涂料固化的影响因素及方法

涂料固化，是指涂料被涂在被涂物上，通过各种方式形成干燥的涂膜(包括硬膜和软膜)的过程。

影响固化速度的因素主要有涂料类型、涂层厚度、固化方法、固化条件、固化设备及具体固化规程等。

(1)涂料类型

在相同的固化条件下，涂料的类型不同，固化速度有很大的差别。一般地讲，挥发性油漆固化快，油性漆固化慢，聚合型漆的情况很不相同，聚合型漆中光敏漆固化最快，而其他聚合型漆则多介于挥发性漆与油性漆之间，当采用机械化流水线进行涂饰时，挥发性漆、酸固化氨基醇酸漆比较常用。

(2)涂层厚度

在涂饰过程中，涂层基本上都不是一次形成的，通常采用多遍薄涂的方法(如油性漆一般一次涂35μm左右，硝基漆15μm左右等)。在相同的固化条件下，薄涂层在固化时，内应力小，形成的涂层缺陷少；而涂层太厚时，内部应力较大，易于产生起皱和其他缺陷，同时由于溶剂的挥发，涂层收缩，导致光泽不均匀，内部不固化等。实践证明，除聚酯漆外，其他漆类通过多次涂饰形成的漆膜，与一次涂饰所形成的同样厚度的漆膜相比，其物理性质要好。

(3)固化条件

1-固化温度固化温度对大多数涂料涂层的固化速度起着决定性的影响。当固化温度过低时，溶剂挥发及化学反应迟缓，涂层难以固化，提高温度，能加速溶剂挥发和水分蒸发，加速涂层氧化反应和热化学反应，涂层固化速度加快，但不能无限度地提高温度，因为温度与固化速度不是成正比的关系，固化温度过高时，固化速度没有明显地提高，反而会使漆膜发黄或色泽变暗，不仅如此，温度在涂层固化过程中还对基材产生影响，基材受热，引起含水率变化，基材产生收缩变形，甚至翘曲、开裂，挥发性漆涂层，固化温度超过60℃时，溶剂激烈挥发，表层迅速干固，内部溶剂蒸气到达表层时容易产生气泡，所以，采用人工固化方法时，表面温度一般不超过60℃。

2-空气湿度空气湿度应适当。温度过大，涂层中的水分蒸发速度降低，溶剂挥发速度变慢，因而会减慢涂层的固化速度，大部分涂料在相对湿度为45%～60%的空气中固化最为适合，如果干燥固化场所空气潮湿，不仅使固化过程很慢，而且所形成的漆膜朦胧不清并出现其他缺陷，相对湿度高时，涂层极易产生'发白'的现象。

 由于油性漆，当相对湿度超过70%时，对涂层固化速度的影响要比温度对其影响显著。涂层在固化过程中，产生的内部应力与其相对湿度有关。

3-通风条件涂层固化时要有相应的通风措施，使涂层表面有适宜的空气流通，及时排走溶剂蒸气、增加空气流通可以减少固化时间，提高固化效率，保证固化质量。

a、气流速度。空气流通对漆膜自身固化有利。在封闭的、溶剂蒸气浓度较高的环境下，漆膜固化缓慢，甚至不干。通风有利于漆膜溶剂的挥发和溶剂蒸气的排除，并能确保自然固化场所的安全。

强制空气干燥室是靠通风造成循环热空气，其干燥固化效果在很大程度上取决于空气流动速度。空气速度越大，热量传递效果越好。热量传递效果越好，热空气干燥通常采用低气流速度，一般为0.5～5m/s，温度为30～50℃。

b、气流方向。空气流动方向也是非常重要的，气流与涂层的方向有平行和垂直两种形式，根据实验，垂直送风的热空气干燥优于平行送风。

4-外界条件用于聚合固化成膜的涂料，其涂层固化为复杂的化学反应过程。固化速度与所含树脂的性质、固化剂和催化剂的加入量有关，而外界条件，如温度、红外线、紫外线、电子射线等，往往能加速这种反应的进行，外界条件作用的大小，又取决于外界条件与涂料性质相适应的程度，如光固化涂料再强紫外线的照射下，只需要几秒就能固化成膜。若采用红外线或其他加热方法，则很难固化，甚至不固化。又如电子射线固化涂料，其涂层在电子加速器所发射的电子射线照射下，比光敏漆固化更快，而其他涂料对电子束的反应就不强。所以，涂料固化方法要根据所用涂料的性质合理选择。

涂料固化，通过有以下四种常用的方法

一、自然固化：

自然条件下，利用空气对流使溶剂蒸发，氧化聚合或与固化剂反应成膜，适用于挥发性涂料，气干性涂料和固化剂固化型涂料等自干性涂料，干燥质量受环境条件影响很大。

1、溶剂挥发固化

 就是溶剂通过涂层表面挥发，留下涂料的固体物并被附着在被涂物表面上，形成干燥的固体涂膜。

2、空气氧化固化

就是利用空气中的氧来使涂料干燥成膜，空气中的氧与涂料发生交联反应形成干燥涂膜。

3、热反应或化学反应固化

此类涂料在加热或在催化剂(包括同化剂)的作用下产生化学交联反应，涂料中的各种成 膜物组分相互融合，交联形成立体网状结构的涂膜。

二、传统加热固化：

烘干根据烘干温度可分为低温烘干（低于100°C，主要是对自干性涂料或耐热性差的材质的表面涂层进行干燥）。中温烘干（100-150°C，主要用于缩合聚合反应固化成膜的涂料）。高温烘干（高于150°C，主要用于粉末涂料，电泳涂料等）。

1、热风对流加辐射组合固化

一般先辐射后对流，利用辐射加热快的优点，使工件加热，再利用热风对流保温，保证烘干质量。

2、热风对流固化

热风对流加热均匀，温度控制高，适用于高质量涂层，不受工件形状和结构复杂程度影响，但升温速度较慢，热效率较低，设备庞大，涂层易起泡，起皱，防尘要求高。所用热源有蒸汽，电，柴油，煤气，液化气和天然气等。

3、熔融固化

熔融固化的涂料一般是指固体粉末类型的涂料产品。

三、辐射固化

1、紫外光（UV）辐射固化

是一种借助于能量照射实现化学配方（涂料、油墨和胶粘剂）由液态转化为固态的加工过程。

2、近红外线固化（短波红外）

近红外技术使粉末涂料在几秒内能迅速工作和固化。

3、红外线（长波、中波）辐射固化

通常使用红外线、远红外线辐射到物体后直接吸收转换成热能，使涂层固化。

4、红外催化热反应固化

就是利用涂料自身吸收红外能量转变为热能使涂膜固化的一种方法。

5、微波固化

微波是指频率为0.3~300GHz的电磁波。材料在微波作用下会产生升温、熔融等物理现象，同时还会发生化学反应。

四、其它特殊固化

1、电子束固化

英文名electron beam curing ，是利用电子加速器产生的高能电子束为辐射源，诱导液体低聚物经过交联聚合而快速形成固体产物的过程。

2、氨蒸汽固化

氨蒸汽固化是一种特制的氨固化涂料设计的专用干燥方法。

3、诱导加热固化

是快速固化的又一新技术。它通过将金属底材暴露于变电场中来实现加热的。