涂料固化的影響因素及方法

涂料固化，是指涂料被涂在被涂物上，通過(guò)各種方式形成干燥的涂膜(包括硬膜和軟膜)的過(guò)程。

影響固化速度的因素主要有涂料類型、涂層厚度、固化方法、固化條件、固化設(shè)備及具體固化規(guī)程等。

(1)涂料類型

在相同的固化條件下，涂料的類型不同，固化速度有很大的差別。一般地講，揮發(fā)性油漆固化快，油性漆固化慢，聚合型漆的情況很不相同，聚合型漆中光敏漆固化最快，而其他聚合型漆則多介于揮發(fā)性漆與油性漆之間，當(dāng)采用機(jī)械化流水線進(jìn)行涂飾時(shí)，揮發(fā)性漆、酸固化氨基醇酸漆比較常用。

(2)涂層厚度

在涂飾過(guò)程中，涂層基本上都不是一次形成的，通常采用多遍薄涂的方法(如油性漆一般一次涂35μm左右，硝基漆15μm左右等)。在相同的固化條件下，薄涂層在固化時(shí)，內(nèi)應(yīng)力小，形成的涂層缺陷少；而涂層太厚時(shí)，內(nèi)部應(yīng)力較大，易于產(chǎn)生起皺和其他缺陷，同時(shí)由于溶劑的揮發(fā)，涂層收縮，導(dǎo)致光澤不均勻，內(nèi)部不固化等。實(shí)踐證明，除聚酯漆外，其他漆類通過(guò)多次涂飾形成的漆膜，與一次涂飾所形成的同樣厚度的漆膜相比，其物理性質(zhì)要好。

(3)固化條件

1-固化溫度固化溫度對(duì)大多數(shù)涂料涂層的固化速度起著決定性的影響。當(dāng)固化溫度過(guò)低時(shí)，溶劑揮發(fā)及化學(xué)反應(yīng)遲緩，涂層難以固化，提高溫度，能加速溶劑揮發(fā)和水分蒸發(fā)，加速涂層氧化反應(yīng)和熱化學(xué)反應(yīng)，涂層固化速度加快，但不能無(wú)限度地提高溫度，因?yàn)闇囟扰c固化速度不是成正比的關(guān)系，固化溫度過(guò)高時(shí)，固化速度沒(méi)有明顯地提高，反而會(huì)使漆膜發(fā)黃或色澤變暗，不僅如此，溫度在涂層固化過(guò)程中還對(duì)基材產(chǎn)生影響，基材受熱，引起含水率變化，基材產(chǎn)生收縮變形，甚至翹曲、開裂，揮發(fā)性漆涂層，固化溫度超過(guò)60℃時(shí)，溶劑激烈揮發(fā)，表層迅速干固，內(nèi)部溶劑蒸氣到達(dá)表層時(shí)容易產(chǎn)生氣泡，所以，采用人工固化方法時(shí)，表面溫度一般不超過(guò)60℃。

2-空氣濕度空氣濕度應(yīng)適當(dāng)。溫度過(guò)大，涂層中的水分蒸發(fā)速度降低，溶劑揮發(fā)速度變慢，因而會(huì)減慢涂層的固化速度，大部分涂料在相對(duì)濕度為45%～60%的空氣中固化最為適合，如果干燥固化場(chǎng)所空氣潮濕，不僅使固化過(guò)程很慢，而且所形成的漆膜朦朧不清并出現(xiàn)其他缺陷，相對(duì)濕度高時(shí)，涂層極易產(chǎn)生'發(fā)白'的現(xiàn)象。

 由于油性漆，當(dāng)相對(duì)濕度超過(guò)70%時(shí)，對(duì)涂層固化速度的影響要比溫度對(duì)其影響顯著。涂層在固化過(guò)程中，產(chǎn)生的內(nèi)部應(yīng)力與其相對(duì)濕度有關(guān)。

3-通風(fēng)條件涂層固化時(shí)要有相應(yīng)的通風(fēng)措施，使涂層表面有適宜的空氣流通，及時(shí)排走溶劑蒸氣、增加空氣流通可以減少固化時(shí)間，提高固化效率，保證固化質(zhì)量。

a、氣流速度。空氣流通對(duì)漆膜自身固化有利。在封閉的、溶劑蒸氣濃度較高的環(huán)境下，漆膜固化緩慢，甚至不干。通風(fēng)有利于漆膜溶劑的揮發(fā)和溶劑蒸氣的排除，并能確保自然固化場(chǎng)所的安全。

強(qiáng)制空氣干燥室是靠通風(fēng)造成循環(huán)熱空氣，其干燥固化效果在很大程度上取決于空氣流動(dòng)速度?？諝馑俣仍酱?，熱量傳遞效果越好。熱量傳遞效果越好，熱空氣干燥通常采用低氣流速度，一般為0.5～5m/s，溫度為30～50℃。

b、氣流方向?？諝饬鲃?dòng)方向也是非常重要的，氣流與涂層的方向有平行和垂直兩種形式，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，垂直送風(fēng)的熱空氣干燥優(yōu)于平行送風(fēng)。

