水性聚氨酯成膜干燥过程

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水性聚氨酯的制备及其干燥速率和热稳定性的研究

水性聚氨酯的制备及其干燥速率和热稳定性的研究

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相 对 分子质 量 4 0 广东 西陇 化 工 厂 ; 月 桂 酸 二丁 0, 二
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通 讯 联 系人 : 小 妹 , 教授 ; 东 省 “ 五 ” 大 专 项 A 0 00 。 王 副 广 十 重 33 3 2
维普资讯

2 6・
聚氨酯工业
第2 1卷
率及热 稳 定 性 。评 价 各 参 数 对 性 质 影 响 的 程 度 大 小 , 表 1采 用正 交有 限元 统计 方 法 对 实 验进 行 设 见 ; 计 , 表 2 见 。
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皮革业 、 粘合剂等领域具有广阔的应用前景 , 使其成 为 了国 内外研 究 的热点 。在 国内外研 究 的水性 聚氨
宋 飞 王 小妹
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水性聚氨酯

水性聚氨酯

水性聚氨酯引言为了减少涂料对环境的污染和对消费者健康的损害, 许多国家对溶剂型涂料的限制越来越严格, 从而使涂料由溶剂型向水基型的转变成为必然。

早在2005 年我国就已开始控制新的溶剂型涂料生产企业的审批, 到2008 年将对溶剂型涂料的生产和销售实行控制。

低污染涂料的发展方向有水性化、高固体分化和粉末化三种。

与其他两种涂料相比, 水性涂料因为具有来源方便、易于净化、成本低、黏度低、良好的涂布适应性、无毒性、无刺激及不燃性等特点, 已成为环境友好型涂料的主要发展方向。

一、水性聚氨酯涂料的性能聚氨酯( PU) 涂料是涂料业中增长速度最快的品种之一。

水性聚氨酯( WPU) 涂料是以水性聚氨酯树脂为基础, 以水为分散介质配制的涂料, 除具有水性涂料的特点以外, 它还有以下突出的优点:1)涂膜对塑料、木材、金属及混凝土等表面的附着力好, 抗磨性、耐冲击性好。

脂肪族聚氨酯水性涂料的户外耐久性好, 综合性能接近溶剂型聚氨酯涂料2) 和其他乳胶涂料相比, 其低温成膜性好, 不需要成膜助剂, 也不需要外加增塑剂、乳化剂或分散剂。

3) 容易通过交联反应进行改性, 可提高耐溶剂性和抗化学性, 改进耐水性, 对颜料( 包括金属颜料) 有良好的适应性, 也可提供高光泽涂膜。

所含羟基可以适用一些交联剂和固化剂, 可进一步改进涂膜性能。

4) PU 分子具有可裁剪性, 结合新的合成和交联技术可有效控制涂料的组成和结构, 为改进其性能提供了更多的途径。

WPU 诸多的优点, 使其成为目前发展最快的涂料品种之一。

2 水性聚氨酯涂料的研究进展WPU 分为单组分和双组分。

单组分WPU 涂料聚合物的对分子质量较大, 成膜过程中一般不发生交联反应, 具有施工方便的优点; 双组分WPU涂料由含羟基的水性树脂和含异氰酸酯基的固化剂组成, 施工前将两者混合, 成膜过程中发生交联反应, 涂膜性能好。

由于在水性聚氨酯分子中引入了亲水基团, 所以耐水性、耐溶剂性和耐候性等较差是WPU 涂料存在的主要问题, 为此, 近几年来国内外学者对WPU 的改性进行了大量研究, 并取得了很大进展。

