如何优化植物油涂料的干燥效果？

所谓干燥，就是液态涂膜转变成固态涂膜的整个过程。所以涂膜干燥的过程也就是涂膜形成的过程。干燥过程可以分为几种类型。它们各有不同的特点，要求不同的条件。通常希望涂膜尽可能干得快一些，以缩短施工过程，但在提高干燥速度的同时，必须考虑施工质量。各种涂料都有其合理的干燥时间，不能要求任何品种都干得很快。

1.涂料的成膜机理

（1）溶剂挥发型涂料 在常温下靠溶剂挥发干燥成膜。在干燥过程中，成膜物质的分子结构无显著的化学变化。属于这种成膜方式的涂料有乙基纤维素漆、硝化纤维素漆、过氯乙烯树脂漆、热塑性丙烯酸树脂漆、虫胶漆等。影响其干燥的因素主要是：

1）组成成分。所用的溶剂多是几种溶剂和助溶剂的混合物。在确定溶剂组成比例时，除了要考虑溶剂对树脂的溶解能力、溶剂的毒性、闪点、经济性等因素外，还要注意溶剂的挥发性。为了控制溶剂的挥发性，就必须根据各类溶剂、助溶剂的物理化学特性（如蒸气压、沸点等），恰当地加以配合，这样才能达到控制溶剂挥发速度的目的。溶剂的挥发速度要控制在一定的范围内。若溶剂挥发得太快，则涂料粘度增加得太快，使涂膜易产生针孔、结皮等缺陷；若溶剂挥发得太慢，则涂膜易产生流挂现象，而且影响涂膜的干燥速度。

2）成膜物质对溶剂的释放性。同一种溶剂用于不同种类的挥发性涂料时会有不同的挥发速度。这就是不同的成膜物质对溶剂的释放性不同的缘故。硝基漆的挥发速度比过氯乙烯漆快，因此硝基漆在常温下仅需数十分钟就可干燥，而过氯乙烯漆则需2～3h。

3）施工环境温度和湿度。温度高时，溶剂挥发得快，涂膜干燥得也快，温度低时则相反。挥发性涂料的施工温度不宜太高，一般以15～25℃为宜。空气的湿度对干燥速度也有影响，湿度太高时，涂膜易产生泛白缺陷。

（2）氧化—聚合型涂料 这类涂料的干燥可在常温下进行。干燥过程大致分两个阶段：第一阶段，溶剂从液态的涂膜中挥发出来；第二阶段进行氧化和聚合反应，形成坚韧的涂膜。凡是含有干性油或以干性油改性的涂料都可以通过氧化—聚合反应在常温下干燥。常用的清油、厚漆、酯胶漆、酚醛漆、醇酸漆等都属于此类。影响其干燥的因素主要有：

1）干性油的类型。含有不饱和双键的植物油容易干燥。共轭双键多的干性油（如桐油）干燥性能更好。共轭双键少的（如亚麻仁油）干性油干燥得就慢一些。半干性油（如豆油）干燥得就更慢一些。涂料的干燥性能，在很大程度上取决于所用油的类型。另外，涂料中油和树脂的比例对干燥性能也有影响。含油多的（长油度）涂料干燥得慢，含油少的（短油度）涂料干燥得快。

2）催干剂的类型。在氧化—聚合型涂料中，为了加速干燥，通常加入一定量的催干剂。一般认为铅催干剂对促进内层聚合反应有效，钴、锰催干剂对促进涂膜的外层氧化—聚合反应有效。催干剂的种类和用量，应根据涂膜的干燥条件及涂料中的油脂含量合理选择。

3）树脂的类型。酚醛磁漆干燥得快，干后涂膜坚硬。钙酯磁漆干燥得略慢，干后涂膜有回粘现象。一般酚醛磁漆比醇酸磁漆干燥得快。

4）施工环境的影响。主要是温度、湿度的影响。温度高时，溶剂挥发得快，氧化—聚合反应进行得也快。湿度大时，即使温度高，也不如在温度较低而湿度小的条件下干燥得快。

（3）烘烤聚合型涂料 这种涂料只有经过一定温度的烘烤，才能使成膜物质分子中的官能基团发生反应而固化，如氨基醇酸烘漆、沥青烘漆、有机硅烘漆等。当然，每种涂料都有一定的烘烤温度，不可随意升高或降低，否则，会对涂膜的质量有影响。例如，氨基醇酸磁漆在超过150℃的温度下长时间烘烤时会使涂膜变色、发脆，耐久性能降低；有机硅耐热漆的烘烤温度太低时，涂膜不能完全固化；F01—6酚醛清漆的烘干温度低时，涂膜固化不完全，耐化学品性能会降低。

在实际施工中，每种涂料的烘干条件又与下列条件有关：

1）涂料的颜色。由于深色涂料的吸热量大，因此其烘烤时间可以缩短。白色涂料反射热，其烘干时间要长一些。

2）工件的形状。薄的工件或多孔的工件吸热量小，热传导快，干燥得快。较厚的工件吸热量大，烘烤时间长。

3）底材的材质。黑色金属吸热的速度快，有色金属相对要慢一些，所以，铜、铝等材料上的涂料烘烤时间要略长一些。

烘烤固化的涂膜硬度高，耐磨性、耐化学性、耐久性都比气干涂膜的要好。

（4）固化剂固化型涂料 这类涂膜的固化机理是：依靠固化剂中的活性基团引起成膜物质中分子交联而固化。例如，胺固化环氧漆、双组分聚氨酯漆等，根据所用固化剂的种类，可分为常温固化和高温固化两种。又如，以H—1、H—2等固化剂固化的环氧漆可在常温下固化，而以酸酐和某些胺类作固化剂的涂料则需要经烘烤加热才能固化。

