[讨论] 物理、氧化、化学固化的概念描述与实际应用

如题

固化进程
引言
基本了解涂料形成保护涂膜时其干燥和硬化的各种方式，对于涂料检查人员是很有用的。涂膜形成的方式将会影响涂料施工的许多实际问题。
“固化”一词用于描述涂料从液体状态至固体状态这一进展过程。
应注意的是“固化”一词在本文的上下文中可能会造成误解。该词汇较准确地用于描述了一种化学反应的结果，而许多涂膜的形成并没有这种反应。但常规用法使我们对所有成膜反应只适应一个词汇－固化。
了解固化的方式对于施工人员和涂装检查人员是很重要的。检查人员的工作可能是在进一步施工其它涂层前，证实所施工的各道涂层已充分固化，或确定涂层是否已可投入使用。有许多涂层必须在其完全固化以前进行复涂，这就可能会要求检查人员在复涂前证实涂层尚未完全固化。
固化涂料的类型
涂料制造工业认为涂料固化基本上可分为二大类：
    非转化型
    转化型
非转化型涂料仅靠溶剂挥发而固化。非转化型涂料所使用的树脂在涂料硬化时不改变其化学结构，并且非转化型涂料可再溶于原先用于溶解树脂的溶剂。
转化型涂料尽管其中也有挥发，但主要靠多种聚合类型中的一种进行固化。转化型涂料所使用的树脂在涂料固化时经历了化学变化，所以干燥的涂膜不易再溶于原来施工中所使用的溶剂。
转化型涂料通常通过下列方式之一进行固化：
    仅靠溶剂挥发(例如：硝基纤维漆的干燥)
    溶剂挥发加上聚合反应
非转化型(溶剂挥发固化)涂料
仅通过溶剂挥发而固化的涂料是将树脂溶解于合适的溶剂中制成的，例如将乙烯树脂或氯化橡胶树脂溶解于甲苯或二甲苯中。
施工时，这些涂料依靠简单的溶剂挥发形成涂膜。树脂保持不变，可再溶于其原来的烃类溶剂中，而无论涂膜时间有多久。
挥发－固化的涂料不应采用不同类型而含有强溶剂的涂料复涂在其上。因为上层溶剂会侵蚀底层涂料，引起再溶解和/或起泡现象。
挥发型涂料可施工在不同类型的底涂层上。例如：乙烯涂料可施工在环氧底漆上。但是，如果环氧涂料表面坚硬而且光滑，则会导致层间附着力不好。
为使涂料充分固化，所有溶剂必须全部挥发，所以挥发型涂料不应施工太厚的涂膜。如果施工过厚涂膜，可能会有溶剂残留在涂层内部。残留溶剂处在溶剂挥发后最终变为空隙，在完整的涂层上形成一个薄弱点。
一些常见的仅通过溶剂挥发而固化的涂料有：
氯化橡胶涂料－天然橡胶或聚烯烃与氯气反应所形成的弹性体。这些材料必须采用其它耐性好的树脂进行改性，以提高固体份，降低脆性并增加附着力。氯化橡胶涂料往往固体含量较低(虽然也有高固体配方)，通常施工干膜厚度为1密耳至3密耳(25微米至75微米)的薄涂层。
氯化橡胶大约在180℉(80℃)开始软化并在 257℉(125℃)分解。氯化橡胶涂料不应在环境温度高于140°F(60°C)的情况下使用。
乙烯涂料－将氯化聚乙烯共聚物溶于合适的溶剂，例如甲乙酮而制成。甲苯和二甲苯作为稀释剂与甲乙酮一起使用。乙烯涂料固体含量也较低，必须施工1密耳至3密耳(25微米至75微米)的薄涂层。
丙烯酸涂料－热塑性丙烯酸和甲基丙烯酸及其酯类，或丙烯腈的共聚物。这些涂料与乙烯涂料结合使用可提高其保色性及户外耐候性。
沥青涂料－通常是以天然状态(硬沥青)或石油蒸馏残渣而存在的产品(地沥青)。煤焦沥青是煤的干馏的副产品。虽然地沥青和煤焦沥青具有各自独特的性质，但许多工业用户还是将其都看作是沥青。
地沥青涂料通过将铺路沥青溶解于脂烃溶剂(例如：松香水)中制成，而煤焦沥青涂料则是通过将煤焦沥青溶解于芳烃溶剂(例如：二甲苯或甲苯)中制成。地沥青涂料和煤焦沥青涂料都是高固体涂料，可成功地施工每道湿膜厚度为15密耳至25密耳(400微米至625微米)的厚涂层。
由于美国联邦政府，州政府和地方政府关于VOCs(挥发性有机化合物)的现行规定，诸如氯化橡胶和乙烯类的低固体份涂料迅速退出市场。世界上的一些工业区域仍然在使用这些涂料，但是一些涂料用户认为，随着世界范围内对环境的关注，10年以后将不再供应这二种涂料以及大多数其它低固体份溶剂型涂料。
当用于多道涂层体系时，溶剂挥发型涂料融合在一起，形成单一的固体涂膜，而不是层状涂膜。这些涂料的主要优点是易于维修涂装。
溶剂挥发型涂料通常被看作是仍然保持了其原有的大部分特性，除非发生了化学变化，例如：紫外光的影响，增塑剂的渗移等。
乳胶涂料
凝聚是一种成膜机理，通常发生在挥发型固化涂料中。在这些涂料中，树脂颗粒被皂状材料包裹，然后分散于水中，水的作用是输送工具而并非真正的溶剂。这种混合物称作乳液。
当水挥发后，树脂颗粒融合(凝聚)在一起，形成稳定的涂膜。
这些涂料一经固化，虽然会溶于强溶剂中，但不会再溶于水中。
凝聚型(挥发型固化)涂料包括：
    丙烯酸乳液
    乳胶乳液
一些现代化水性涂料采用改性聚合树脂，例如：
环氧乳液
就这些涂料说来，水挥发了并发生了凝聚，但随之而来的是部分聚合反应，形成了更具耐性的涂膜。