水性聚氨酯

水性聚氨酯

水性聚氨酯摘要:涂料技术发生一大改变,是因为挥发性有机化合物在涂料中被限制使用。

这类限制挥发性有机化合物的政府法规以及自身的性能优点造就了水性聚氨酯。

这类产品以及单组分聚氨酯以及双组分反应的水性化学反应系统被热烈讨论。

具体的例子多是在涂料表层领域。

关键词:水性聚氨酯;产品;化学;应用1. 介绍在以前,市场需求高性能以及漂亮外观是驱动用于表面涂层的树脂的发展的动力。

以前主要使用的是溶剂型系统。

之后在社会环保意识增强趋势下,变革发生了。

最后的结果就是,涂层的相关规定出台,限制溶剂(挥发性有机化合物)的排放,特别是涂料在实施之时。

这个潮流是政府法规引导的,相关的法规如美国的《清洁空气法》以及德国的《空气质量控制技术指南》等。

至此低挥发性有机化合物技术占据了涂料市场的大份额。

伴随着预计中的高固体分、粉末状发光的涂料,如欧洲的一些例子,水性系统由于自身在成组的良好发展以及在建筑中已经建立好的水性产品,会逐渐占领涂料市场。

工业涂料的要求是高性能,以前的溶剂型涂料就不能达到水性型的标准。

众所周知,溶剂型聚氨酯的成分多为溶剂。

因此溶剂聚氨酯被取代是迟早的,由于潮流需要减少溶剂的使用,所以从溶剂转换成水性的技术革新被提前了。

虽然单组分水性聚氨酯很早以前就已经被大众所认识了,但是这只被看作是一个特点。

时间回溯到50 年前。

与溶剂型系统相比,水性系统充满争议,因为水性系统是在水中工作。

但是现在问题已经解决了,并且有诸多的解决方案可用。

最初,多数是高分子、无电抗的类型。

但由于自身的局限性,又一次革新开始了,通过化学反应固化然后再加工得出双组分的水性聚氨酯。

多种多样的表现层及允许了产品领域的扩展。

包括了强硬、有弹性、耐磨损的地板涂料,还有高度弹性薄膜的塑料涂料和纺织品涂料。

今天,这些成功已经被视为高标准,并且运用到诸多产品中。

这篇文章就是介绍一些化学的基本原理以及单组分和双组分水性聚氨酯的发展2. 水性聚氨酯水性聚氨酯的基本化学成分全是从闻名的溶性聚氨酯成分中提炼的。

双组分水性聚氨酯涂料

双组分水性聚氨酯涂料

固化原理
双组分水性聚氨酯涂料的成膜主要包括物理干燥和化 学干燥两个过程,两组分在混合前,分别处于不同的相内, 混合时,通过机械搅拌,固化剂均匀分散在羟基丙烯酸分 散体中,形成均匀的单相体系,与此同时,水、羟基、 异 氰酸酯的反应竞争激烈,并且羟基与异氰酸酯的反应是立 即发生的,而水与异氰酸酯的反应在2h后开始发生的。
0.1~0.5
0.1~0.5 0.1~0.3 0.1~0.3 60 0.2~0.6 100
操作要点:将上述前5种 原料依次加入不锈钢桶砂磨机 研磨至细度≤20 μm为合 格。
涂料的配方与制备
• 水性涂料的制备
序号 1 原料名称 水性色浆 w/% 40
2
3 4 5 6
Bayhydrol A 145
增稠剂 脱泡剂 消泡剂 蒸馏水
根据P/B确定用量
0.2~0.6 0.1~0.3 0.1~0.3 调节黏度至出厂 值
将上述原料2、3、4和5 在低速搅拌下依次加入 上道工艺中已经分散好 的水性颜料色浆中,然 后加入适量的蒸馏水调 节涂料的黏度为涂-4杯 120~150s为合格,用 160目纱布过滤后,用塑 料桶包装,为A组分。
双组分水性聚氨酯
定义
双组分水性聚氨酯由含羟基树脂和多异氰酸酯预聚物 两组份组成,涂装后-OH和多异氰酸酯的-NCO在常温下交 联、固化,形成具有立体网络结构的交联涂膜。 根据含羟基组分的不同可分为丙烯酸聚氨酯、醇酸聚 氨酯、聚酯聚氨酯、聚醚聚氨酯、环氧聚氨酯等品种。
物化性能
具有优异的保色保光性,户外长期曝晒使用,不易变 色和失光,耐候性佳。同时,它具有耐磨性、耐化学品、 耐溶剂性能好,附着力突出等优点,其干燥性能极佳,特 别是固化温度低、交联速率快。
物化性能

高性能水性环保聚氨酯胶粘剂及施工工艺

高性能水性环保聚氨酯胶粘剂及施工工艺

高性能水性环保聚氨酯胶粘剂及施工工艺目前,世界合成胶粘剂发展的趋势突出表现为环保和高性能化[1]。

随着环保法规的日趋严格,各发达国家大力研制水性胶粘剂。

由于水性聚氨酯胶粘剂的综合性能优越,在各类水性胶粘剂中独树一帜,近年来受到国内外的广泛关注,特别是高性能水性聚氨酯胶粘剂的开发研究已成为热点课题。

1、水性聚氨酯水性聚氨酯是配制水性聚氨酯胶粘剂的基础物质和关键组分,它的性能直接决定胶粘剂的最终性能。

根据粒子所带电荷种类,水性聚氨酯可分为阴离子,阳离子,非离子三种类型。

水性聚氨酯的制备一般是先合成一定分子量的聚氨酯预聚体,然后在剪切力作用下将预聚体分散在水中。

目前其制备方法以亲水单体扩链、自乳化法为主(所谓亲水单体扩链法),即在聚氨酯预聚体的分子结构中引入亲水性扩链剂,所得聚合物无需外加乳化剂就能直接分散于水中形成水性聚氨酯。

亲水单体扩链法的合成工艺有溶剂法、预聚物分散水中扩链法、熔融分散缩聚法等。

早在四、五十年代,水性聚氨酯已有少量的研究,但由于贮存稳定性差等原因,这项研究工作进展不大,直到1972年德国Bayer公司正式将聚氨酯水分散液作为皮革涂料后,才开始迅速发展[8]。

据报道,1992年至1997年间水性聚氨酯的年平均增长率为8%[9]。

我国从70年开始研究水性聚氨酯,近年来研究工作也十分活跃[10]。

研制工作具有以下特点:(1)从产品结构来看,主要是乳液型,水溶性次之,胶乳型则不常见。

(2)从原料来看,多元醇主要用聚醚型,聚酯型次之,聚碳酸酯极少见。

异氰酸酯的品种更少,只有TDI,HDI、MDI仅见报道。

扩链剂多用醇类,胺类较少使用。

(3)从制备方法及种类来看,一般是自乳化,羧酸型、阴离子体系;外乳化,磺酸型,季铵盐型乳化体系较少;熔融分散,固体自发分散法等则未涉及。

(4)从理论与应用角度来看,着重应用开发,理论研究很少。

欲配制高性能水性聚氨酯胶粘剂,必须制备高性能水性聚氨酯。

大多数水性聚氨酯主要是线性热塑性聚氨酯,由于其涂膜没有交联,分子量较低,因而耐水性,耐溶剂性,胶膜强度等性能还较差。

水性聚氨酯水分挥发的影响因素

水性聚氨酯水分挥发的影响因素

水性聚氨酯的干燥机理水性聚氨酯的干燥实质是水分的挥发,水分子在水性聚氨酯中主要以三种形式存在:游离水,含量最大;结合水。

含量次之;凝胶水,含量最小。

水性聚氨酯乳液的干燥过程可分为两个阶段,第一阶段,将水性聚氨酯乳液看成聚氨酯与结合水构成的水合高分子分散在水中,与普通分散体干燥过程一样,分散相游离水挥发,得到水合聚氨酯膜,即游离水的挥发;第二阶段,含结合水的高分子膜,进一步干燥,即结合水的挥发。

原料的选择:1)多异氰酸酯HMDI结构不含苯环,具有优异的光稳定性、耐候性和力学性能,分子结构对称,合成的聚氨酯结晶性较好,有利于提高乳液的干燥速率,它的缺点是蒸气压较高,具有很强的毒性。

HDI属于脂肪族二异氰酸酯,不含刚性的苯环和脂肪环,制得的材料的硬度和强度都不高,具有优良的柔韧性,但是只使用HDI预聚体分散发是不能成功的制备带羧基的水性聚氨酯分散液,由于HDI的预聚物分散到水中生产的乳液的粘度迅速增大最后形成粘稠的膏状物,不能进行扩链反应,如果反应中用胺为扩链剂,生成不溶的聚脲凝聚颗粒。

将HDI和HMDI 进行复配,合成的聚氨酯分子结构紧密,乳液具有较大的干燥速率。

IPDI分子结构中含有少量的脂肪换,合成的聚氨酯分子结构的空隙小,水分容易排出体系,可有效的提高乳液的干燥速率,其产品的力学性能优良。

2)低聚物二元醇低聚二元醇组成了聚氨酯分子链的软段结构,可分为聚醚型二元醇如聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)、聚丙二醇(PPG),聚酯型二元醇如聚己内酯二醇(PCL)。

聚醚型二元醇中醚键旋转阻力小,与水的相互作用力小,因此具有良好的柔韧性,其产品具有良好的耐低温性、耐水解性及较快的干燥速率,缺点是耐高温和耐光性很差。

聚酯型二元醇的酯键内聚能较高,由它合成出的聚氨酯粘结性能较强,机械性能好,有利于提高水性聚氨酯乳液的干燥速率,但耐水性较差。

聚碳酸酯二醇(PCDL)可以克服以上的缺点,被认为是合成水性聚氨酯最优良的低聚物二元醇,其产品具有杰出的耐水性、弹性、耐低温性和生物相容性。

水性聚氨酯胶的发展概况

水性聚氨酯胶的发展概况

水性聚氨酯胶的发展概况水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂,有人也称水性聚氨酯为水系聚氨酯或水基聚氨酯。

