双层玻璃窗妙用无穷,为什么双层玻璃窗还能发电?
双层玻璃窗妙用无穷,为什么双层玻璃窗还能发电?
双层玻璃与一般染料不同,双层玻璃窗表面覆膜中的特制染料吸收太阳光后,分子获得能量,发射的是磷光而不是荧光。由于发射磷光的电子在激发态逗留的时间太长,它的能量可能在发射磷光前就被邻近的分子夺取,也就是说将吸收的太阳能从一个染料分子传递到另一个分子,结果这种传递最终到达了玻璃边缘的太阳能电池板上,并迅速地被电池板接收并转化成电能。这就是双层玻璃窗凭借特制染料膜采集太阳能,再传输到边缘上的太阳能电池板的机制。
玻璃窗上的特制染料膜如何传输太阳能当太阳光照射到双层玻璃窗表面时,复膜染料中的分子吸收太阳光、获得能量,分子中的电子就从低能量态的基态跃迁到高能量态的激发态。电子在激发态轻轻“跳一跳”,逗留片刻,损失小部分能量后再回到基态,剩余能量以波长大于吸收光波长的光发射出去,这种光就叫“荧光”;如果电子在激发态“跳一跳”,再反转并多逗留一会儿,在损失部分能量后回到基态,发射的光就叫“磷光”。
采用了科学家研发的一种新技术,即在双层玻璃窗的表面分别涂上吸收不同波长的特制染料膜,例如前片玻璃涂上吸收蓝光的染料膜,后片玻璃涂上吸收黄光的染料膜。这些染料膜是将至少两种涂料按照特殊比例混合制成的聚能材料,覆盖玻璃是彩色的,既很美观,又透明而不致影响采光。在玻璃边缘安装太阳能电池板,通过玻璃窗上的特制染料收集太阳能,然后将其传输到边缘的太阳能电池中并转化成电能。
这项技术利用特制的染料膜层采集太阳能,通过发射磷光和能量转移,将太阳能传送到边缘上的太阳能电池板,大大减少了光能在传输途中的损失。与普通太阳能电池相比,这项技术使每个太阳能电池收集的太阳能提高了40倍以上,最终由太阳能电池转化而来的电量也高出了约10倍。双层玻璃窗就像是“变身”为一台高效的太阳能发电机了
涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面,并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜,通常是以树脂、或油、或乳液为主,添加或不添加颜料、填料,添加相应助剂,用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。涂料一般由四种基本成分:成膜物质(树脂)、颜料(包括体质颜料)、溶剂和添加剂。
根据涂料中使用的主要成膜物质可将涂料分为油性涂料、纤维涂料、合成涂料和无机涂料;按涂料或漆膜性状可分溶液、乳胶、溶胶、粉末、有光、消光和多彩美术涂料等。它起到保护、装饰、标志及其他特殊作用(如电绝缘、防污、减阻、隔热、耐辐射、导电、导磁等等)。因此,在工农业、国防、科研和人民生活中得到越来越广泛的应用。
首先是保护功能
防腐、防水、防油、耐化学品、耐光、耐温等。物件暴露在大气之中,受到氧气、水分等的侵蚀,造成金属锈蚀、木材腐朽、水泥风化等破坏现象。在物件表面涂以涂料,形成一层保护膜,能够阻止或延迟这些破坏现象的发生和发展,使各种材料的使用寿命延长。所以,保护作用是涂料的一个主要作用。
其次是装饰功能
