水性聚氨酯干燥成膜問題及其干燥理論

通過已干燥的水性聚氨酯膜和為干燥的膜的圖片，經(jīng)過簡單對比，我們就可以發(fā)現(xiàn)，為干燥的膜表面已經(jīng)發(fā)硬，形成了一層硬硬的薄膜層，內(nèi)部發(fā)白水分已經(jīng)揮發(fā)不出來，如果在實際應(yīng)用中出現(xiàn)這樣的問題，將嚴(yán)重影響使用性能。而已經(jīng)干燥的膜，各處膜均勻、性能幾乎一樣。那么這就是水性聚氨酯干燥成膜過程中存在問題，那么為什么會出現(xiàn)這樣的問題呢？我們通過對水性聚氨酯干燥理論來探討這個問題。

水性聚氨酯的干燥，主要是乳液中作為分散介質(zhì)的水的揮發(fā)。水的揮發(fā)在生活中是一個十分常見的現(xiàn)象，但是這個簡單的現(xiàn)象卻包含了一套復(fù)雜的理論。水的揮發(fā)包括兩部分內(nèi)容，一是水分的揮發(fā)，即水分子從體系表面逸出；二是水分的遷移，即從體系內(nèi)部遷移到體系的表面。這兩個現(xiàn)象所對應(yīng)的就是兩個干燥過程，即水性聚氨酯垂直干燥過程和水平干燥過程。

1.水性聚氨酯的垂直干燥理論:在水性聚氨酯的干燥過程中，水分子從涂層表面逸出進(jìn)入空氣當(dāng)中，隨著上層水分的會發(fā)，就造成了在涂層內(nèi)部垂直方向上水分分布的不均，內(nèi)部的水分濃度差使得處于涂層內(nèi)部的水向上層擴(kuò)散，隨著干燥的進(jìn)行，涂層中就存在兩個競爭尺度，一個是水從表面逸出的速度，另一個是水從涂層內(nèi)部遷移到表面的速度。如果水從表面逸出的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水從涂層內(nèi)部遷移到表面的速度，那么在涂層表面乳液粒子的濃度就會越來越大，最終在表面出現(xiàn)“結(jié)皮”現(xiàn)象，“結(jié)皮’’不僅影響膜的強(qiáng)度和外觀，造成暗泡或者裂面，而且“結(jié)皮"會覆蓋在水性聚氨酯的表面，進(jìn)而影響水分的揮發(fā)，造成干燥速度變慢甚至是涂層內(nèi)部不能干燥的現(xiàn)象。因此控制WPU的干燥溫度對水性聚氨酯成膜影響很大。影響水從表面逸出速度的主要因素是干燥溫度以及空氣中的飽和蒸汽壓，對于水性聚氨酯干燥來說，過高的干燥溫度不僅不能加快膜的干燥速率，還會影響膜的品質(zhì)。

2.水性聚氨酯的水平干燥理論:在水性聚氨酯干燥過程中，常常可以看到在水平方向上水性聚氨酯干燥不均勻。一般的干燥都是從邊緣處開始，向中心推進(jìn)。在干燥的過程中，已干燥部分和未干燥部分有一個明顯的界限，厚度差異也很大。隨著干燥進(jìn)行，界限會向前推動，最終與另一邊的干燥界線相遇，膜完全干燥?？刂圃谒跃郯滨ジ稍镏兴礁稍锼俾室恢?，可以防止因干燥界限推進(jìn)的急緩而造成的干燥痕跡甚至是出現(xiàn)的裂紋。影響干燥速率的主要因素為水性聚氨酯的表面張力以及干燥的溫度，控制水性聚氨酯張力大小和控制干燥溫度的大小以及分布，可以防止水性聚氨酯在干燥過程中的開裂現(xiàn)象。

不同的水性聚氨酯干燥速度有很大區(qū)別，如水性聚氨酯本身的親水性、成膜后膜表面的疏松程度，表面分子緊密排列的，內(nèi)部的水分子很難逸出，相反則干燥速度快些。在具體的應(yīng)用過程中，助劑也會對干燥成膜速度有影響，如成膜助劑會減緩成膜速度，催干劑則會加快干燥成膜速度等。