依其外观和粒径,将水性聚氨酯分为三类:聚氨酯水溶液(粒径<0.001um,外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001-0.1 um,外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1 ,外观白浊)。

但习惯上后两类在有关文献资料中又统称为聚氨酯乳液或聚氨酯分散液,区分并不严格。

实际应用中,水性聚氨酯以聚氨酯乳液或分散液居多,水溶液少。

由于聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好以及耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点,用途越来越广。

目前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主。

有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染,具有或多或少的毒性。

近10多年来,保护地球环境舆论压力与日俱增,一些发达国家制订了消防法规及溶剂法规,这些因素促使世界各国聚氨酯材料研究人员花费相当大的精力进行水性聚氨酯胶粘剂的开发。

水性聚氨酯以水为基本介质,具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点,已受到人们的重视。

聚氨酯从30年代开始发展,而在50年代就有少量水性聚氨酯的研究,如1953年Du Pont 公司的研究人员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于水,用二元胺扩链,合成了聚氨酯乳液。

当时,聚氨酯材料科学刚刚起步,水性聚氨酯还未受到重视,到了六、七十年代,对水性聚氨酯的研究开发才开始迅速发展,1967年首次出现于美国市场,1972年已能大批量生产。

70-80年代,美、德、日等国的一些水性聚氨酯产品已从试制阶段发展为实际生产和应用,一些公司有多种牌号的水性聚氨酯产品供应,如德国Bayer公司的磺酸型阴离子聚氨酯乳液ImPranil 和Dispercoll KA等系列、Hoechst公司的Acrym系列、美国Wyandotte化学公司的X及E等系列,日本大日本油墨公司的Hydran HW及AP系列、日本公司的聚氨酯乳液CVC36及水性乙烯基聚氨酯胶粘剂CU系列、日本光洋产业公司的水性乙烯基聚氨酯胶粘剂KR系列等等。

水性聚氨酯成膜干燥过程

水性聚氨酯成膜干燥过程

水性聚氨酯成膜干燥过程首先,涂料施工后,涂膜表面的水分开始蒸发。

在这个阶段,涂膜中的水分与环境中的空气中的湿度产生交换。

由于水的蒸发速度相对较快,这个阶段通常只需要几分钟到几个小时。

接下来,随着水分蒸发,涂膜中的溶剂开始挥发。

这个阶段通常需要几个小时到一天的时间。

在这个过程中,涂膜中的溶剂通过涂膜表面的扩散和挥发,逐渐降低涂膜的含溶剂量。

这个阶段的时间长度取决于涂层的厚度、湿度和温度等因素。

最后,涂膜中的水分和溶剂基本挥发完毕后,涂膜进入固化阶段。

水性聚氨酯涂料中的固化主要是通过聚合反应进行的。

在涂料干燥的过程中,涂膜中的聚酯和异氰酸酯基团发生反应,形成交联结构,从而使得涂膜具有良好的物理和机械性能。

这个过程需要相对较长的时间,通常需要几天到几周。

为了确保涂料干燥的质量和效果,需要控制干燥的湿度和温度。

过高的湿度和低温会延缓涂层的干燥速度,容易造成固化不充分和表面缺陷等问题。

而过低的湿度和高温则可能导致溶剂的挥发速度过快,使得涂膜表面形成干燥皮而内部仍然潮湿。

此外,涂料的施工方法和条件也会影响干燥的速度和效果。

一般来说,较佳的施工条件下,涂料会更快地干燥,并且形成更充分的固化反应。

总结起来,水性聚氨酯成膜的干燥过程包括水分蒸发、溶剂挥发和固化三个阶段。

不同的阶段对应着不同的时间长度和影响因素。

在涂料干燥过程中,需要合理控制湿度和温度,以及施工条件,以确保涂层的质量和性能。

水性聚氨酯涂料凭借其环保、高性能的特点,正逐渐成为涂料行业的主流产品。

聚氨酯的合成工艺

聚氨酯的合成工艺

改性水性聚氨酯涂料的合成工艺引言:随着人们环保意识的增强,人们对自身的生活环境越来越关注,传统的溶剂型聚氨酯胶粘剂有毒、易燃、异味、易造成空气污染等缺点,而水性涂料具有无毒、不易燃烧、无污染环境等优点,而水性聚氨酯树脂具有硬度高、附着力强、耐腐蚀、耐溶剂好、VOC 含量低等优点,它是以水为分散介质的二元胶体体系,符合目前化工环保的要求,因此日益受到人们的关注。

然而,一般的聚氨酯乳液固含量低,胶膜的耐水性差、光泽性较低,涂膜的综合性能较差,对水性聚氨酯乳液进行适当的改性后能更好地提高水性聚氨酯涂料的综合性能,扩大应用范围。

在各种改性方法中,最引人注目的是聚氨酯/聚丙烯酸改性(PUA) 复合乳液的研究。

PUA 改性树脂将两种材料的最佳性能融合于一体,可制备出高固含量的水性树脂,降低加工能耗,提高生产率,其胶膜柔软、耐磨、耐湿擦、耐水解性能优异。

PUA 的研制方法有共混复合、共聚复合、核-壳乳液聚合法和PUA 互穿网络乳液聚合法4 种。

其中用环氧树脂E-44 和甲基丙烯酸甲酯(MMA)复合改性水性聚氨酯,丙烯酸羟乙酯(HEA)与MMA 发生共聚反应.制得以丙烯酸酯为核,聚氨酯为壳,HEA 为核壳之间桥连的核壳交联型PUA 复合乳液。

这种复合乳液集中了聚氨酯的耐低温、柔软性好、附着力强,丙烯酸酯的耐水和耐候性好,环氧树脂的高模量、高强度、耐化学性好等许多优点。

实验研究结果表明:随着环氧树脂E-44 和MMA 添加量增大,胶膜硬度、拉伸强度和耐水性逐渐提高,胶膜断裂伸长率和乳液的稳定性则随着降低,当环氧E-44 含量为4%,MMA含量为20%~30%时综合性能较好。

改性后的聚氨酯在下几种用途时有杰出的综合效果:水性聚氨酯木器涂料,水性聚氨酯织物涂料,建筑防水涂料,水性聚氨酯防腐涂料,水性聚氨酯汽车涂料,功能性水性聚氨酯涂料。