颜色、光泽、图案和平整性等。不同材质的物件涂上涂料,可得到五光十色、绚丽多彩的外观,起到美化人类生活环境的作用,对人类的物质生活和精神生活做出不容忽视的贡献。
然后是其他功能
标记、防污、绝缘等。对现代涂料而言,这种作用与前两种作用比较越来越显示其重要性。现代的一些涂料品种能提供多种不同的特殊功能,如:电绝缘、导电、屏蔽电磁波、防静电产生等作用防霉、杀菌、杀虫、防海洋生物粘附等生物化学方面的作用耐高温、保温、示温和温度标记、防止延燃、烧蚀隔热等热能方面的作用反射光、发光、吸收和反射红外线、吸收太阳能、屏蔽射线、标志颜色等光学性能方面的作用防滑、自润滑、防碎裂飞溅等机械性能方面的作用还有防噪声、减振、卫生消毒、防结露、防结冰等各种不同作用等。
聚偏氟乙烯PVDF树脂是一种半晶态铁电聚合物, 聚偏氟乙烯PVDF各种晶体布局的生成取决于加工条件,在肯定条件如拉伸、极化、浇注等处置方法下,这些晶相之间可以彼此转变。聚偏氟乙烯PVDF由液态缓慢冷却或由溶液流延构成薄膜时。始末拉伸、电极化后构成的日相聚偏氟乙烯PVDF显示出强的压电、热释电性质。
聚偏氟乙烯PVDF具有较宽的工作温度规划,其体电阻高、质量轻、和婉性好,且机械强度高、频响宽。聚偏氟乙烯PVDF树脂首要是指偏氟乙烯均聚物或许偏氟乙烯与其他少量含氟乙烯基单体的共聚物聚偏氟乙烯PVDFF树脂兼具氟树脂和通用树脂的特性,除具有出色的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐射线辐射功用外。
PVDF聚偏氟乙烯树脂原材料用途:用于压制化工机械零件、密封材料、电绝缘及防腐涂层等。
聚偏氟乙烯PVDF主要集中应用在石油化工、电子电气和氟碳涂料三大领域,由于聚偏氟乙烯PVDF良好的耐化学性、加工性及抗疲劳和蠕变性,是石油化工设备流体处理系统整体或者衬里的泵、阀门、管道、管路配件、储槽和热交换器的最佳材料之一。其良好的化学稳定性、电绝缘性能,使制作的设备能满足TOCS以及阻燃要求,被广泛应用于半导体工业上高纯化学品的贮存和输送,近年来采用PVDF树脂制作的多孔膜、凝胶、隔膜等,在锂二次电池中应用,目前该用途成为PVDF需求增长最快的市场之一。
聚偏氟乙烯PVDF是氟碳涂料最主要原料之一,以其为原料制备的氟碳涂料已经发展到第六代,由于聚偏氟乙烯PVDF树脂具有超强的耐候性,可在户外长期使用,无需保养,该类涂料被广泛应用于发电站、机场、高速公路、高层建筑等目前在我国以偏氟乙烯为含氟单体和其他含氟单体共聚的涂料用常温固化型氟碳树脂尚未出现,在这方面具有巨大的发展空间。
另外PVDF树脂还可以与其他树脂共混改性,如聚偏氟乙烯PVDF与abs树脂共混得到复合材料,已经广泛应用于建筑、汽车装饰、家电外壳等。
涂料的分类方法很多,通常有以下几种分类方法:
按产品的形态来分,可分为:液态涂料、粉末型涂料、高固体分涂料。
按涂料使用分散介质:溶剂型涂料;水性涂料(乳液型涂料、水溶性涂料)。
按用途可分为建筑涂料、罐头涂料、汽车涂料、飞机涂料、家电涂料、木器涂料、桥梁涂料、塑料涂料、纸张涂料、船舶涂料、风力发电涂料、核电涂料、管道涂料、钢结构涂料、橡胶涂料、航空涂料等。
按其性能来分,可分为:防腐蚀涂料、防锈涂料、绝缘涂料、耐高温涂料、耐老化涂料、耐酸碱涂料、耐化学介质涂料。
