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1、第52卷 第4期 化 工 学 报 Vol.52 №42001年4月 JournalofChemicalIndustryandEngineering(China)April2001综述与专论聚合物涂膜干燥研究进展 夏正斌 涂伟萍 杨卓如 陈焕钦(华南理工大学化工所,广东广州510640)摘 要 评述了人们对于聚合物涂膜形成过程及干燥机理的认识,并以涂膜干燥过程的模拟、涂膜缺陷的形成、扩散系数的测定及估算等方
2、面的研究进展为依据,讨论了聚合物涂膜干燥过程中需要进一步研究和开发的领域.关键词 聚合物涂膜 干燥 模型 扩散系数中图分类号 TQ630 文献标识码A文章编号 0438-1157(2001)04-0283-05方空气的流速及温度、空气中的溶剂含量及可能的热源状引 言况等所控制.因此,为了提高此阶段的干燥速率,强化干物质的干燥是一个古老的话题,但对聚合物涂膜干燥燥,改善外部条件如流体力学条件是基本的手段.过程研究的报道却不多[1～4].涂膜的干燥是一复杂过程,一般认为,恒速干燥阶段物料温
3、度恒定,并等于干燥涉及化学工程、化工热力学、高分子化学和物理等学科的介质的湿球温度.但是,随着干燥技术的发展,上述似乎基本知识,对这一过程的深入了解还依赖于分析测试技术是经典的结论也发生了变化.在一些情况下,可能没有恒及计算机技术的发展.近年来,人们更专注于解决实际生速干燥阶段,全部干燥过程均为降速干燥阶段;而且在恒产中的具体干燥技术问题,如开发各种各样的干燥装置以速干燥阶段,干燥速率也不一定是恒定的,物料温度也可适应不同特性的物料及干燥要求、强化干燥过程以节约能能起变化.对于水性涂料,大部分干
4、燥发生在恒速阶段;源和提高生产率等.这些工业生产技术的实施常以经验为对于溶剂型涂料,恒速阶段很短或根本不存在.主,带有一定的盲目性,因此有必要加强对干燥基础理论随着涂膜表面溶剂的挥发,涂膜中溶剂减少的速率不的研究,深入地了解聚合物涂膜干燥的机理,建立干燥过再取决于溶剂挥发的快慢,而是取决于溶剂分子抵达涂膜程的模型并进行模拟,以预测涂膜在各种条件下的干燥特表面的快慢.这时的干燥速率由溶剂经扩散或毛细管流动性,这对涂料工业是极为重要的.本文拟评述人们在这一到达涂膜表面的速率所决定,涂膜干燥进入降速干
5、燥阶段.研究领域所取得的进展及不足,讨论聚合物涂膜干燥过程在降速干燥阶段,那些与聚合物相互作用较强的溶剂中需进一步研究和开发的领域.可能会长期滞留在膜内,久久不能释放出来.此现象不仅与溶剂-聚合物间的相互作用有关,还与溶剂分子的大小、1 涂膜干燥过程的特性形状等有关.根据干燥机理的不同,涂料可分为热塑性涂料和热固除了将干燥过程分为恒速干燥阶段和降速干燥阶段外,[5]性涂料,相应的涂膜则称为热塑性涂膜及热固性涂膜.热亦有研究者根据溶剂的去除动力学机理,将溶剂的去除塑性涂膜仅靠溶剂的挥发而干燥;热固
6、性涂膜的干燥除了过程分为4个独立的阶段:(1)自由溶剂的去除;(2)结合溶剂挥发外,还有官能团的交联反应.溶剂的去除;(3)橡胶态-玻璃态转变期间溶剂的去除;1.1 热塑性涂膜(4)玻璃态聚合物中溶剂的去除.在这些不同的阶段,涂膜聚合物涂膜的干燥曲线是反映干燥过程特性最直观和有着不同的干燥特征.最有用的结果.涂膜的典型干燥曲线显示了两个不同的、1.2 热固性涂膜与蒸发和扩散控制相联系的特性区域:恒速干燥区域及降热固性涂膜的干燥机理可认为是溶剂蒸发的物理干燥速干燥区域.和交联固化反应的化学干燥的结
7、合.物理干燥过程主要由在恒速干燥阶段,涂膜的干燥行为犹如纯溶剂一样,溶剂的种类、含量及聚合物的玻璃化转变温度(Tg)所决定;总是有溶剂保留在涂膜的表面上,干燥过程由溶剂的蒸发化学干燥依赖于一定分子量、官能度及反应性的成膜组分所控制.而溶剂的挥发速率基本上不取决于聚合物的存在,间的固化反应.而且,很多树脂在缩聚反应时释放出残余仅由外部因素如涂膜的表面积和涂膜体积的比例、漆膜上产物如水、CO2等,这些产物及溶剂都必须在干燥期间迁出涂膜,而膜的结构、复杂的流变性及物理化学性能是随2000-02-21收
8、到初稿,2000-06-05收到修改稿.着固化的进行而不断发生变化的.在涂膜的固化过程中,联系人及第一作者:夏正斌,男,32岁,博士,讲师.连续发生两个结构上的变化:©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved. 化 工 学 报 ·284·2001年4月 凝胶化玻璃化溶液的汽液平衡.多官能团组分溶胶/凝胶网络玻璃态网络实验表明,Flory-H