共聚乳液的制备方法主要有以下几种:(1) 聚氨酯乳液和丙烯酸酯乳液共混,外加交联剂,形成聚氨酯-丙烯酸酯共混复合乳液;(2) 先合成聚氨酯聚合物乳液,以此为种子乳液再进行丙烯酸酯乳液聚合,形成具有核-壳结构的聚氨酯丙烯酸酯复合乳液;(3) 2种乳液以分子线度互相渗透,然后进行反应,形成高分子互穿网络的聚氨酯丙烯酸酯复合乳液;(4) 合成带C═C双键的不饱和氨基甲酸酯单体,然后将该大单体和其它丙烯酸酯单体进行乳液共聚,得到聚氨酯丙烯酸酯共聚乳。

水性聚氨酯资料(科天化工)

水性聚氨酯资料(科天化工)

四、水性聚氨酯性能表述
6. 耐水性
物理性吸水(聚醚型)和化学水解(聚酯型); 测试方法 :浸润法和液滴法
水性聚氨酯特点:存在亲水基团:采用改性、交联 或减少亲水基团含量的方法。
四、水性聚氨酯性能表述
7. 表面性能
表面张力; 水接触角 ;
亲水性和表面粗糙度是最主要的因素。
四、水性聚氨酯性能表述
七、水性聚氨酯应用
3. 织物整理
防水透湿涂层剂 羊毛织物防缩整理剂 抗静电整理 抗起毛起球整理 免烫整理剂 涂料印花
七、水性聚氨酯应用
4. 涂料
在国外水性涂料研究中,水性聚氨酯涂料就占了主导 地位 在水性聚氨酯涂料应用方面的技术研究应集中于以下 几方面:
1. 2. 3. 4. 5. 降低树脂的内聚强度 复合改性 加强对高固含量和粉末状水分散型聚氨酯的研究 水性紫外光聚氨酯涂料 利用可再生资源如植物油、松香及废弃塑料制备多元醇
七、水性聚氨酯应用
5.玻纤浸润剂
聚氨酯乳液含有极性很强的氨酯键,对玻纤黏结 集束性好,分子中软段和硬段相结合,蓦地弹性特别 好,对玻纤的保护作用优于其他品种的成膜剂 国产较少
七、水性聚氨酯应用
6. 鞋化用树脂
PUD应用与鞋化材料有两个用途:填充和表面光亮装 饰。 目前国内用量较大,仅次于皮革用树脂,但是产品多 为外来产品
水性聚氨酯
合肥市科天化工有限公司
董事长:戴家兵
一、聚氨酯概述
聚氨酯
1. 结构
O O C NH
2. 原料丰富,成品形态各样,被誉为“可剪裁性” 聚 合物 3. 应用广泛 涂料、胶黏剂、弹性体… 4. 溶剂性PU的VOC高,污染大,水性化是趋势
一、聚氨酯概述

水性聚氨酯膜(WPU)

水性聚氨酯膜(WPU)

水性聚氨酯薄膜一、透气膜膜性材料在现代人类社会活动中占有举足轻重的地位。

我们常见的膜材:聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、尼龙(PA)、聚酯( PET)等,除了一些传统的性能如轻薄、柔软、透明或着色、阻隔、防护等功能可以满足人们日益增长的需求外,一些新的功能性膜材正在改变人们的生活。

具有透气功能的膜性材料是其中重要的增长极。

目前具有透气功能的材料有:1.微孔透气膜微孔型透气薄膜的结构是靠牵伸两种不相容组分如在聚合物中加入无机微粒而形成的。

其结构中存在很多像毛细管一样的微孔。

这些微孔构成了允许气体通过的通道,但由于外界的液体液滴的直径大于微孔的直径所以不能通过。

这类膜材的代表有PE透气膜:此种透气膜以聚烯烃树脂为载体,加入微细特殊填充料(如CaCO3)后用流延冷辊成型法挤出而成,经纵向拉伸处理后,具有独特的微孔结构。

这些以高密度分布在薄膜表面的特殊结构微孔,使薄膜既能阻隔液体水的渗漏,又能让水蒸汽等气体分子通过。

该薄膜的原材料主要由基本树脂(LLDPE+LDPE、HDPE、EVA或PP)和无机填充物(CaCO3含量在45%~50%之间)组成。

在湿度90%、37℃的条件下测量,水蒸气透气率(WVTR)可达到500~5000g/m2(24h),耐水压(60~200cm水柱)。

在通常情况下,该薄膜的温度比非透气性薄膜低1.0~1.5℃,手感柔软(与自然的棉制品相似),吸附力强。

图1 微孔透气膜及微孔透气膜电镜图2.分子透气膜分子薄膜是致密的无微孔薄膜,由简单的挤出吹膜或其他的工艺技术生产,然后贴附到织物上的。

水气在分子薄膜上的渗透过程可称为“主动扩散”过程。

这与气球中的氦气渗出的过程类似。

渗透物附着在高浓度的一边,利用存在的压力差扩散渗透到薄膜的另一边。

对于分子薄膜,聚合物的化学结构和薄膜的厚度是决定渗透力的主要因素这类膜材的代表有PU透气膜:又称聚氨酯透气膜,主要采用挤出、压延和吹塑等工艺来制备,由于聚氨酯分子结构的特点,人们可以通过调节聚氨酯嵌段成分比例改变其弹性、硬度和亲水性。

水性聚氨酯工业合成工艺流程

水性聚氨酯工业合成工艺流程

水性聚氨酯工业合成工艺流程英文回答:Waterborne polyurethane (WPU) is a type of polyurethane that is dispersed in water instead of being dissolved in organic solvents. The industrial synthesis process of WPU involves several steps.1. Prepolymer Preparation: The first step is the preparation of the prepolymer. This involves the reaction of a polyol with an excess of diisocyanate. The polyol can be a polyester or a polyether, and the diisocyanate is typically MDI (methylene diphenyl diisocyanate) or TDI (toluene diisocyanate). The reaction between the polyol and diisocyanate forms a prepolymer with isocyanate groups.2. Chain Extender Addition: In this step, a chain extender is added to the prepolymer. The chain extender is typically a short-chain diol, such as 1,4-butanediol or ethylene glycol. The addition of the chain extender reactswith the isocyanate groups in the prepolymer, resulting in the formation of urethane linkages. This step helps to increase the molecular weight and improve the mechanical properties of the WPU.3. Emulsification: After the chain extender addition, the prepolymer is emulsified in water to form a stable dispersion. This is typically achieved by using asurfactant or an emulsifier. The emulsification process helps to disperse the WPU particles in water and stabilize the dispersion.4. Neutralization and Crosslinking: The next step involves neutralization and crosslinking of the WPU dispersion. This is done by adding a neutralizing agent, such as ammonia or amines, to the dispersion. The neutralizing agent reacts with the remaining isocyanate groups, resulting in the formation of urea linkages. This step helps to improve the water resistance and film-forming properties of the WPU.5. Film Formation: The final step is the film formationprocess. The WPU dispersion is applied onto a substrate, such as a metal or a polymer, and the water is evaporated. As the water evaporates, the WPU particles come into close contact and coalesce to form a continuous film. This film can then be further cured or dried to achieve the desired properties.水性聚氨酯(WPU)是一种以水为分散介质而不是有机溶剂的聚氨酯。

