水性納米涂料和溶劑型納米涂料怎么成膜
納米涂料成膜屬于物理方式成膜,包括溶劑揮發成膜和熱熔型成膜。
傳統的溶劑型納米涂料,例如氯化聚烯烴、硝基纖維互、丙烯酸樹脂和聚乙烯醇縮甲醛等成膜物溶解于一定的溶劑體系制備的固含量低于50%的納米涂料,在涂布以后靠溶劑逐步揮發耐干燥成膜。事實上,成膜過程比想象的更加復雜。
抗菌水性納米涂料的應用
溶劑揮發會引起納米涂料流變性能的變化,而且溶劑的滯留對涂層性能乃至涂層的結構有重要影響。為了獲得光滑平整的漆膜,需要選擇合適的溶劑。溶劑揮發太快,表面涂層黏度增加過高,底層溶劑難以揮發出去,從而導致漆膜不平整。此外,溶劑揮發是一吸熱過可通過程,溶劑揮發過快可能導致漆膜表面的溫度降至霧點,會使水凝結在漆膜中導致漆膜失去透明性而發白或使漆膜強度下降。
該類納米涂料成膜物的相對分子質量很高,通常線型結構的分子在溶液中以線團纏繞形態存在,在溶解能力不同的溶劑中其形態不同。當溶劑揮發時,聚合物分子線團移動能力降低,尤其是使用強溶劑和弱溶劑的混合體系時,不同的溶劑蒸發速度必然影響大分子線團及其相互纏繞的形態,最終導致涂層結構與性能的差別。
溶劑型納米涂料施工后的溶劑揮發分為三個階段;第一階段是濕階段,成膜開始時,成膜物大分子對溶劑揮發影響較小,主要決定于溶劑的蒸氣壓或相對揮發速度;隨著溶劑的揮發,涂層黏度不斷增加。第二階段為過渡階段,沿涂膜表面向下出現不斷增長的黏性凝膠層,溶劑蒸氣壓顯著下降。第三階段為干階段,當涂層黏度增加到一定程度,溶劑從涂層擴散至表面受阻,溶劑揮發速度由表面凝膠層控制轉變為擴散控制,揮發速度明顯變慢,該階段可持續很長時間,例如某些氯化聚烯烴涂層兩年后仍有2%~3%的殘留溶劑,稱為溶劑滯留。事實上,殘留的溶劑轉變成了增塑劑。其中,擴散帶度取決于體系的Tg和干燥溫度(T)。當干燥溫度高于Tg時,擴散控制不起作用;若干燥溫度低于Tg,則溶劑揮發受擴散控制。所以要將溶劑從涂層中徹底清除,必須在高于成膜物Tg下進行烘烤。盡管近年來對溶劑揮發模型的定量化處理做了不少的工作,但至今尚未取得滿意的結果。
為了使聚合物成膜,除了加溶劑除低體系的Tg外,也可采取升溫的方法來增加T-Tg的值(即增加自由體積),使聚合物熔融,從而賦予其流動性和可涂布性。流動的聚合物溶體在被涂物表面成膜后予以冷卻,便可得到固態漆膜,這是水性納米涂料成膜的別一種方式,即熱熔成膜,例如涂在水槽表面的納米抗菌涂料就是用這種方式成膜的。
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