塗料的幹燥成膜過程即将塗料施工於(yú)被塗物件表面由濕膜或幹粉的堆積層轉化成連續固态塗膜的過程,它直接關系到塗膜能否充分發揮預定的效果,是整個塗料使用中較重要的環節。根據成膜物質在成膜過程中所發生的變(biàn)化,可分爲物理成膜和化學成膜兩類。
(1)物理成膜
塗料中的成膜物質爲非轉化型的(即在幹燥成膜過程中隻有相态的改變(biàn),不發(fā)生化學結構變(biàn)化),這類塗料的成膜物質多爲線型結構,有一定的熱塑性,玻璃化溫度(Tg)略高,以保證漆膜在常溫或使用溫度下能承受一定外界力學損傷的固态膜。它包括兩種成膜形式:
①溶劑或分散介質的揮發成膜方式 該方式的塗膜幹燥速度和程度直接與溶劑或分散介質的揮發能力相關聯,同時也與成膜物質的化學結構、相對(duì)分子質量、玻璃化轉變(biàn)溫度,以及溶劑在塗膜中的擴散速度、成膜條件、厚度有關。以揮發方式成膜的塗料種類有過氯乙烯漆、瀝青漆、橡膠膝、熱塑性烯烴樹脂漆等。
②聚合物粒子凝聚方式 該方式是依靠高聚物粒子在一定條件下接觸(chù)、擠壓、變(biàn)形,然後由粒子狀态的聚 集轉變(biàn)爲分子狀态的聚 集而形成連續的塗膜。這是分散型塗料(如水乳膠、塑性溶膠)、粉末塗料的主要成膜方式,固體的粉末塗料在受熱的條件下通過高聚物粒子熱熔、凝聚而成膜。
(2)化學成膜
由轉化型成膜物質組成的塗料被施工爲薄膜狀态下,成膜物要發(fā)生一系列化學反應而轉變(biàn)爲具有一定性能的高分子膜。其結構大多爲大分子網狀結構,所發(fā)生的反應完全遵循高分子合成反應機理,因此可分爲鏈鎖聚合反應成膜和逐步縮聚成膜兩種方式。
①鏈(liàn)鎖(suǒ)加聚反應成膜主要有三種形式。
氧化聚合形式含有油脂組分的天 然樹脂塗料、醇酸樹脂塗料、環氧酯塗料等依靠該方式成膜,即所含有的幹性油和半幹性油,在塗裝於(yú)工件表面後油脂中不飽和脂肪酸的雙鍵與空氣中的氧發生氧化聚合反應而形成塗膜;其機理爲高分子自 由基連鎖加聚反應機理。油脂的氧化聚合速度與其所含的亞甲基基團數量、位置和氧的傳遞速度有關,利用钴、錳、锆等金屬可幫(bāng)助氧的傳遞,從而加速塗料的成膜。
引發劑引發聚合形式含有不飽(bǎo)和基團(雙鍵)的合成樹脂塗料,是靠引發劑分散産(chǎn)生的 自 由基來引發雙鍵發生自 由基連鎖加聚反應而形成高分子塗膜。如不飽(bǎo)和聚酯、乙烯基酯類 塗料等遵循此成膜反應方式,引發劑主要爲過氧化類化合物,如:過氧化苯甲酰等。
能 量引發聚合形式在紫外光或輻射能的作用下,塗料産(chǎn)生活 性自 由基引發聚合成膜。以紫外光引發成膜的塗料通稱(chēng)光固化塗料,在光 敏劑的存在下,成膜物的自 由基加聚反應進行的非常迅速,塗料在幾分鍾内固化成膜。利用電子輻射成膜的塗料通常稱(chēng)爲電子束固化塗料,電子束具有更大的能 量,直接激發單體或聚合物産(chǎn)生自 由基,在數秒内完成加聚反應,固化成膜。電子束固化目前是塗料較快的成膜方式。
②逐步縮聚成膜方式。依據高分子逐步縮合反應機(jī)理成膜的塗料,成膜物質多爲含有可反應官 能團(如羟基、羧基、氨基、環(huán)氧基、羟甲基、異氰酸基等)的低聚物或預聚物。可以是由一種含有兩種不同官 能團的成膜物組成的“自交聯型”塗料(如自交聯丙烯酸塗料),也可以是由兩種或兩種以上分别含有不同官 能團的成膜物(或固化劑)組成的塗料(如環(huán)氧、聚氨酯、酚醛樹脂塗料等)。
大多塗(tú)料成膜過(guò)程既有物理成膜作用,又有化學成膜作用,是由多種方式共同作用形成塗(tú)膜。