水性聚氨酯

水性聚氨酯

水性聚氨酯胶粘剂概述学号:1001130713姓名:李奇摘要: 随着我国环保法规的日趋完善和人们环保意识的不断深化,环保型胶粘剂将成为未来胶粘剂市场的主流。

水性聚氨酯胶粘剂作为一类高性能的水性胶粘剂在很多场合已经能够逐步代替溶剂型胶粘剂。

本文介绍了水性聚氨酯胶粘剂的制备方法、性能及分类、改性方法和主要应用。

关键词:水性聚氨酯胶粘剂;制备;改性;应用一、前言随着经济和科学的发展,工业、农业、交通、医疗、国防和人们日常生活中都离不开胶粘剂。

我国胶粘剂工业起步于20世纪50年代末,进入90年代后,胶粘剂工业有了突飞猛进的发展,胶粘剂已成为一类重要的精细化工产品。

聚氨酯胶粘剂因其主体树脂中含有大量极性基团和活性反应基团,可对多种基材有良好的粘接性;其合成原料和助剂种类繁多,所制得的树脂组成、结构和胶粘剂配方变化范围大,相应地其性能变化范围也大,胶膜可从热塑性到热固性,从柔软的弹性体到坚硬的塑料,能满足不同基材粘接和使用条件的要求。

特别是聚氨酯胶粘剂还有一些特殊的优点,如极好的耐寒性、耐油性、耐磨性、韧性等,因此国内外发展很快,已大量应用于制鞋、复合包装、织物复合、人造板、木材加工、建筑、汽车、航空、航天以及广泛的通用粘接。

目前聚氨酯胶粘剂仍以溶剂型为主,有机溶剂易燃易爆、易挥发、气味大、使用时造成空气污染,具有一定的毒性。

所以,聚氨酯胶粘剂从溶剂型向水性化转变是世界各国共同努力的方向。

水性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于水或分散于水中而形成的胶粘剂。

水性聚氨酯以水为基本介质,不含有机溶剂,是环境友好型产品。

由于其无毒、不易燃烧、不污染环境、节能、安全可靠、易操作和改性等优点,使它在织物、皮革涂饰、木材加工、建筑、造纸等行业得到广泛应用,并逐步代替了溶剂型聚氨酯。

二、水性聚氨酯胶粘剂的制备方法1、强制乳化法强制乳化法因在聚氨酯分子链中完全不引入或只引入少量不足以自乳化的亲水性链段或基团,因此需在反应体系中加入乳化剂和保护胶体,并采用高剪切搅拌混合装置方可制得产品。

水性双组分聚氨酯涂料的研究进展

水性双组分聚氨酯涂料的研究进展

水性双组分聚氨酯涂料的研究进展摘要:综述了水性双组分聚氨酯涂料的组成、性能和应用研究新进展。

关键词:水性聚氨酯涂料;活化期;双组分;应用双组分聚氨酯涂料具有优良的机械性能(涂膜硬度高、附着力强、耐磨性高等),良好的耐化学品性、耐候性和低温成膜性能,广泛应用于工业防护、木器家具和汽车涂饰等方面。

随着各国环保法规的健全和人们环保意识的增强,传统溶剂型聚氨酯涂料中的挥发性有机化合物(VOC)的排放量受到愈来愈严格的限制。

开发低污染、高性能、多功能的环保型水性涂料成为涂料技术发展的主要方向。

水性双组分聚氨酯涂料将溶剂型双组分聚氨酯涂料的高性能和水性涂料的低VOC排放相结合,成为涂料工业研究的热点。

水性双组分聚氨酯涂料由含羟基的水性多元醇和含NCO基的固化剂组成。

多元醇组分和固化剂组分各有独特的特性。

本文综述了水性聚氨酯涂料的新进展。

1 水性多元醇体系双组分水性聚氨酯涂料配方是单独的多元醇与异氰酸酯基团的分散50。

涂膜后水分蒸发和组件的形式反应交联聚合物网络。

虽然2K水性聚氨酯涂料,应该从理论上讲,从溶剂型2K 系统,涂料有55相匹配的属性,在实践中,缺乏足够的耐水性,光泽度,耐候性和硬度。

水性2K系统的成功,到现在为止,依赖于一些重要的和经常笨拙制定曲折。

例如,多元醇的需要,这就需要两个60羟基官能聚氨酯形成反应和水分散性的基团,通常是不市售。

丙烯酸酯聚合物与酸和羟基功能的方法之一(美国专利号5075370所示),是由(65自由基聚合)共聚丙烯酸单体和羟丙烯酸酯单体(如羟乙基丙烯酸或甲基丙烯酸羟乙酯)。

不幸的是,羟烷基丙烯酸酯是相当昂贵的。

此外,也很难使羟丙烯酸酯聚合物都高的羟基官能度和分子量足够低,低VOC,可交联的涂料系统价值。

其结果是涂层的物理性质,化学性质比本来是可取的较低水平。

最近开发的含羟基丙烯酸聚合物烯丙基醇烷氧基烯丙基醇(见,例如,美国专利号5525,693)克服使用羟丙烯酸单体的一些限制。

涂膜干燥的过程及对环境条件的要求

涂膜干燥的过程及对环境条件的要求

涂膜干燥的过程及对环境条件的要求涂膜的干燥过程对涂料涂装质量有重要影响,明白涂膜干燥机理及涂膜干燥对环境条件的要求,对于做好涂装工程有着至关重要的作用,涂膜干燥的过程及对环境条件的要求如下。

