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熱固性粉末涂料的固化過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)變化過(guò)程,其核心是樹(shù)脂與固化劑在高溫條件下發(fā)生交聯(lián)反應(yīng),形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的涂膜。具體過(guò)程可分為以下幾個(gè)階段:
熔融階段:當(dāng)粉末涂料被涂覆在被涂物表面并進(jìn)入高溫烘烤爐后,隨著溫度的升高(通常達(dá)到 120-200℃),粉末顆粒開(kāi)始受熱軟化、熔融,逐漸形成一層均勻的熔融液體膜,這個(gè)階段主要是物理變化,粉末顆粒的形態(tài)發(fā)生改變,但未發(fā)生化學(xué)變化。
流平階段:在熔融液體膜形成后,隨著溫度的繼續(xù)升高和烘烤時(shí)間的延長(zhǎng),熔融液體膜在表面張力的作用下逐漸流平,消除粉末顆粒之間的縫隙和表面缺陷(如橘皮、針孔等),形成光滑平整的液態(tài)膜。同時(shí),涂料中的部分低沸點(diǎn)揮發(fā)物(如殘留的微量溶劑、助劑分解產(chǎn)物等)會(huì)在此階段揮發(fā)出來(lái),若揮發(fā)不及時(shí)或涂膜流平性不佳,可能會(huì)在涂膜表面產(chǎn)生氣泡或針孔。
交聯(lián)固化階段:當(dāng)溫度達(dá)到樹(shù)脂與固化劑的反應(yīng)溫度時(shí),固化反應(yīng)開(kāi)始啟動(dòng)。樹(shù)脂分子中的活性基團(tuán)(如環(huán)氧樹(shù)脂中的環(huán)氧基、聚酯樹(shù)脂中的羥基等)與固化劑分子中的活性基團(tuán)(如氨基、異氰酸酯基等)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成化學(xué)鍵,使線性結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂分子逐漸交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。隨著交聯(lián)反應(yīng)的不斷進(jìn)行,涂膜的分子量逐漸增大,硬度、附著力、耐腐蝕性等性能不斷提升。當(dāng)交聯(lián)反應(yīng)達(dá)到一定程度(通常需要保持一定的溫度和時(shí)間,即 “固化窗口”),涂膜完全固化,形成不溶不熔的固態(tài)涂膜,此時(shí)即使溫度再次升高,涂膜也不會(huì)軟化熔融,僅會(huì)發(fā)生熱分解。
不同類型的熱固性粉末涂料,其固化溫度和固化時(shí)間有所不同,這主要取決于樹(shù)脂和固化劑的類型及配比。例如,環(huán)氧樹(shù)脂粉末涂料的固化溫度通常在 150-180℃,固化時(shí)間為 15-30 分鐘;而聚酯粉末涂料的固化溫度可低至 120-150℃,固化時(shí)間縮短至 10-20 分鐘,更適合對(duì)耐熱性要求較低的基材(如塑料、木材等)。