4-外界條件用于聚合固化成膜的涂料，其涂層固化為復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。固化速度與所含樹脂的性質(zhì)、固化劑和催化劑的加入量有關(guān)，而外界條件，如溫度、紅外線、紫外線、電子射線等，往往能加速這種反應(yīng)的進(jìn)行，外界條件作用的大小，又取決于外界條件與涂料性質(zhì)相適應(yīng)的程度，如光固化涂料再?gòu)?qiáng)紫外線的照射下，只需要幾秒就能固化成膜。若采用紅外線或其他加熱方法，則很難固化，甚至不固化。又如電子射線固化涂料，其涂層在電子加速器所發(fā)射的電子射線照射下，比光敏漆固化更快，而其他涂料對(duì)電子束的反應(yīng)就不強(qiáng)。所以，涂料固化方法要根據(jù)所用涂料的性質(zhì)合理選擇。

涂料固化，通過(guò)有以下四種常用的方法

一、自然固化：

自然條件下，利用空氣對(duì)流使溶劑蒸發(fā)，氧化聚合或與固化劑反應(yīng)成膜，適用于揮發(fā)性涂料，氣干性涂料和固化劑固化型涂料等自干性涂料，干燥質(zhì)量受環(huán)境條件影響很大。

1、溶劑揮發(fā)固化

 就是溶劑通過(guò)涂層表面揮發(fā)，留下涂料的固體物并被附著在被涂物表面上，形成干燥的固體涂膜。

2、空氣氧化固化

就是利用空氣中的氧來(lái)使涂料干燥成膜，空氣中的氧與涂料發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)形成干燥涂膜。

3、熱反應(yīng)或化學(xué)反應(yīng)固化

此類涂料在加熱或在催化劑(包括同化劑)的作用下產(chǎn)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，涂料中的各種成 膜物組分相互融合，交聯(lián)形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的涂膜。

二、傳統(tǒng)加熱固化：

烘干根據(jù)烘干溫度可分為低溫烘干（低于100°C，主要是對(duì)自干性涂料或耐熱性差的材質(zhì)的表面涂層進(jìn)行干燥）。中溫烘干（100-150°C，主要用于縮合聚合反應(yīng)固化成膜的涂料）。高溫烘干（高于150°C，主要用于粉末涂料，電泳涂料等）。

1、熱風(fēng)對(duì)流加輻射組合固化

一般先輻射后對(duì)流，利用輻射加熱快的優(yōu)點(diǎn)，使工件加熱，再利用熱風(fēng)對(duì)流保溫，保證烘干質(zhì)量。

2、熱風(fēng)對(duì)流固化

熱風(fēng)對(duì)流加熱均勻，溫度控制高，適用于高質(zhì)量涂層，不受工件形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度影響，但升溫速度較慢，熱效率較低，設(shè)備龐大，涂層易起泡，起皺，防塵要求高。所用熱源有蒸汽，電，柴油，煤氣，液化氣和天然氣等。

3、熔融固化

熔融固化的涂料一般是指固體粉末類型的涂料產(chǎn)品。

三、輻射固化

1、紫外光（UV）輻射固化

是一種借助于能量照射實(shí)現(xiàn)化學(xué)配方（涂料、油墨和膠粘劑）由液態(tài)轉(zhuǎn)化為固態(tài)的加工過(guò)程。

2、近紅外線固化（短波紅外）

近紅外技術(shù)使粉末涂料在幾秒內(nèi)能迅速工作和固化。

3、紅外線（長(zhǎng)波、中波）輻射固化

通常使用紅外線、遠(yuǎn)紅外線輻射到物體后直接吸收轉(zhuǎn)換成熱能，使涂層固化。

4、紅外催化熱反應(yīng)固化

就是利用涂料自身吸收紅外能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁雇磕す袒囊环N方法。

5、微波固化

微波是指頻率為0.3~300GHz的電磁波。材料在微波作用下會(huì)產(chǎn)生升溫、熔融等物理現(xiàn)象，同時(shí)還會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。

四、其它特殊固化

1、電子束固化

英文名electron beam curing ，是利用電子加速器產(chǎn)生的高能電子束為輻射源，誘導(dǎo)液體低聚物經(jīng)過(guò)交聯(lián)聚合而快速形成固體產(chǎn)物的過(guò)程。

2、氨蒸汽固化

氨蒸汽固化是一種特制的氨固化涂料設(shè)計(jì)的專用干燥方法。

3、誘導(dǎo)加熱固化

是快速固化的又一新技術(shù)。它通過(guò)將金屬底材暴露于變電場(chǎng)中來(lái)實(shí)現(xiàn)加熱的。