漆膜的形成与性能.ppt
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1、8 漆膜的形成过程控制漆膜的形成过程控制 l l涂料施工后,要流涂料施工后,要流动干燥成膜,然后逐干燥成膜,然后逐渐形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。l l涂料施工中或施工后会涂料施工中或施工后会产生生许多种缺陷或多种缺陷或不完整。不完整。1 1l l避免避免这些缺陷需要在理些缺陷需要在理论指指导下加入相下加入相应的助的助剂。l l表面表面张力以及由表面力以及由表面张力引起的流力引起的流动理理论是理解是理解这些缺陷形成原因的基些缺陷形成原因的基础。2 21.1表面张力的概念表面张力的概念 l l物体本体内分子所受的力是物体本体内分子所受的力是对称的,而在称的,而在
2、表面上的分子受到的是拉入本体内的力,表面上的分子受到的是拉入本体内的力,这就是就是表面表面张力力。l l表面表面张力使力使这种受力的不平衡状种受力的不平衡状态趋向平向平衡状衡状态。3 3l l表面表面张力也用表面自由能来表示,就是形力也用表面自由能来表示,就是形成成单位面位面积的新表面所需的最低能量。的新表面所需的最低能量。l l表面分子具有更高的自由能。表面表面分子具有更高的自由能。表面张力的力的作用是作用是降低表面自由能降低表面自由能。l l体系达到平衡体系达到平衡时,体系的表面自由能达到,体系的表面自由能达到最小,最小,单位体位体积的液体表面的液体表面积也也变得最小,得最小,如使液滴如使
3、液滴变成球形。成球形。4 4l l表面表面张力力漆膜流平的推漆膜流平的推动力力。l l控制控制涂料的表面涂料的表面张力低力低,基材的高基材的高。低。低表面表面张力的能去主力的能去主动覆盖高表面覆盖高表面张力的。力的。涂料覆盖基材,降低体系涂料覆盖基材,降低体系总表面自由能。表面自由能。l l平滑的湿漆膜与粗糙的相比,与空气接平滑的湿漆膜与粗糙的相比,与空气接触的表面触的表面积更小,流平能降低表面更小,流平能降低表面张力。力。l l涂料的表面涂料的表面张力越高,漆膜越易流平。力越高,漆膜越易流平。5 5l l表面表面张力推力推动湿涂湿涂层流流动,一方面努力,一方面努力减少湿涂减少湿涂层的表面的表
4、面积(由粗糙(由粗糙变平滑),平滑),另一方面以低表面另一方面以低表面张力液体流力液体流动去覆盖去覆盖高表面高表面张力的表面。力的表面。l l表面表面张力理力理论可用来理解涂可用来理解涂层形成形成过程程中出中出现的的问题。l l涂装涂装过程中湿涂程中湿涂层接触的物接触的物质包括基材包括基材表面、表面、飞散物,以及空气。散物,以及空气。6 6l l涂料的表面涂料的表面张力低,基材的高,湿涂力低,基材的高,湿涂层自自动地在基材表面流平。地在基材表面流平。l l流平性太好的涂料通常容易流平性太好的涂料通常容易发生生“流流挂挂”。l l涂料的表面涂料的表面张力高,基材的低,湿涂力高,基材的低,湿涂层不
5、能在基材表面流平,不能在基材表面流平,这就造成就造成“回回缩”。l l涂涂层流平性不好,刷涂流平性不好,刷涂时会出会出现刷痕刷痕,喷涂涂时出出现橘皮橘皮,滚涂涂时产生生滚痕痕。7 7l l飞散物落在湿涂散物落在湿涂层上,如果上,如果飞散物的散物的表面表面张力比湿膜的低,涂料向它的周力比湿膜的低,涂料向它的周围流去,流去,产生生“缩孔孔”;l l比湿膜的高,引起比湿膜的高,引起邻近的低表面近的低表面张力力的湿涂的湿涂层流流过来去覆盖来去覆盖飞散物,散物,产生生“橘皮橘皮”。8 8l l空气在湿涂空气在湿涂层中形成气泡。中形成气泡。l l在有孔隙底材上直接涂布涂料,孔隙内在有孔隙底材上直接涂布涂料
