且无法为分子运动提供足够的孔。溶剂不易从膜中逸出,但仍有约3 -4%的溶剂结合在膜中,这些溶剂必须在180℃下加热(即提高T-Tg值),以确保膜的稳定性。超过2分钟将其移除。为了制造聚合物膜,除了添加溶剂以降低体系的Tg外,还可以提高温度以提高T-Tg(即增加自由体积)以使聚合物可流动,从而是,加热使聚合物熔融。在基材的表面上形成膜之后,冷却流动的聚合物以获得固体漆膜。这是热塑性涂膜形成的另一种形式,即热熔膜形成,例如涂在牛奶纸瓶上的聚乙烯。以这种方式拍摄。粉末涂料也可以热熔成膜:可以将聚乙烯,聚氯乙烯,聚丙烯酸酯和其他塑料聚合物压碎成粉末,然后通过静电或热方法将其附着在基材表面,并加热到高于熔化温度,在熔融的聚合物粘性流体流平后,将其冷却以获得固体漆膜。粉末涂料主要是热固性粉状粉末涂料,在加热和熔融成膜过程中还伴随有交联反应,粉末涂料的含量将在后面讨论。 2.化学成膜方法化学成膜是指首先在基材表面上涂覆可溶(或可溶)低分子量聚合物,在加热或其他条件下,分子之间发生反应以进一步增加分子量。添加或交联以形成坚韧膜的过程。这种成膜方法是用于热固性涂料的常见成膜方法,所述热固性涂料包括光敏涂料,粉末涂料和电泳涂料。其中,干油和铝kyd树脂在氧的作用下成膜,氨基树脂和含羟基的醇酸树脂,聚酯和丙烯酸树脂通过醚交换反应成膜,环氧树脂和聚胺交联成膜,多异氰酸酯与含羟基的低聚物反应形成将来,将一一讨论聚氨酯膜和通过自由基聚合或阳离子聚合形成膜的光敏涂料等。应该指出的是,在化学反应发生之前或同时,它通常包括溶剂挥发过程。 3.乳胶膜的形成在讨论乳胶膜的形成之前,必须清楚地区分乳胶和乳液之间的区别:乳胶是分散在连续相水中的固体颗粒,而乳剂是分散在水中的液体。通常,乳胶是通过乳液聚合剂制备的。胶乳的特性是其粘度与聚合物的分子量无关,因此当固含量高达50%以上时,即使分子量很高,它的粘度也较低。乳胶涂布后,随着水分蒸发,胶体颗粒彼此靠近,最终可以形成透明,坚韧,连续的薄膜,但是有些乳胶在干燥后只能得到粉末,而没有坚硬的薄膜。胶乳是否可以形成膜与胶乳本身的性质有关,特别是其玻璃化转变温度,还与干燥条件有关。由于胶乳在涂料和其他领域的用途极为广泛,并且大多数胶乳都需要胶乳成膜,因此了解胶乳成膜机理非常重要。乳胶膜的形成过程较为复杂,目前的看法也不同。这里只是一个简短的介绍。乳胶涂布后,乳胶颗粒仍可以以布朗运动的形式自由移动。当水蒸发时,它们的运动逐渐受到限制,最终乳胶颗粒彼此靠近形成紧密的堆积。由于保护了乳胶颗粒表面上的双电层,乳胶中的聚合物不能直接接触,但是此时,可以在乳胶颗粒之间形成具有较小曲率半径的间隙,相当于一个小“ ldquo”。装满水。由水的表面张力引起的毛细作用力会在乳胶颗粒上施加很大的压力,并且压力的大小(P)可以通过拉普拉斯公式估算:P = tau,(1 / r1 +1 / r2)其中tau是表面张力(或界面张力),r1和r2是曲面的主曲率半径。当水进一步蒸发时,表面压力将继续增加并最终导致克服双电层的电阻,从而使胶乳中的聚合物直接接触。聚合物之间的接触形成了聚合物与水的界面,界面张力引起新的压力。该压力还与曲率半径有关,也可以使用拉普拉斯公式计算得出。毛细管力加上聚合物和水之间的界面张力相互补充。该合力可使聚合物颗粒变形并引起膜的形成。压力的大小与颗粒的大小有关。颗粒越小,压力越大。以上讨论仅说明了促进乳胶膜形成的力的来源。乳胶颗粒是否可以在这样的力的作用下形成膜还取决于乳胶颗粒本身的性质。如果胶乳颗粒是刚性的并且具有高的玻璃化转变温度,则即使将它们再按一次,它们也不会变形,并且它们将不能彼此融合。粒子之间的融合需要聚合物分子相互扩散,这要求胶乳粒子具有较低的玻璃化转变温度,因此它们具有较大的自由体积用于分子运动。扩散融合也称为自粘。通过该作用,最终可以将颗粒熔合成均匀的膜,并且将不溶性乳化剂从表面排除。因此,一方面,胶乳是否成膜取决于表面(或界面)张力所引起的压力,而该力与另一方面,它要求粒子本身具有较大的自由体积。膜的温度为T,胶乳颗粒的玻璃化转变温度为Tg。 T-Tg必须足够大,否则不能形成膜。例如,PVC乳胶在室温下不能形成膜。为了形成膜,必须将其加热到一定的温度,这称为最低成膜温度。还可以向胶乳中加入增塑剂以降低胶乳的Tg,从而可以达到最低成膜温度。降低到室温。在涂料中,通常添加一些挥发性增塑剂(溶剂)以降低最低成膜温度。这种挥发性增塑剂也被称为成膜剂,并且它们可以在形成胶乳膜后挥发以恢复膜。到更高的Tg。