按是否有颜色,可分为:清漆、色漆。
按其施工工序来分,可分为:封闭漆、腻子、底漆、二道底漆、面漆、罩光漆。
按施工方法可分为刷涂涂料、喷涂涂料、辊涂涂料、浸涂涂料、电泳涂料等。
按功能可分为不粘涂料、铁氟龙涂料、装饰涂料、防腐涂料、导电涂料、防锈涂料、耐高温涂料、示温涂料、隔热涂料、防火涂料、防水涂料等。
家用油漆可分为内墙涂料、外墙涂料、木器漆、金属用漆、地坪漆。
按漆膜性能分(防腐漆、绝缘漆、导电漆、耐热漆……)
按成膜物质分(天然树脂类漆、酚醛类漆、醇酸类漆、氨基类漆、硝基类漆、环氧类漆、氯化橡胶类漆、丙烯酸类漆、聚氨酯类漆、有机硅树脂类漆、氟碳树脂类漆、聚硅氧烷类漆、乙烯树脂类漆……)
按基料的种类分类:可分为有机涂料、无机涂料、有机—无机复合涂料。有机涂料由于其使用的溶剂不同,又分为有机溶剂型涂料和有机水性(包括水乳型和水溶型)涂料两类。生活中常见的涂料一般都是有机涂料。无机涂料指的是用无机高分子材料为基料所生产的涂料,包括水溶性硅酸盐系、硅溶胶系、有机硅及无机聚合物系。有机—无机复合涂料有两种复合形式,一种是涂料在生产时采用有机材料和无机材料共同作为基料,形成复合涂料;另一种是有机涂料和无机涂料在装饰施工时相互结合。
按装饰效果分类:可分为:1.表面平整光滑的平面涂料(俗称平涂),这是最为常见的一种施工方式;2.表面呈砂粒状装饰效果的砂壁状涂料,如真石漆;3.形成凹凸花纹立体装饰效果的复层涂料,如浮雕。
按在建筑物上的使用部位分类:分为内墙涂料、外墙涂料、地面涂料、门窗涂料和顶棚涂料。
按使用功能分类:可分为普通涂料和特种功能性建筑涂料(如防火涂料、防水涂料、防霉涂料、道路标线涂料等)。
按照使用颜色效果分类:如金属漆,本色漆(或者叫作:实色漆),透明清漆等。
企业生产设备常因腐蚀、磨损、老化、意外事故等原因致使设备装置发生故障、损坏、泄露,影响企业的正常生产。为此各个企业都在积极寻求快捷、高效、可靠的修复技术和方案以提高生产效率,降低经营成本。高分子修复材料和技术应运而生。使用这种技术和方法进行修补和修复是一种非常理想的选择。许多工业发达国家已广泛应用这一修复技术,并取得了显著的经济效益。
美国贝尔佐纳公司(Belzona Inc.)于1952年在英国成立。其产品首先用于修复受腐蚀的化工设备,之后相继在电力、造纸、船舶、食品、建筑、石油、水处理、机械、军事等行业得到广泛应用。目前已开发的高分子修复材料共有八个系列,五十多种产品;适用于修复金属、混凝土、木材、橡胶、陶瓷等多种物质。用户可根据设备不同的运行温度、压力、设备材质、化学介质、停机时间、现场环境等因素,灵活的选用不同的贝尔佐纳产品。
“工业上的医生”是对贝尔佐纳公司及其产品的最佳形容,也是贝尔佐纳公司半个世纪来技术和服务的结晶。
二、产品系列及性能介绍:
1000系列:贝尔佐纳高分子金属
2000系列:贝尔佐纳高分子橡胶
3000系列:贝尔佐纳高分子薄膜
4000系列:贝尔佐纳高分子石英
5000系列:贝尔佐纳保护涂层
6000系列:贝尔佐纳钢结构保护涂层
8000系列:贝尔佐纳可塑木材
9000系列:贝尔佐纳附属产品
三、使用方法:
1、修复表面处理:
