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觀測干燥過程的細節(jié)--擴散波光譜顯示涂料固化的不同階段

2015-10-17 15:30:24| 次閱讀| 來源歐洲涂料雜志| 作者ECJ

摘要:擴散波光譜(DWS)是可以詳細考察涂膜干燥階段的一種技術(shù)。在某案例中,發(fā)現(xiàn)涂在預(yù)涂層上的聚氨酯涂料的干燥速度遠低于直接涂在鋁板上的干燥速度。通過DWS檢測,發(fā)現(xiàn)最終硬度與DWS測得的初始干燥速度之間存在相關(guān)聯(lián)系。

測試干燥的詳細過程

工業(yè)涂料已變得越來越復(fù)雜,因為必須滿足不同的功能要求。特別在航空航天領(lǐng)域,應(yīng)用的涂料種類繁多,每一層涂料都具有特定的功能,比如防腐或隔熱功能。

航空業(yè)面臨的一大難題是不同涂層來自不同制造商,且不同涂層的干燥機理可能完全不同。最糟糕的情況是,由于上一層涂層的影響,干燥動力學可能完全改變,進而拖延了涂裝施工進程。

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圖4顯示聚氨酯涂料在未經(jīng)處理的鋁材上固化和干燥過程。其干燥動力學曲線與引言部分所述相似,但也觀察到有些不同之處。第一階段(I)表明因溶劑揮發(fā),導致流動系數(shù)降低。該階段結(jié)束時,T 1表示濕膜開放時間,約為1 h。

第二階段(II),流動系數(shù)加速下降,說明交聯(lián)開始、黏度持續(xù)增加。該階段結(jié)束時,T 2為2 h50 min,即表干時間。此時,樣品黏度非常高,表明擴散系數(shù)變低,交聯(lián)反應(yīng)減緩。

第三階段(III),流動系數(shù)持續(xù)降低,但降速比第二階段慢得多。該階段持續(xù)時間最長,需要長達20 h,即表征時間T 3,該實例中即實干時間,與第四階段一樣,流動系數(shù)停止變化。涂料完全干透。

發(fā)現(xiàn)預(yù)涂層會延緩干燥

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實際涂裝中,有時需要對基材進行預(yù)涂層處理,以保護鋁材或賦予其他功能。問題是預(yù)涂層如何影響聚氨酯涂料的干燥動力學?圖5顯示同一種涂料分別應(yīng)用在未經(jīng)處理的鋁板和經(jīng)處理的鋁板表面的干燥動力學曲線。

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干燥動力學曲線相似,但對于經(jīng)處理的鋁材,涂料所需干燥時間更長(參見表1)。在處理過的鋁材上,溶劑揮發(fā)所需時間更長(3 h25 min),這無疑證明預(yù)涂層對干燥過程確實會產(chǎn)生影響。在第二階段,由于出現(xiàn)交聯(lián),涂料在未處理鋁材上的流動系數(shù)迅速下降,這就意味著交聯(lián)速度大大減緩。這可能由多種原因引起的,如交聯(lián)劑和樹脂或樹脂與基材之間的物理或化學相互作用。然而,干燥的第二階段的完成時間超過16 h。在試驗結(jié)束時(26 h),發(fā)現(xiàn)第三階段仍未結(jié)束。

將聚氨脂涂料涂在預(yù)涂層上時,干燥時間明顯變長。這會延長涂裝時間,通常無法接受,必須改變預(yù)涂層。因此,DWS有助于評估每一次施工過程中涂料體系中各種涂料的適用性,特別當這些涂料來自不同供應(yīng)商時。

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