6、,孔隙内的空气自涂的空气自涂层内部上溢,因粘度作用气内部上溢,因粘度作用气泡上升不到表面,留在涂泡上升不到表面,留在涂层中就形成中就形成“鱼眼眼”;l l若气泡上升到表面,就会在涂若气泡上升到表面,就会在涂层上形成上形成“针孔孔”。9 9l l不同的官能不同的官能团的表面的表面张力也不同。力也不同。l l全氟全氟烷基基(CF3)有最低的表面)有最低的表面张力,力,次之是次之是甲基甲基。l l亚甲基的表面甲基的表面张力比甲基的大,因此力比甲基的大,因此线性脂肪性脂肪烃随随链的延的延长,表面,表面张力增大。力增大。l l表面表面张力依次增大的次序力依次增大的次序为:脂肪:脂肪链、芳香芳香环、酯、酮
7、、醇、水。、醇、水。1010l l表面表面张力在涂料中的力在涂料中的应用:用:l l液体分子中能将表面液体分子中能将表面张力降至最小的力降至最小的链段段趋向于在表面取向排列。向于在表面取向排列。l l聚二甲基硅氧聚二甲基硅氧烷的表面的表面张力低力低。l l硅氧硅氧烷链很柔很柔软,可容易地在主,可容易地在主链上旋上旋转而允而允许大量的甲基在表面上取向。大量的甲基在表面上取向。1111l l降低表面降低表面张力的机制:力的机制:l l水的表面水的表面张力最高,力最高,水中加少量表面活性水中加少量表面活性剂能能显著降低水的表面著降低水的表面张力力。l l表面活性表面活性剂的疏水部分表面的疏水部分表面
8、张力低,在水力低,在水与空气的界面取向,伸展到空气中去了。与空气的界面取向,伸展到空气中去了。l l在有机溶在有机溶剂中加聚二甲基硅氧中加聚二甲基硅氧烷能降低表能降低表面面张力,因力,因为甲基在溶液表面取向。甲基在溶液表面取向。1212动态表面张力动态表面张力 l l施工施工时的的强烈烈搅动会造成各种不同表面会造成各种不同表面张力的分子均匀混合。不同表面力的分子均匀混合。不同表面张力的分子力的分子就就进行移行移动,以达到体系,以达到体系总的最小。的最小。l l如何快速达到如何快速达到扩散平衡?散平衡?l l表面活性表面活性剂的的碳碳氢链短短或有或有支化碳支化碳氢短短链。1313l l分子量中等
9、,主分子量中等,主链柔性好。柔性好。l l满足以上条件才足以上条件才扩散散达到平衡快,降低体达到平衡快,降低体系表面系表面张力的效果力的效果较好。好。l l硅油硅油和和低分子量的聚丙低分子量的聚丙烯酸辛酸辛酯就用于降就用于降低涂料成膜低涂料成膜时的表面的表面张力。力。1414漆膜的流平漆膜的流平 l l湿漆膜大多是粗糙的,需要流平。湿漆膜大多是粗糙的,需要流平。l l漆膜流平性不好,刷涂漆膜流平性不好,刷涂时会出会出现刷痕刷痕,喷涂涂时出出现橘皮橘皮,滚涂涂时产生生滚痕痕。因。因为喷涂重要,橘皮就重要。涂重要,橘皮就重要。l l漆膜表面由漆漆膜表面由漆雾颗粒形成的隆起,像橘子粒形成的隆起,像橘
10、子皮,称皮,称为橘皮橘皮。1515l l高高挥发性溶性溶剂涂料涂料喷涂中最易出涂中最易出现橘皮。橘皮。l l涂料常用涂料常用挥发快和快和挥发慢的混合溶慢的混合溶剂。l l原因:原因:l l溶溶剂挥发性太低性太低时漆膜的特征漆膜的特征l l长时间保持低粘度,能充分流平,但保持低粘度,能充分流平,但粗粗糙底材表面凸糙底材表面凸处的漆膜就太薄的漆膜就太薄。1616l l溶溶剂的的挥发性太高性太高时漆膜的特征漆膜的特征l l原理:表面原理:表面张力随温度下降而提高,溶力随温度下降而提高,溶剂通常比通常比树脂的表面脂的表面张力低。力低。l l溶溶剂挥发时,造成漆膜表面温度降低、,造成漆膜表面温度降低、浓
11、度提高,度提高,这都提高漆膜的表面都提高漆膜的表面张力。力。1717l l漆漆雾滴滴外外围易易挥发,中心的粘度仍然低,中心的粘度仍然低,漆漆雾滴中心的表面滴中心的表面张力低,要去覆盖表力低,要去覆盖表面面张力高的外力高的外围。l l靠表面靠表面张力推力推动,漆漆雾滴滴去覆盖底材表去覆盖底材表面,得到厚度均匀的漆膜。面,得到厚度均匀的漆膜。l l要注意的是,要注意的是,漆漆雾滴滴虽然然去覆盖,漆膜去覆盖,漆膜却未流平。却未流平。1818l l溶溶剂挥发高高时,没有充足的,没有充足的时间流平,漆流平,漆膜随底材表面的凹凸而相膜随底材表面的凹凸而相应凹凸,即漆膜凹凸,即漆膜不平滑。不平滑。l l用用