一、涂膜干燥的基本过程涂料只有通过涂装,并干燥成膜,才能达到被使用的目的。

湿涂膜的干燥,也称固化。

液态的涂料涂覆在被涂物件上形成的是“湿涂膜”,要经过一定时间的干燥或固化过程才能形成所需要的固体的连续的涂膜。

涂膜干燥是涂料施工的三个主要内容之一,“湿涂膜”只有经过正确的干燥过程,才能得到预期理想的涂膜,完成涂料施工的整个工作要求。

涂膜干燥除了影响涂料施工的效果以外,由于它往往耗用时间很长,因而,对涂料施工的效率等也有很大影响。

涂膜干燥的方式主要由涂料的成膜机理所确定。

不同形态所组成的涂料各有其成膜机理,由涂料组成中的成膜物质的品种和性质所决定,根据成膜物质的性质分为转化型涂料和非转化型涂料两类。

通常见到的双组分涂料都是转化型涂料,单组分涂料大多效是非转化型涂料,但也有少量单组分涂料是转化型涂料,例如醇酸涂料和油脂类涂料。

因此,涂布于被涂物件表面的湿涂膜也分为液态的非转化型涂料涂膜和转化型涂料涂膜两类。

非转化型涂料涂膜的干燥形式通常有挥发干燥和凝聚干燥两种形式,通常都是单组分涂料。

挥发干燥依靠涂膜中溶剂或分散介质在常温下挥发而成为固体涂膜。

凝聚干燥主要是乳胶漆,当其中的水分挥发后,聚合物微粒互相凝聚而成膜。

转化型涂料涂膜按涂料的组成分为两类:一类是不含挥发性溶剂的无溶剂油脂涂料和树脂涂料;另一类是含挥发性溶剂或分散介质的涂料。

它们通过化学反应而干燥成膜,通称化学性干燥。

对后一类或称之为物理化学混合型干燥,依据现有涂料品种的成膜原理,可分为氧化聚合、引发剂引发聚合和氢转移聚合形式三种。

(1)氧化聚合形式含有干性油的涂料的湿膜依靠空气中的氧化作用而聚合成固体的干膜。

不含溶剂的油脂涂料是氧化聚合干燥成膜的典型品种。

后来发展的含有有机溶剂的油脂涂料,以及含有干性油的天然树脂涂料(不包括大漆)、酚醛树脂涂料、醇酸树脂涂料、环氧酯涂料等品种,都是在进行溶剂挥发同时依靠氧化聚合成膜的。

PUD水性聚氨酯材料简介

PUD水性聚氨酯材料简介

PUD⽔性聚氨酯材料简介PUD⽔性聚氨酯材料简介⽔性聚氨酯胶粘剂是指聚氨酯溶于⽔或分散于⽔中⽽形成的胶粘剂,有⼈也称⽔性聚氨酯为⽔系聚氨酯或⽔基聚氨酯。

依其外观和粒径,将⽔性聚氨酯分为三类:聚氨酯⽔溶液(粒径<0.001um,外观透明)、聚氨酯分散液(粒径0.001-0.1 um,外观半透明)、聚氨酯乳液(粒径>0.1 ,外观⽩浊)。

但习惯上后两类在有关⽂献资料中⼜统称为聚氨酯乳液或聚氨酯分散液,区分并不严格。

⽔性聚氨酯以⽔为基本介质,具有不燃、⽓味⼩、不污染环境、节能、操作加⼯⽅便等优点,已受到⼈们的重视。

实际应⽤中,⽔性聚氨酯以聚氨酯乳液或分散液居多,⽔溶液少。

由于聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好以及耐低温、柔韧性好、粘接强度⼤等优点,⽤途越来越⼴。

⽬前聚氨酯胶粘剂以溶剂型为主。

有机溶剂易燃易爆、易挥发、⽓味⼤、使⽤时造成空⽓污染,具有或多或少的毒性。

近10多年来,保护地球环境舆论压⼒与⽇俱增,⼀些发达国家制订了消防法规及溶剂法规,这些因素促使世界各国聚氨酯材料研究⼈员花费相当⼤的精⼒进⾏⽔性聚氨酯胶粘剂的开发。

聚氨酯从30年代开始发展,⽽在50年代就有少量⽔性聚氨酯的研究,如1953年Du Pont公司的研究⼈员将端异氰酸酯基团聚氨酯预聚体的甲苯溶液分散于⽔,⽤⼆元胺扩链,合成了聚氨酯乳液。

当时,聚氨酯材料科学刚刚起步,⽔性聚氨酯还未受到重视,到了六、七⼗年代,对⽔性聚氨酯的研究开发才开始迅速发展,1967年⾸次出现于美国市场,1972年已能⼤批量⽣产。

70-80年代,美、德、⽇等国的⼀些⽔性聚氨酯产品已从试制阶段发展为实际⽣产和应⽤。

⽔性聚氨酯胶粘剂的性能特点与溶剂型聚氨酯胶粘剂相⽐,⽔性聚氨酯胶粘剂除了上述的⽆溶剂臭味、⽆污染等优点外,还具有下述特点。

(1)⼤多数⽔性聚氨酯胶粘剂中不含NCO基团,因⽽主要是靠分⼦内极性基团产⽣内聚⼒和粘附⼒进⾏固化。

⽽溶剂型或⽆溶剂单组分及双组分聚氨酯胶粘剂可充分利⽤NCO的反应、在粘接固化过程中增强粘接性能。

PPS基磺酸型水性聚氨酯的合成及其性能

PPS基磺酸型水性聚氨酯的合成及其性能

PPS基磺酸型水性聚氨酯的合成及其性能探讨了氨基磺酸钠(PPS)基水性聚氨酯对催化剂的选择性,并合成了一系列稳定的高固含磺酸型水性聚氨酯(WPU)。

乳液稳定性测试表明,1,8-二氮杂二环-7-十一烯(DBU)对聚氨酯的合成具有较好的催化作用,得到的乳液稳定性较好,DBU含量在0.15%时,胶膜的力学强度最优;FT-IR表征了磺酸型水性聚氨酯的结构;力学性能、DSC、TG测试表明,随着PPS含量的增加,胶膜的拉伸强度呈先增加后减小的趋势,当PPS含量在4.7%时,力学性能最优,达到42.13 MPa,断裂伸长率为404.57%,耐热性最优。

标签:氨基磺酸钠(PPS);1,8-二氮杂二环-7-十一烯(DBU);水性;聚氨酯水性聚氨酯(WPU)因其优异的性能而被广泛应用于涂料、纺织、胶粘剂行业[1~3]。

目前阴离子WPU是以二羟甲基丙酸(DMPA)为亲水扩链剂,与羧酸型WPU相比,磺酸型WPU不仅固含量高、稳定性好,还具有粘接效果高、耐热性优异等特点[4]。

一般通过引入磺酸钠的方法来制备磺酸型WPU,含有磺酸基团的扩链剂有氨基磺酸盐如乙二氨基磺酸钠(AAS)[5~7]、N-(2-氨乙基)-2-氨基乙磺酸钠[8],羟基磺酸盐如1,4-二羟基丁烷-2-磺酸钠[9]、N,N-(2-羟乙基)-2-氨基乙磺酸钠(BES-Na)[10]、2,2-二羟甲基丁酸-3’-磺酸钠-丙酯[11],以及大分子羟基磺酸型聚醚二元醇[12]和磺酸型聚酯二元醇[13,14],等等。

