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涂料的Tg點對熱固性涂料反應過程的影響是怎樣的?

2025-03-10 10:16:10

在選擇熱固性涂料的組分時,一個考慮因素是自由體積對反應速率和完成反應的潛在影響。


為了使反應發生,反應基團必須擴散到反應體積中,形成具有活性的配合物,然后形成穩定的共價鍵,如果擴散速率高于反應速率,則反應將受到動力學控制;如果擴散速率低于動力學反應速率,則反應速率將受到擴散性的控制,控制擴散速率的主要因素在于是否存在自由體積


如果反應發生在溫度遠高于Tg時,自由體積大,反應速率由濃度和動力學參數控制。但是,如果溫度遠低于Tg,則自由體積非常有限,導致未反應基團相互靠近的聚合物鏈的活動

非常緩慢

并且反應幾乎停止,在溫度適中時反應可以進行,但反應速率由擴散速率控制,即受反應物的活動性制約。


圖片


由于交聯反應通常從低分子量組分開始,Tg會隨著反應進行而增加。如果反應溫度遠高于完全反應聚合物的Tg則活動性對反應速率沒有影響,但是在室溫固化涂料中經常遇到這樣的情況,如果初始Tg低于室溫,并且完全反應的聚合物的Tg高于室溫,則隨著交聯反應進行,反應速率將受活動性控制,當反應進一步發生時,交聯反應在完全反應之前基本停止;當Tg接近發生反應的溫度(T)時,反應開始放緩。當Tg等于T時,反應變得非常緩慢,發生人們所說的玻璃化過程,除非實驗持續相當長的時間,否則可以認為反應已經停止。然而隨反應時間的延長,可以看出反應還在緩慢進行,當T等于Tg時,反應速率常數下降約三個數量級,但反應繼續緩慢進行,直到T增加到T+50°C。


當Tg增加到低于固化溫度10℃時,交聯反應開始減慢,隨Tg溫度升高還會繼續減慢,直到Tg高于固化溫度約50℃時反應基本停止,反應速率緩慢意味著許多室溫下固化涂料的性能在幾周內會發生實質性改變,并且這個改變可能會無限期地持續下去。


在烘烤型涂料上,不太可能遇到活動性限制問題,因為在大多數情況下,涂膜最終的Tg都低于烘烤溫度,此外,T通常遠高于常溫,因此即使有一些未反應的基團,反應在冷卻到常溫后也基本上停止,在中等溫度固化的粉末涂料中,反應的活動性控制會受到限制,因為反應物的初始Tg必須高于50℃,才能使粉末在貯存過程中不會自行結塊。要使反應程度高,烘烤溫度必須高于充分反應涂料的 Tg。



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