12、挥发快和快和挥发慢溶慢溶剂的的组合,可以合,可以获得得既有合理的平整度,又没有很薄既有合理的平整度,又没有很薄处的漆膜。的漆膜。l l喷涂涂时,这种混合溶种混合溶剂可以避免可以避免流挂流挂,促,促进流平流平。1919漆膜的流平漆膜的流平 l l表面表面张力力越大,基材表面的越大,基材表面的粗糙度粗糙度越小,越小,涂料粘度涂料粘度越低,越低,湿漆膜越厚湿漆膜越厚,就越容易,就越容易流平。流平。l l流平快的涂料容易流平快的涂料容易发生流挂。生流挂。l l流挂流挂是湿漆膜受自身重力作用向下流,是湿漆膜受自身重力作用向下流,即即湿漆膜的向下流淌湿漆膜的向下流淌。2020回缩回缩l l涂料施工涂料施工
13、时的的机械作用力机械作用力能把表面能把表面张力力高的涂料涂覆于表面高的涂料涂覆于表面张力力较低的底材上。低的底材上。l l但涂料却不能但涂料却不能润湿湿底材表面,湿漆膜就底材表面,湿漆膜就倾向于收向于收缩成球状。成球状。2121l l溶溶剂挥发造成湿漆膜粘度增大,在被拉成造成湿漆膜粘度增大,在被拉成球之前,粘度已高到使流球之前,粘度已高到使流动基本停止,基本停止,就形成就形成厚度不均的漆膜厚度不均的漆膜。这种行种行为称称为回回缩。l l容易造成回容易造成回缩的的场合:合:l l(1)油和有机分子的表面)油和有机分子的表面张力通常很低,力通常很低,在有油在有油污的的钢材上材上涂漆会造成漆膜回涂漆
14、会造成漆膜回缩。2222l l(2)大多塑料的表面)大多塑料的表面张力通常很低,力通常很低,在塑在塑料上涂漆料上涂漆就容易出就容易出现回回缩问题。l l(3)含有表面活性)含有表面活性剂的漆膜上重新涂漆的漆膜上重新涂漆时,表面活性表面活性剂低表面低表面张力的一端排列在表面力的一端排列在表面上,使新的湿漆膜上,使新的湿漆膜产生回生回缩。l l为消除漆膜回消除漆膜回缩,得到厚度均匀一致的漆,得到厚度均匀一致的漆膜,涂料涂布前需要膜,涂料涂布前需要对工件工件进行行预处理。理。2323l l预处理理(漆前表面(漆前表面处理的一部分):理的一部分):l l金属等材料的表面金属等材料的表面张力大,需要清除
15、力大,需要清除其表面的有机其表面的有机污物(主要是各种油物(主要是各种油污,包括工件加工后涂的防包括工件加工后涂的防锈油),油),这称称为除油除油。l l塑料等材料本身的表面塑料等材料本身的表面张力小,需要力小,需要在它在它们的表面上的表面上引引进极性大的基极性大的基团(如(如羟基、基、羧基等),以增加其表面基等),以增加其表面张力。力。2424l l钢铁、铝、锌等表面覆盖的是它等表面覆盖的是它们的氧的氧化物。化物。l l这些自然形成氧化物的性些自然形成氧化物的性质并不均匀一并不均匀一致,需要致,需要进行化学行化学处理,使金属表面的理,使金属表面的性性质均匀一致均匀一致。l l钢铁表面表面进行
16、行磷化磷化,就生成,就生成均匀的磷化均匀的磷化膜膜。2525l l漆膜漆膜对底材的底材的附着力附着力主要是主要是分子分子间力力。l l在极小的在极小的间距内距内(约0.5nm),分子,分子间力才力才发挥作用。没有良好的作用。没有良好的润湿,就没有良好的湿,就没有良好的附着力。附着力。l l在在实际涂装涂装过程中,一方面提高底材的表程中,一方面提高底材的表面面张力,另一方面若涂料的表面力,另一方面若涂料的表面张力太高,力太高,就要降低涂料的表面就要降低涂料的表面张力,使涂料能充分力,使涂料能充分润湿底材表面。湿底材表面。2626缩孔缩孔 l l缩孔孔是在湿漆膜上,由低表面是在湿漆膜上,由低表面张
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