但是,氨基磺酸盐多数是50%的水溶液,使用时水对反应体系影响较大,并且体系黏度大,丙酮用量多;小分子羟基磺酸钠的反应性较差,而大分子羟基磺酸钠存在于聚氨酯的软段中,合成高结晶性聚氨酯难度较大。

本文使用一种新型氨基磺酸钠(PPS),分子式如下:具有水分含量少(10%),丙酮用量少的优点。

研究了不同的催化体系对PPS 基水性聚氨酯合成的影响,选择了最佳的种类和含量,在此基础上,研究了PPS 含量对水性聚氨酯乳液以及胶膜性能的影响,随着PPS含量的增加,胶膜的力学性能和耐热性均有提高。

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水性聚氨酯分散体干燥过程文章出处:原创网责任编辑:小莉作者:小莉人气:1041发表时间:2014-04-15 11:39:00 终端用户很少直接使用水性聚氨酯分散体,最终被用户使用的是水性聚氨酯分散体干燥后的漆膜,涂层和被水性聚氨酯分散体粘合的材料。

水性聚氨酯分散体转化为最终被用户使用的漆膜,涂层和粘合层必须经过一个干燥成膜的过程。

单一针对水性聚氨酯分散体的干燥和成膜过程研究不多,实际上水性聚氨酯分散体的干燥与成膜过程与其他乳胶和分散体并无太多不同,只是水性聚氨酯分散体的某些特征表现得更为突出。

本文先解释一点乳胶或分散体干燥和成膜的基本理论,而后应用这些基本理论解释和论述水性聚氨酯分散体干燥和成膜的特性。

由于干燥和成膜理论涉及太多模型和复杂的理论公式推导,而这些模型和理论过于复杂,我们这些化学研究者也不需要去研究这些模型和理论,需要的只是了解这些理论的基本知识和通过公式复杂计算获得的最终结论,以及这些结论去指导和解决实践中遇到的问题。

因此本文将省略所有公式推导,简单介绍理论的数学模型和结论,重点介绍怎样用这些理论解决实践中遇到的问题。

分散体干燥理论1.1 纯水挥发水的挥发可以说是一个极为常见也极为简单的现象。

但是这类简单的现象也会涉及到复杂的理论。

关于水的挥发简单定义几个概念,首先所谓水挥发是指液体水转化为气态的过程,在这里所说的挥发是指非沸腾状态下的水挥发,是一种表面挥发,是水分子从液体水表面逃逸进入其外部空间环境的过程。

此时还可以定义挥发速度 E 这个概念,水挥发速度指水分子在单位表面,单位时间挥发进入空气的量。

我们也可采用另外一种方式定义水分挥发速度E ′。

E ′指因水挥发而造成界面下降的速度。

根据物理定义这两个概念的关系是E ′=E /ρ,而对于纯水,ρ=1,因此对于纯水,E=E ′。

水分子从液体挥发进入空气需要能量,定义单位质量水挥发进入空气需要的热量为水挥发潜热(Latent heat of vaporisation of water)。

水的挥发与其他液体如有机溶剂挥发本质是相同的,但水挥发有2个特别之处,其一是水的挥发潜热特别大,达到2 260 J/g。

相比沸点相近的有机溶剂如甲苯,其挥发潜热仅367 J/g,水的挥发潜热为甲苯的6 倍多,即水挥发需要更多的热量。

由于水的挥发潜热特别大,有人做过粗略计算,假设100 g 40%含固量的高分子分散体在绝热环境中干燥,60 g 水完全挥发,剩余40 g 涂料需要下降350℃以提供水分挥发需要的热量。

当然在现实中不可能观测到如此大幅度降温,环境可以补充水分挥发带走的热量,随着水分挥发,涂层温度略低于环境温度,环境将热量传递给涂层,最终达到一种温度平衡。

水挥发第二个特别之处在于大气环境中本身就有水蒸气的存在,已经存在一个水蒸气压,而大气环境中一般不会出现相应的溶剂蒸气压。

水的蒸气压的存在会影响水分挥发,当外界水的蒸气压达到饱和时,水的挥发甚至会停止。

对于水的挥发理论,从不同角度观察可以有不同的理论模型,如以从分子运动角度建立模型,考察水分子获得能量从水界面逃逸的过程,不同模型理论可以适合解释不同的现象。

对于我们关心的水性分散体干燥过程,更愿意采用水分挥发界面层扩散模型。

水分挥发界面层扩散模型(见图1)认为水分子挥发进入空气,其液气界面的蒸汽压达到水的饱和蒸气压,水气界面上方存在一个高度为Lb 的边界层,边界层上部水的蒸气压与大气环境水蒸气压相同,在边界层内,随着高度增加从界面的饱和蒸气压线性降低到外部环境水的蒸气压。

水的挥发速度决定于水分子扩散通过此边界层的速度。

根据边界层扩散模型,通过复杂的扩散理论可以计算出水的挥发速度,并可以通过实验数据计算出在完全静止空气中边界层厚度一般在5mm左右。

水的挥发速度与温度有关,温度越高,水分子扩散通过边界层速度越快。

水的挥发速度与水的饱和蒸气压与大气水的蒸气压差有关,水蒸气压差越大挥发速度越快,当然水的饱和蒸气压又与温度有关,提高温度可以提高水的饱和蒸气压,但环境大气中水的蒸气压不会因温度提高而提高,因此提高温度可以提高水的饱和蒸气压与环境水蒸气压差的值。

水的挥发速度还会受到空气流动的影响,空气流动可以干扰边界层厚度,微小的空气流动都可以提高水挥发速度。

有人发现实验室门的开关与否,对水的干燥速度都会产生极大的影响。

1.2 水性分散体的水分挥发早在20世纪70年代,Vanderhoff 等(1973年)采用最简单的称质量方法测定乳胶水分挥发速度。

发现乳胶水分挥发可以分为3 个阶段。

首先是一个匀速挥发阶段,而后紧跟一个减速挥发阶段,最后是一个逐步渐进到挥发速度为0的缓慢挥发阶段。

而后在20世纪80年代后期,Croll等(1986~1987)发现有些乳胶干燥只存在2个阶段,匀速阶段和慢速阶段。

Vanderhoff发现的乳胶干燥过程3阶段现象和Croll发现的2阶段现象在分散体干燥过程中都是存在的,其中关键差别是干燥过程中分散体表面是否存在“结皮”现象。