1)水泥表面:除掉任何油漆、焦油和其他涂层:新建的混凝土至少要固化28天。混凝土的水平表面和新建混凝土存在浮浆层必须用机械方法去除;然后通过喷砂、打磨或其他方法清楚金属表面的锈斑和油漆,使其粗糙,露出明亮金属本色。
2)金属表面:
a)采用喷砂、电砂轮或粗砂纸除去修补表面油污、锈斑及蜡质;
b)用刷子清除表面上松动杂质,保证基体表面彻底干燥;
c) 使用贝尔佐纳清洗剂对修补表面进行彻底清洗;
2、产品混合:根据设备不同的运行温度、压力、设备材质、化学介质、停机时间、现场环境等因素,选用不同的贝尔佐纳产品。根据所选择的产品在适宜温度下将基料与固化剂按产品使用规定的比例混合,使混合后的材料颜色均匀一致。
3、施工:根据所选择的产品和现场环境使用不同的涂抹工具对设备进行涂
层,为了达到应用最佳效果,应注意以下事项:
1)下雨,下雪,下雾请勿施工;
2)金属表面潮湿或有可能产生凝结请勿施工;
3)根据现场环境(温度、湿度、压力等),选择适宜的施工方法;
4)涂抹要均匀,彻底,以保证涂层质量 ;
5)在操作时限内完成施涂工作;
四、检查:
1、在施用没单位用量的材料后,立即检查是否有气泡、穿孔或疏漏的地方。如果有立即涂抹补上;
2、一旦完成施工和涂层变硬后,彻底检查一遍以确保无气泡穿孔和疏漏或机械损伤;
3、当用湿海绵法检测涂层质量时,湿海绵应当在表面上多次往复测试以保证基体表面完全湿润。
4、可使用电火花测试方法确定涂层的均匀程度。
五、固化:
涂层固化时间与涂层表面温度成正比,涂层表面温度越高,固化时间越短,相反则越长;根据使用的贝尔佐纳产品及设备运行环境选择适宜的固化方式、温度及时间对涂层进行固化,以保证达到设备安全运行的技术要求。
新中国成立60年来,伴随着国民经济各行业的发展,作为其配套的涂料工业从一个极不引人注目的小行业逐步发展成为国民经济各领域必不可少的重要行业。经过几代人的顽强拼搏、开拓进取,我国已成为世界第二大涂料生产国和消费国,进入到世界涂料行业发展的主流。
涂料一般由四种基本成分:成膜物质(树脂、乳液)、颜料(包括体质颜料)、溶剂和添加剂(助剂)。
1、成膜物质是涂膜的主要成分,包括油脂、油脂加工产品、纤维素衍生物、天然树脂、合成树脂和合成乳液。成膜物质还包括部分不挥发的活性稀释剂,它是使涂料牢固附着于被涂物面上形成连续薄膜的主要物质,是构成涂料的基础,决定着涂料的基本特性。
2、助剂如消泡剂,流平剂等,还有一些特殊的功能助剂,如底材润湿剂等。这些助剂一般不能成膜并且添加量少,但对基料形成涂膜的过程与耐久性起着相当重要的作用。
3、颜料一般分两种,一种为着色颜料,常见的钛白粉,铬黄等,还有种为体质颜料,也就是常说的填料,如碳酸钙,滑石粉。
4、溶剂包括烃类。溶剂(矿物油精、煤油、汽油、苯、甲苯、二甲苯等)、醇类、醚类、酮类和酯类物质。溶剂和水的主要作用在于使成膜基料分散而形成黏稠液体。它有助于施工和改善涂膜的某些性能。
根据涂料中使用的主要成膜物质可将涂料分为油性涂料、纤维涂料、合成涂料和无机涂料按涂料或漆膜性状可分溶液、乳胶、溶胶、粉末、有光、消光和多彩美术涂料等。
各类涂料的优缺点及用途
油脂涂料以植物油