水性涂料(例如：乳液)正在变得越来越重要，因其配制的高性能，耐化学涂料符合VOC规定。用于可称作乳液的涂料的树脂混合物通常是高分子量物质。在环氧乳液中，罐中的树脂分子量可能较低，但通过固化形成交联，达到高分子量。
高分子量的树脂因其较高的分子量通常不易再溶解。
使用水性涂料时，需特殊关注的事宜如下：
这些涂料在完全固化前，不应暴露于诸如露水，雨水或喷雾之类的潮气中。如暴露于潮气中会出现条痕，可洗去和流挂等弊病，并对底材形成不合适的保护。
液体成分在运输，储存，或施工时不应处于冻结温度之中。冻结很可能会破坏乳液，导致涂料组份分离。
聚合固化型涂料
当二个或更多树脂分子结合在一起，形成单个较复杂的分子时，就发生了聚合。
聚合是一种化学反应，在反应中，许多称作单体的相似化学基团结合在一起组成了一个化合物。单体的主要特性有：
    内部稳定
    能以化学方式连接在一起
树脂内部的单体在称作聚合的过程中连接在一起，是今日之涂料最常见的固化方式。
聚合的类型
聚合的发生有四种主要类型：
    氧气诱导
    化学诱导
    热诱导
    潮气诱导
应该注意的是，其它形式的诱导反应也确实存在，例如：将玻璃粘合在一起时，某些粘合剂就采用紫外光诱导固化。
聚合反应可形成长链分子(线状连接)或较复杂的三维分子(交联)。
这种交联的结果形成刚性，三维分子结构作为底材上的涂膜。
交联聚合过程越有效，固化树脂的强度就越大，耐化学性也就越好。
例如：乙烯单体(C2H4)连接在一起，聚合成常见的聚合物－聚乙烯，在聚乙烯中有多达1，400个乙烯单体连接在一起。聚乙烯是一种热塑性材料，可用于涂装埋入式管道，作为挤压护套，烧结粉料或胶带包裹。
许多用于涂料的树脂是通过完成聚合反应进行固化的部分扩展聚合物。
聚合反应可说成是生产合成树脂的反应，或者可说成是涂料混合及施工后的固化过程。
聚合过程的一个重要特性是完全聚合物的玻璃化温度(Tg)。Tg关系到固化涂料的流动性和脆性；我们将在本大纲的高级单元(涂装技术2)中再进行详细讨论。
随着时间的推移，有些聚合继续进行，涂膜变得更象玻璃，更坚硬而且弹性更小。这种作用可说成是提高玻璃化温度。
化学诱导聚合涂料
这些涂料由树脂与固化剂，活化剂，转化剂或催化剂反应而形成。(注意：催化剂这一词汇有时用于表示活化剂或固化剂。事实上，催化剂用于启动或加速化学反应，或兼而有之，但催化剂不会成为最终产品的一部分。)
通过化学诱导聚合而固化的涂料包括：
    环氧涂料
    聚氨酯涂料
    乙烯洗涤底漆(聚乙烯醇缩丁醛－ PVB)
这些涂料常常以二个或三个独立的成份供应，并在施工前于现场即时混合在一起。
可对这些涂料的配方加以调节，产生以1:1为混合基础的独立组份，因为每个组份的体积相同。但是，通常较常见的是不同的组份具有不同的体积。较典型的混合比例为2:1,3:1,4:1，可能还有许多其它比例。