Vanderhoff发现的乳胶干燥过程3阶段现象实际上是乳胶干燥过程中出现了“结皮”现象,在乳胶干燥初期,其表面未出现“结皮”表现为一种匀速挥发,其后随着挥发进行乳胶粒子在表面浓缩堆积形成了致密薄膜,水分需要通过这层薄膜才能挥发进入空气,挥发速度下降,随着干燥的进行,表面膜越来越厚,水分挥发速度越来越低,直至“结皮”直达基材,其后干燥进入极慢速阶段,残留水分挥发。

而Croll 发现的乳胶干燥2阶段现象是乳胶干燥过程中未出现“结皮”现象,水分以接近纯水挥发速度挥发。

这种阶段直至乳胶浓缩达到临界浓度,乳胶粒子形成紧密堆积。

其后水分挥发进入慢速阶段。

1.3分散体垂直干燥现象及理论在分散体干燥过程中,由于水分仅能从其表面挥发,挥发结果一定会造成某些区域浓缩形成浓度不均现象。

乳胶干燥实验发现,乳胶干燥过程中粒子产生不均匀分布既可出现在垂直方向也可以出现在水平方向。

出现在垂直方向上的不均匀现象称为垂直干燥,而出现在水平方向上的不均匀现象称为水平干燥。

垂直干燥是乳胶干燥中必定存在的一种现象,图4是乳胶垂直干燥示意图,随着水分从表面挥发,粒子在乳胶表面会产生浓缩现象。

伴随粒子在表面浓缩,随之产生了粒子从高浓度向低浓度扩散的趋势,因此在乳胶干燥过程中出现两个竞争的时间尺度,其中一个时间尺度涉及到湿态膜厚为H 的乳胶干燥时间tevap,另一个时间尺度涉及到表面粒子扩散到基材需要的时间tdiff。

简单地说就是因水分挥发粒子在表面浓缩和粒子从浓缩表面扩散到未浓缩区域的竞争。

Peclet提出了一个所谓的Peclet 值的概念Pe,它是干燥过程中粒子从表面扩散到基底需要的时间和薄膜干燥需要的时间的比值。

当Pe>1 时,表明粒子在表面浓缩速度大于扩散速度,表面会出现“结皮”现象,产生干燥3 阶段现象。

而当Pe<1时,粒子的扩散速度大于粒子在挥发表面的浓缩速度,干燥过程一直维持基本均匀浓缩直至达到临界紧密堆积状态,干燥表现出2 阶段现象。

从扩散理论建立数学模型可以推导出:其中μ为水相黏度,R为乳胶粒子粒径,H为膜厚度,E为干燥速度,K为气态常数,T为绝对温度。

从公式可以看出,增加黏度,增加乳胶粒径,增加膜厚和加快干燥速度,都会使得Pe值提高,加重干燥过程中表面“结皮”现象。

此结论应该较好理解,黏度增加会减缓粒子从浓缩区域向其他区域扩散速度。

粒径增加会缓慢粒子扩散,厚度增加会加大粒子扩散距离,干燥速度增加会加快粒子表面浓缩速度,至于温度的影响从公式上看应该是提高温度会降低Pe 值,但需要考虑的是温度一般还会影响水分挥发速度。

如果将温度对挥发速度的影响考虑进去,温度对Pe 的影响会变得比较复杂。

在乳胶干燥中常常会出现欲速而不达现象,人为提高分散体干燥速度结果造成分散体表面结膜,最终还会使得干燥速度下降。

1.4 分散体水平干燥现象及理论在实践中常常可以观察到乳胶干燥过程中水平方向不均匀现象。

在实验室中较为常见,将分散体倒在玻璃板上,过一段时间可以发现周边已经干燥,而中心部位还是可以流动,干燥部分和未干燥部分界线分明且厚度明显差异,随着干燥进行,干燥和未干燥界线向前推进,最终与另一边推进的界线相遇,膜完全干燥。

科学家仔细观察这种现象,发现干燥和未干燥界线实际上是两条,干燥前锋(drying front)和粒子组装前锋(packing front),见图5。

科学家感兴趣的是为何会产生这种水平干燥的现象,将乳胶或高分子分散体倒在玻璃板上时,由于表面张力作用其乳胶边缘出现圆弧现象,边缘较薄,见图6。

假定分散体水分挥发只与表面积有关,也就是说不管膜厚如何,其水分挥发速度相同,此假定符合实验观察到的现象,前面谈到分散体干燥过程中3 阶段和2 阶段现象,不管是3 阶段还是2 阶段,都有一个匀速阶段,也就是说水分在此阶段水分挥发速度与分散体浓度无关,随着水分挥发其浓度增加但挥发速度不改变。

在理论上,假如乳胶表面不管浓度如何,表面完全覆盖水分,就应该有相同的挥发速度。

由于水的表面张力,乳胶表面确实存在这层水膜,即使有乳胶粒子进入表面,其乳胶粒子表面还是被水分覆盖。

假定水分挥发速度与膜厚无关,其结果是涂膜薄的地方乳胶浓度浓缩速度快于膜厚的地方。

膜边缘快速浓缩,快速浓缩的边缘和慢速浓缩的中心形成水分含量的梯度,含量差异造成水分从含水量高的中心向水分含量低的边缘迁移扩散,水分的迁移还会携带粒子,粒子在组装前锋就被阻挡而在组装前锋堆积,而水分进入组装区在此区域继续挥发。

随着粒子在组装前锋的堆积,粒子组装前锋向前推进,而水分在粒子组装区域扩散能力有限,随着粒子组装前锋的推进,干燥前锋也随之推进。

形成了这种水平干燥现象。

水平干燥现象不仅仅是在因表面张力造成边缘变薄时会产生,在涂装过程中厚薄不均时也会产生这种水平干燥现象。

垂直干燥和水平干燥是乳胶干燥时的两个侧面,两种干燥模式不是非此即彼的关系,由于水分是从乳胶表面挥发,因此垂直干燥模式是一定会产生的,至于水平干燥是在涂层存在边缘或厚薄不均时出现。

实际干燥过程中大多是同时进行两种模式的干燥。

在谈到水平干燥现象时,顺便提及一个概念,乳胶或分散体施工时的开放时间(open time or lapping time)。

工程上通常指涂层边缘开始干燥的时间。

在工程上常常要进行大面积涂装,涂装工人一般会分块施工,这就产生了一个问题,假如前期施工部分边缘出现干燥,后期施工部分和前期施工部分就会产生接缝现象,影响涂装外观,因此后续部分施工必须在前期施工部分的边缘出现干燥之前进行。

这种前期施工部分容许后期再施工的时间就是开放时间(open time)。

科学家根据水平干燥理论建立的开放时间的理论公式,定义了一个毛细压降低参数Pcap。

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