(如桐油、亚麻油、梓油、豆油和蓖麻油等)和动物油(如鱼油等)为成膜物的涂料产品,主要有清油厚漆、油性调和漆和油性防锈漆四大类。需加催干剂,空气干燥具有一定的耐候性,单组分,施工方便,涂刷性能好,渗透性好,价格低廉干燥缓慢,漆膜软,不能打磨抛光,不耐酸碱溶剂和水,浸水膨胀属低级涂料,可对质量要求不高的建筑物、木材、砖石、钢铁等表面的单独涂饰或作打底涂料
天然树脂涂料以植物油和天然树脂
(主要是松香衍生物、虫胶、大漆等)经熬练后制得的漆料,再加入溶剂、催干剂和颜填料配制成的涂料产品。有清漆、磁漆、底漆和腻子等四大类。可自干或低温烘干某些(如大漆)具有特殊的耐久性、保光性、耐磨性、耐腐蚀性。干燥快,短油的坚硬易打磨,长油的柔韧性好。单组分,施工方便,价格低廉短油树脂耐候性差,长油树脂不能打磨抛光,耐久性差。大漆施工操作复杂,毒性大。处大漆外,其他品种耐腐蚀性能不佳广泛用于低档木器家具,一般建筑,金属制品的涂装
酚醛树脂涂料以酚醛树脂为主要成膜物质的涂料
常分为:醇溶性、油溶性、松香该性、丁醇改性、水溶性酚醛树脂等五大类。可自干或烘干干燥性好,耐磨性好,耐磨、涂膜坚硬光亮,耐水,耐化学腐蚀性好,有一定的绝缘能力,单组分,施工方便涂膜硬脆,颜色易泛黄变深,故很少制白漆,耐候性差广泛用于涂装木器家具、建筑、机械、电机、船舶和化工防腐蚀等
沥青涂料以各种沥青为主要成膜物质的涂料
常分为:纯沥青、沥青树脂、沥青油脂涂料等四大类。可自干或烘干。天然沥青、石油沥青,属脂肪烃 类,耐候性能好煤焦沥青属芳香烃类,耐腐蚀性能好抗水、耐潮、耐化学药品性好、耐酸、耐碱良好的电绝缘性、成本低。烧焦沥青可与环氧树脂拼用制成耐水等防腐蚀性能优异的环氧沥青防腐涂料受温度影响大,冬天硬脆、夏天软粘,对强溶剂不稳定,贮存稳定性差。颜色深,有毒,只能制成深色漆广泛用于自行车、缝纫机等金属制品和需耐水防潮的木器、建筑钢铁表面
醇酸树脂涂料
涂料用各种醇酸树脂是由各种多元醇、多元酸和油类(干性油、半干性油、不干性油)缩聚反映制得。可按不同酸、醇、油类型进行分类。按用途和形态分为:通用、外用、底漆和防锈漆、快干、绝缘、皱纹、水溶性醇酸树脂涂料七大类。可自干和低温烘干涂膜丰满光亮、耐候性优良、施工方便,可采取多种施工方式,附着力较好。价格较为低廉。可与多种类型的树脂拼用,制成性能优异的防腐涂料。如氯化橡胶醇酸涂料涂膜较软,不宜打磨,耐碱性、耐水性欠佳,贮存稳定性不佳,一出现结皮现象。干燥时间长,实干时间久。防腐性能一般,在严酷腐蚀环境中,易气泡、脱落、变色.广泛用于汽车、玩具、机器部件、金属工业产品、户内外建筑和家具用品等作面漆。底漆、面漆、清漆配套齐全
氨基树脂涂料
此涂料是氨基树脂和醇酸树脂配合而成的一类涂料,兼具两者的优秀性能。根据氨基树脂和醇酸树脂的比例分为高、中、低氨基树脂涂料。烘干为主硬度高、保色、保光、耐侯、涂膜光泽好,不泛黄、耐大气、盐雾和溶剂性好,耐热。色浅、可做白漆,耐化学腐蚀优于醇酸树脂韧性差,干燥时一般需要烘烤,一般不单独使用涂装汽车、电冰箱、机具等钢质器具。有清漆、绝缘漆、烘漆、垂纹漆等品种,一般一般高档装饰性涂料
硝基纤维素涂料
此类涂料是以消化棉为主并家有增塑剂和树脂(如甘油松香、醇酸或氨基)等配制的涂料。自干或烘干,自干为主干燥快,漆膜坚硬,装饰性好,并具有一定耐腐蚀性易燃,清漆不耐紫外汽车、家具、乐器、文具、玩具、皮革织物和塑料等涂装。有清漆、磁漆、快干漆等品种