华南特涂:固化进程
引言
基本了解涂料形成保护涂膜时其干燥和硬化的各种方式，对于涂料检查人员是很有用的。涂膜形成的方式将会影响涂料施工的许多实际问题。
“固化”一词用于描述涂料从液体状态至固体状态这一进展过程。
应注意的是“固化”一词在本文的上下文中可能会造成误解。该词汇较 .. (2012-09-19 21:28) 

氧化固化能介绍个材料吗

氧气诱导聚合涂料
这种类型的涂料通过称作氧化交联的过程利用大气中的氧气形成固体涂膜。由于为便于施工通常加入一些溶剂，所以该过程有溶剂挥发现象。
许多氧化型涂料，例如：醇酸涂料的主要成分是植物油，象亚麻油，桐油，豆油和脱水蓖麻油，也有鱼油，象鲱鱼油。涂膜的形成依靠油与氧气反应生成交联状结构。为了加速油与氧气之间的反应，在生产中加入少量称作干燥剂的金属催化剂。常用的干燥剂有钴，铅和锰的化合物。
由于涂膜的形成依靠空气中的氧气进入湿涂膜与油反应，所以固化需花费相当长的时间。形成坚固的涂膜可能需要2天至好几天的时间。
由于空气中的氧气只能进入涂膜表面，所以对施工的湿膜厚度(WFT)有所限制。最高湿膜厚度大约为5密耳(125微米)，相当于2至3密耳(50微米至75微米)的干膜厚度。如果湿膜厚度高于该数值，氧气不能完全渗入湿膜底部，导致涂膜顶部为固体，而底部为液体的状况。这样会使涂膜顶部(与空气的界面)缩拢和起皱，并要花费很长时间才能使底部涂层转变成固体状态(与底材或原有涂层的界面)。
和大多数化学反应一样，反应速度随温度升高而加快。这样，温度高时，涂料干燥就快。由于反应依靠从空气中到达表面的氧气，所以定期更换表面上的空气也可加速反应。
另一方面，如果由于湿度或其它因素，表面上形成了潮气薄膜，这将会降低吸收氧气的速度，也就延长了干燥时间。腊和油的污染将会产生类似的，但更显著的影响。
氧化型涂料的生产商通常在涂料储存罐中加入少量物质阻止氧化反应。但这只在满罐时及在规定的储存期内才有效。如果从罐中倒出一些涂料并再将盖子封住，涂料将与罐中的氧气反应，在剩下的涂料的顶部形成一层坚固的漆皮。在使用涂料前，必须完全除去这种漆皮并过滤涂料。
大多数氧化型涂料中所用的油类会与碱发生反应生成皂，该过程称作皂化。
氧化型涂料通常不适用于会遭至严重腐蚀的环境。氧化型涂料不适于施工在诸如新的混凝土等碱性表面上，也不适于施工在诸如无机锌或热浸镀锌等锌涂装表面上，因为这些涂料会皂化并从底材上剥落。
氧化型涂料的涂膜会受丙酮，甲乙酮，醋酸乙酯等强溶剂的侵蚀。这些溶剂会使涂膜发胀和起皱。通常不推荐在氧化型涂料的干膜上复涂含有强溶剂的涂料，例如：乙烯涂料和环氧涂料等。
通过氧化作用而固化的涂料包括：
    醇酸涂料
    干性油涂料
    环氧酯涂料
    油改性聚氨酯涂料
    油改性酚醛涂料

简单点就可以了，太多也没多少人看完。
物理固化，就是固化过程当中，只有溶剂的挥发，不发生化学反应，树脂在涂料使用之前已经完成了交联过程；
氧化固化，是化学固化的一种，指固化是通过涂料中不饱和键（比如醇酸树脂涂料中不饱和碳碳双键，这些不饱和双键来自于干性植物油或半干性植物油）与空气中的氧发生交联化学反应，同时也有溶剂的挥发；
化学固化，包含了氧化固化，也就是固化过程中有化学反应发生的固化，同时也可能有溶剂的挥发，可以是双组分、三组分或更多组分，也可以是单组分。