4 重防腐漆料的干燥与固化
涂料的成膜过程就是涂料的固化过程,对溶剂型涂料俗称为涂料的干燥。重防腐涂料只有通过干燥或固化形成漆膜后,才能发挥其保护作用,因而涂膜干燥是涂料施工的三个主要内容之一。
1.涂料的成膜机理 根据粘结剂的不同,目前钢结构配套涂料可分为物理干燥型和化学固化型两大类(见表二十三)
表23 常见涂料的成膜方式分类
成膜方式 物理干燥 溶剂型 涂料举例 沥青涂料 氯化橡胶涂料 丙烯酸涂料 乙烯基涂料 水溶性 化学固化 氧化聚合固化 丙烯酸涂料 油性漆 醇酸、酚醛涂料 环氧酯涂料 双组分固化剂固化 环氧涂料 聚氨酯涂料 聚酯涂料 湿气固化 聚氨酯涂料 无机硅酸锌涂料 物理干燥型涂料的粘接剂分子在湿膜和干膜中是相同的,树脂的组成、分子结构及大小都没有变化,仅仅是稀释剂的挥发的物理过程,涂膜干燥后留下树指分子在涂层中相互缠绕交织。
①物理干燥型涂料有以下4个特性
a.层间互溶性,出就是说,有可逆性。这类涂层在喷涂后数月或数年,在它本来的溶剂或更强的溶剂中可以重溶。溶剂分子穿透到树脂分子之间,分离后重新液化,溶解粘接剂,实现了层间互溶,因此这类涂料无涂装间隔的限制,重涂性能极佳。
b.不耐溶剂,对溶剂有敏感性。这些涂料对它们本身的溶剂或更强的溶剂没有耐抗力。这类涂料不耐溶剂,也不耐油脂。
c.物理干燥型涂料的涂膜在形成过程中不涉及化学反应,涂膜形成对温度无依赖性,可以在较低的温度下施工。合适的烘干温度可以促进稀释剂的挥发速度,加速成膜。
d.热塑性,物理干燥型涂料的涂层,在较高温度下会变得柔软。
化学固化型涂料一般是双组份。树指(粘接剂)和固化剂两种成分混合后发生化学反应,较小的“湿”分子已形成了新的固化了的树脂分子,涂膜是由于互相交织聚结而形成的,但也存在溶剂的挥发过程。
②化学固化类涂料的特性
a.不可逆性,也就是说,固化了的涂层不能重溶;
b.由于化学固化的不可逆性,化学固化涂料干燥后,不能再用溶剂溶解,它的涂层有耐溶解性;
c.化学固化类涂料在固化过程中化学反应的速率与温度有关,因此,形成涂膜时,对温度有一定要求,在较低温度下,涂膜不会形成。合适的烘干温度可以促进化学作用的反应速
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度;
d.非垫塑性,在较高温度条件下,化学固化类涂膜不会软化;
e.有重涂间隔的限制。重涂必须在固化结束前进行。如果固化已经完成,那么表面须用机械方法粗糙后,才可复涂。
2.干燥时间和最佳涂装间隔
各类涂料有不同的干燥时间和涂装间隔,见表24。
表24 常用涂料干燥时间和涂装间隔
涂料类型 沥青类 氯化橡胶类 环氧沥青类 醇酸类 环氧类 乙烯类 聚氨酯类 丙烯酸类 无机类 干燥时间(23℃+2℃) 表干,h 2 0.5 8 4 4 1 2 0.5 4 实干,h 24 2 24 24 24 4 6 4 24 最佳涂装间隔(23℃+2℃) 最短,h 14~24 9 20 14 9 6 14 6 2 最长,h 5 7 5 7 5 3 5 5 2
具体的要根据重防腐涂料的说明书来掌握。涂层的固化干燥过程按程度可分为三个阶段:
触指干燥(又称指干):手指轻触涂层感到发粘,但涂料不附在手指上。 半硬干燥:手指轻压涂层感到发粘,涂料不附在手指上。
完全干燥:手指强压涂层也不残留指纹。
一般在前一道涂层完全干燥后进行下一道涂装。
重防腐蚀涂料干燥的速度还与涂膜厚度有关,在溶剂挥发成膜的情况下,涂膜厚度是一个重要因素。有资料报道,溶剂开始挥发时,其速度取决于膜厚的一次方,当溶剂挥发速度增加时,溶剂在涂膜中扩散速度则取决于膜厚的二次方。因此重防腐蚀涂料涂膜较厚时,完全干燥时间延长。完全干燥越慢,施工中应严格控制它的厚度。
3.重防腐蚀涂料的干燥固化方法
根据重防腐蚀涂料的成膜机理和钢结构的涂装工艺流程,有两种干燥固化的方法: ①自然干燥:也称空气干燥,包括溶剂挥发型、氧化聚合型漆、室温固化型漆。除去车间底漆和少数大型钢结构厂有烘房外,绝大多数钢结构厂还是采用自然干燥法。自然干燥必须有满足环保、消防和劳动卫生法规的固定场所;但它受自然条件的影响比较严重。如一般温度高能加速自然干燥,建议然10~35℃范围内,但在气温特高的情况下,溶剂挥发过快也会影响干燥后涂膜质量;自然干燥时,环境湿度是影响干燥速度和涂膜质量的一个重要因素,湿度高时,空气中所含大量水分,对湿膜中溶剂的挥发起抑制作用,一旦遇到低温,溶剂反被湿膜表面冷却,使空气中水气冷凝,造成涂膜泛白,影响涂膜质量。
同时,自然干燥的固定场所应清洁、无灰尘。
②加热固化(或称烘干)是现代钢结构涂装中主要的涂膜干燥方式。它具有下列优点:干燥速度快,少占用场地和设备;在一定程度上,能增强涂层的物理机械性能;同时能减少涂层沾染灰尘,减少有害溶剂蒸气的挥发。
环氧富锌底漆、环氧面漆、环氧磷酸锌底漆属化学固化类涂料,涂料成膜时,对温度有
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一定的要求,固化过程中发生的化学反应的比率与温度直接相尖。
氯化橡胶、丙烯酸、乙烯等钢结构面漆,属物理干燥类涂料。温度高,溶剂的挥发就快,涂膜的干燥也快,所以钢结构采用加热干燥,设置烘干室是最理想的方法。
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