纤维素涂料
此类涂料是指除消化棉以外的其他纤维素外主要成膜物质的涂料,如乙酸丁酯纤维素、乙基纤维素、苄基纤维素等品种干燥快、色浅、光泽好、耐侯性好,保色性和韧性较好,且具有良好的丰满度,个别品种耐碱、耐热附着力较差,耐潮湿性和耐溶剂性差,价格高。固体含量低,需多次涂装飞机蒙皮、纸张织物涂料
过氯乙烯涂料
此类涂料是以过氯乙烯为主要成膜物质的涂料干燥快、施工方便,可采用多种施工方式,耐侯性好、耐化学腐蚀、耐油、耐寒、耐热附着力差,耐热性、耐溶剂性差,硬度低,打磨抛光性差,固体分底。硬干时间长化学防腐及外用。机床阻然,电机防毒以及飞机、汽车和其他工业品的表面涂装
乙烯素脂涂料
是指用烯类单体聚合或共聚制成的高分之量树脂所制成的涂料。可分为氯乙烯-偏二氯乙烯、氯乙烯、乙醇乙烯、乙醇乙烯共聚、聚乙烯缩丁醛、含氟树脂、高氯乙烯、聚丙烯树脂等多种涂料耐冲击、耐汽油、耐化学腐蚀性优良,耐磨,色浅,不泛黄,柔韧性好。干燥快,有些品种可与其他树脂并用制成高性能涂料。含氟树脂涂料耐侯性能优异固体分低,需加溶剂、污染环境,高温时易炭化,清漆不耐晒,附着力不佳。干燥后,需较长时间才能形成坚硬的涂膜用于防腐、包装、纸张、织物及建筑工程等。广泛用于各种化工防腐、仪器仪表的内外表面
丙烯酸树脂涂料
此类涂料树脂是丙烯酸单体与苯乙烯共聚树脂聚合制成。可分为热塑性和热固性丙烯酸涂料及丙烯酸树脂乳胶涂料三大类。可作单组分涂料,溶剂挥发也可与其他树脂固化和烘干涂膜色浅、耐碱性、耐侯性、耐热性、耐腐蚀性好,附着力好,极好的装饰性。与聚氨酯等制成双组分涂料,耐侯性能优异单组分涂料耐溶剂性差,固体分低,耐湿热性能不佳、成本高。双组分涂料价格贵对底材处理要求高航空、汽车、机械、仪表、家用电器等内外表面的涂料,特别用作棉漆时,用途广泛
聚酯树脂涂料
此类涂料是以聚酯为主要成膜物质的涂料,包括饱和聚酯和不饱和聚酯两大类固体分高,漆膜光泽,柔韧性好,硬度高,耐磨、耐热、耐化学品性能强不饱和聚酯涂料多组分包装
1.1有机溶剂型涂料
有机溶剂型涂料是把有机溶剂作为稀释剂制成的涂料[2]。经过多年的发展,有机溶剂型涂料形成了具有高装饰性和持久保护性,多功能性和多样性的新型建筑材料,不仅在现代工业和现代国防的发展中,而且在信息,生物化学和新材料方面发挥着重要作用。航空产业、海洋资源的开发和环境保护等现代产业的发展也在很大程度上取决于有机溶剂型涂料的发展。但是在涂覆涂层后,成膜过程中,溶剂蒸发,会造成环境污染,大多数有机溶剂对人类都有毒,同时在成膜后溶剂完全蒸发,造成了资源和能量的浪费。
1.2粉末涂料
粉末涂料以固体树脂作为基料,由基料与颜填料和助剂等组分组成固体粉末而制成,分为热塑性和热固性两大类[3]。与有机溶剂型涂料和水性涂料不同,它是以微小的粉末状态存在,从而容易分散在空气中,因此它的稀释剂是空气,而不是液体[4]。粉末涂料对环境要求低,可使用静电、滚涂、淋涂等多种涂装方式,并且过喷的粉末可以100%回收[5]。粉末涂料的涂膜性能优异,附着力良好、耐候性强、坚硬耐磨以及耐腐蚀性能优异,同时还是环境友好型涂料,在生产及使用过程中可以达到VOC零排放。
