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觀測干燥過程的細節--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。在某案例中,發現涂在預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,發現最終硬度與DWS測得的初始干燥速度之間存在相關聯系。

初始干燥速度與涂膜硬度有關

第二個實例給出了干燥時間與涂膜硬度之間關系的初步結果。聚氨酯涂料通常為樹脂(基料)和交聯劑或固化劑組成的雙組分涂料。產品最終性能取決于這兩種組分的比率。

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試驗中,將涂料涂在有一層底漆的鋁板上,用DWS 分析干燥過程中成膜情況。實干后(200 h),用帕索茲擺桿硬度計測量涂膜硬度。圖6顯示了不同的樹脂/交聯劑比例配制的聚氨酯涂料第一小時內的干燥動力學曲線。

樹脂濃度越高,成膜速度越快。這是情理之中的,因為樹脂為形成交聯網絡的成分,樹脂越多,形成網絡結構的速度越快。所有樣品都有一定的誘發期,期間流動系數無顯著變化。星號表示溶劑揮發階段結束、交聯開始之前的表征時間T 1。整個動力學過程超過 60 min,實干需要數天。

實干后的硬度是涂膜的一個重要性能。樣品干燥 8 d后,測量帕索茲擺桿硬度。這種方法還可以在規定的幅度范圍內測得擺桿擺動次數。

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因為較柔軟材料的摩擦力較大,所以擺桿幅度下降更快。帕索茲值越大表示樣品硬度越高。表2列出不同的樹脂-交聯劑比例時涂膜的帕索茲值。樹脂/交聯劑的比率減小,帕索茲值增大;很明顯這是因網絡結構的交聯密度越大(網眼越小)交聯網絡強度就越大。圖7顯示了測得的干燥動力學曲線與上述關系之間的關聯。將表征干燥時間T 1與帕索茲硬度值作圖。可以看出,DWS測得的初始干燥時間與8d后測得的帕索茲硬度值之間緊密相關(呈反比)。即初始干燥速度越快,最終的涂膜越柔軟。

今后,還會用其他雙組分體系(如環氧涂料)來測試這種關系。其目的是通過6次測量,獲得校準曲線。這樣,以后的DWS測量值就能自動與帕索茲硬度值快速實現關聯。有利于提高配方開發的速度,或用于評價產品存儲后變化的質量控制。

分析干燥時間的益處總結

本文闡釋了Formulaction公司“Horus”儀器采用的擴散波光譜法(DWS)的原理。DWS可快速提供關于涂料成膜的寶貴信息。本文給出了一些實例,說明如何用DWS來評估一種涂料是否適合與其他涂料一起涂裝,或來評估干燥時間與涂膜硬度之間的關系。

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