但其有很多缺陷,比如在生产和涂装过程中会产生大量粉尘,现有的除尘设备无法处理完全,仍有部分超细粉尘排放到大气中,并且需大量使用对人体有害的原料。粉末涂料的固化需要高温条件,要消耗更多能量,而且无法在大多数非金属底材、特大型金属件和形状复杂的金属件表面使用。
1.3水性涂料
水性涂料就是将水作为分散介质或者作为溶剂的一种涂料,按照使用的黏合剂进行划分,水性涂料可以分为人工合成树脂的水性涂料,还有矿物质以及天然物质为主的天然性的水性涂料[6]。
水性涂料不仅成本低,而且相对于有机溶剂型涂料安全、不易燃易爆、可以在潮湿环境中直接使用,适用于喷涂、刷涂、电泳涂装等多种方法,以及于各种材质及形状的物品,受涂装方法和固化条件的限制小。并且这种涂料疏松多孔,透气性良好,不容易起泡,对施工的基层含水率要求更为宽松。
以水作为原料既有好处也有缺点。水较难蒸发,水性涂料需要更高的烘干温度或更长的烘干时间,这种涂料对喷漆室的湿度也有一定的要求,在环境相对湿度85%以上时表干缓慢,水溶剂在较饱和湿度环境下无法正常挥发,当相对湿度过高(I>90%)时,在被涂物上的涂膜会流淌下来[7]。因此还需要在有良好的空气循环的喷漆室中,保持适当的温度的情况下使用。并且水性涂料现在无法像有机溶剂型涂料一样,应用于高装饰性场合。
二、根据涂层干燥机理分类
涂料的附着施工在彩涂板的涂层工艺中只是完成了涂料成膜的第一步 ,还要继续进行变成固态连续膜的过程,才能完成全部的涂料成膜过程。这个由“湿膜”变为“干膜”的过程通常称为“干燥”或“固化"。这个干燥和固化的过程是涂料成膜过程的核心。不同形态和组成的涂料有各自的成膜机理,成膜机理是由涂料所用的成膜物质的性质决定的。通常我们将涂料的成膜发生分为两大类:
(1)非转化型。一般指物理成膜方式,即主要依靠涂膜中的溶剂或其他分散介质的挥发,涂膜黏度逐渐增大而形成固体涂膜。例如:丙烯酸涂料、氯化橡胶涂料、乙烯涂料等。
(2)转化型。一般指成膜过程中发生了化学反应,及涂料主要依靠化学反应发生成膜。这种成膜就是涂料中的成膜物质在施工后聚合称为高聚物的涂膜的过程,可以说是一种特殊的高聚物合成方式,它完全遵循高分子合成反应机理。例如:醇酸涂料、环氧涂料、聚氨酯涂料、酚醛涂料等。但是,现代的涂料大多不是-一种单一的方式成膜,而是依靠多种方式最终成膜的,卷材涂料就是典型的一种依靠多种方式最终成膜的。
涂料成膜机理 非转化型涂料和转化型涂料成膜
涂料涂覆于物体表面以后,由液体或疏松粉末状态转变成致密完整的固态薄膜的过程,即为涂料的成膜,也称为涂料的干燥和固化。
涂料成膜主要靠物理作用和化学作用来实现。例如:挥发性涂料和热塑性粉末涂料等,通过溶剂挥发或熔合作用,便能形成致密涂膜;热固性涂料必须通过化学作用才能形成固态涂膜。因此涂料成膜机理依组成不同而有差别。
一、非转化型涂料
仅靠物理作用成膜的涂料称之非转化型涂料。它们在成膜过程中只有物理形态的变化而无化学作用。此类涂料包括挥发性涂料、热塑性粉末涂料、乳胶漆及非水分散涂料等。
(一)挥发性涂料
挥发性涂料的品种有硝基漆、过氯乙烯漆、热塑性丙烯酸漆及其他烯基树脂漆等。这类涂料的树脂分子量很高,靠溶剂挥发便能形成干爽的硬涂膜,在常温下表干很快,故多采取自然干燥方法。
(二)热塑性乳胶涂料
乳胶涂料的成膜过程可参见图
此类涂料的干燥成膜与环境温度、湿度、成膜助剂和树脂玻璃化温度等相关。环境湿度极大地制约着成膜湿阶段水的蒸发速率,提高空气流速可大大加快涂膜中水的蒸发;当乳胶粒子保持彼此接触时,水的挥发速率降至湿阶段的5~10%。此时如果乳粒的变形能力很差,将得到松散不透明且无光泽的不连续涂膜。乳胶漆膜为了赋予应用性能,树脂的玻璃化温度都在常温以上,故加入成膜助剂来增加乳粒在常温下的变形能力,使乳胶漆的最低成膜温度达到10℃以上,彼此接触的乳粒将进一步地变形融合成连续的涂膜。在乳粒融合以后,涂膜中水分子通过扩散逃逸,释放非常缓慢。
一般地,乳胶涂料的表干在2h以内,实干约24h左右,干透则约需两周。成膜助剂从涂膜中挥发速率按乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、乙二醇丁醚乙酸酯、乙二醇、二乙二醇单丁醚依次递减。乙二醇单甲醚蒸发太快,在到达干膜前便完全逸失;乙二醇醚乙酸酯则基本上全部分布于树脂相中。这两种助剂在于阶段对水的蒸发影响较小。乙二醇丁醚则趋向于在水相和树脂相之间分配,水蒸发受其分配率的影响。乙二醇的存在使之形成一个连续的膨胀的亲水网状结构,使极性成膜助剂易于扩散逃逸。但乙二醇比丙二醇更趋吸湿性,涂膜干透较慢,添加丙二醇的乳胶漆膜在几周以后保留极少的水或成膜助剂,不至于涂膜(特别是户外涂料)产生不利影响。
(三)热熔融成膜
热塑性粉末涂料、热塑性非水分散涂料必须加热到熔融温度以上,才能使树脂颗粒融合形成连续完整的涂膜。此时成膜取决于熔流温度、熔体粘度和熔体表面张力。
二、转化型涂料
靠化学反应交联成膜的涂料称之为转化型涂料。此类涂料的树脂分子量较低,它们通过缩合、加聚或氧化聚合交联成网状大分工固态涂膜。由于缩合反应都利用加热获取化学反应的能量,使涂膜固化,故此类涂料称之为热固性涂料。像酚醛漆、氨基烘漆、聚酯漆、丙烯酸烘漆等都是通过缩合反应固化成膜;不饱和聚酯、双组分环氧、双组分聚氨酯等则通过加聚反应固化成膜;油性漆、醇酸漆、环氧酯涂料则通过氧化聚合反应’固化成膜。因此转化型涂料的类型具体可分成以下三类。
(一)气干型涂料
气干型涂料是利用空气中的氧气或潮气来固化成膜的涂料。
1、氧化聚合涂料
含干性油的涂料按氧化聚合方式成膜,干燥性能与油的性质、油度、催干剂等有关。干性油基的氧化聚合反应极为复杂,并且在干燥过程中始终有涂膜的分解产物产生,很难用某个化学反应来表述。但对于含共轭双键的油基,在干燥过程中,过氧化氢的生成不显著,仅在成膜以后才有过氧化氢生成
2、潮气固化型涂料
潮气固化涂料主要是潮气固化聚氨酯和潮气固化环氧涂料这两种。潮气固化聚氨酯是利用聚氨酯树脂的端异氰酸酯与空气中水分子反应
(二)固化剂固化型涂料
此类涂料多为双组分涂料,两个组分之间有很高的化学活性,因此在常温下能固化成膜,并且混合以后只有4~8h的使用期。主要品种有环氧、聚氨酯和不饱和聚酯等。组分之间的混合比对涂膜性能和干燥影响很大。
(三)烘烤固化型涂料
这类涂料的树脂中的各基团,在常温下的化学反应性很弱,但加热到较高温度时,基团之间将快速地发生化学反应使涂膜交联固化。主要品种有氨基烘漆、丙烯酸烘漆、聚酯漆、热固性聚氨酯、环氧烘漆和有机硅涂料等等。