为了缩短施工期限，提高涂膜性能，常温固化的涂料有时也可加热固化。例如，以H—2固化剂固化的环氧漆，在室温下需3～5天才能充分固化，而在120℃经1～2h就固化，而且提高了涂膜的耐化学性能。

2.涂膜的干燥方式

（1）自然干燥 也称为空气干燥。自然干燥的涂料包括溶剂挥发型涂料、氧化—聚合型涂料、室温固化型涂料等。所谓自然干燥，是指涂膜可在室温环境下干燥。其干燥条件是：温度为15～30℃，相对湿度不大于80%。因此，冬季露天作业时，常发生涂膜干燥缓慢的现象。露天作业时不要使表面未干的涂膜过夜，防止潮湿侵袭涂膜。室内施工时，除气温有要求外，还要加强通风，以加速溶剂挥发，改善劳动条件。(www.xing528.com)

空气干燥的涂料适用于建筑和机械工程维护，如汽车、船舶、桥梁、港埠设施等，还可用于不宜烘烤的物体如纸张、皮革、塑料等的涂装。

（2）加速干燥 在工业涂装中，为了缩短涂装施工周期，加快生产进度，常常将气干型涂料在一定温度下（一般为50～80℃）加速干燥。例如，醇酸磁漆在常温下完全干燥需24h，而在70～80℃干燥只需要3～4h。加速干燥的涂料与空气干燥涂料是有区别的，主要的区别是催干剂的用量较少。由于加速干燥的涂膜固化彻底，因此涂膜在硬度、附着力等力学性能方面都比自然干燥的要好。酚醛磁漆、酯胶磁漆、醇酸漆等自干涂料都可采用加速干燥的方法。

（3）烘烤干燥 这是工业涂料中经常采用的方法。因为许多高质量的涂膜是不能自然干燥的，而必须采用烘烤的方法才能固化。例如，氨基醇酸漆、沥青烘漆、有机硅耐热漆等都需要在一定的温度（一般为120～180℃）下固化。

烘烤干燥的涂膜在硬度、附着力、耐久性、耐油、耐水、耐化学药品等方面的性能都比自然干燥的涂膜的要好得多。

（4）辐射干燥 辐射干燥法是将由热能转换成的具有热效应的电磁波——红外线辐射到工件上进行干燥的方法。红外线是波长为0.75～1000μm的电磁波。通常又将红外线分成两部分：波长小于5.6μm，离红色光较近的称为近红外线；波长大于5.6μm，离红色光较远的称为远红外线或长波红外线。

红外线的产生与温度有密切关系。研究表明，自然界中任何固体或液体在其温度大于绝对零度（即-273℃）时，都会辐射红外线。其辐射能量的大小和波长的分布情况是直接由物体的表面温度决定的。物体的温度高时，能辐射波长较短的近红外线，而温度较低时，能辐射波长较长的远红外线。

红外线与可见光线一样都是以直线传播的，传播速度与光速一样为3×10⁵km/s。它辐射到物体表面时，出现三种情况：一部分在物体表面被反射，一部分被物体吸收，其余部分透过物体。被物体吸收的红外线辐射能量就转化成热能，使物体升温。吸收的红外线越多，物体的温度升得越高。采用红外线辐射干燥法正是利用它的这个特性。

当近红外线辐射到涂膜表面时，其辐射能量的约10%被涂膜吸收，约30%被涂膜表面反射，其余的60%透过涂膜被底材吸收，转化为热能，从涂膜下面对涂膜进行加热。其热量传递与预热干燥相类似，热传递方向与涂膜中溶剂挥发方向一致，可达到加速涂膜固化和改善涂膜质量的要求。

远红外线辐射干燥时，一般情况下辐射能量的50%被涂膜吸收，其余50%则透过涂膜被底材吸收。尤其是有机高分子物质（例如三聚氰胺甲醛树脂），吸收能力更强，对波长为3～50μm的远外线几乎能100%地吸收，所以，远红外线比近红外线干燥涂膜的效率更高。

有色涂膜所含颜料影响近红外线的辐射效率，但涂膜色调差别对远红外线的吸收影响很小。这也是远红外线干燥的一大特点。各种颜色对红外线的吸收率见表8-10。

表8-10 各种颜色对红外线的吸收率

能有效辐射远红外线的辐射材料较多，如各种金属的氧化物，碳化物、硼化物和氮化物等，目前常用的有铁、钛、锆、锰、钇等金属氧化物。能产生近红外线的辐射器有碘钨灯泡、碳化硅管状辐射器等。

由于红外线是按直线传播的，因此被遮挡部分不易干燥。辐射干燥时，涂膜升温迅速，涂膜短时间内急剧固化（20～30min），有时溶剂来不及挥发而影响成膜质量，会有涂膜变色变脆的危险，尤其是淡红色涂膜更容易变色。

（5）其他干燥方法

1）紫外线干燥。紫外线干燥又称为光固化，是感光涂料——光敏漆的特定干燥形式。光敏漆是一种能在紫外线照射下几秒钟或几分钟内快速固化成膜的新型涂料。

2）脉冲辐射固化。脉冲辐射固化是指用能量很大的脉冲辐射器的脉冲射线照射涂料，使之固化干燥。当含双键的不饱和化合物受到更强大的能量辐射时，能在很短的时间内打开足够数量的双键，加快聚合反应，使涂膜更快地固化成膜。

3）电子束固化。电子束固化就是将数千千伏的电子加速器作为电子能源，用高速的电子束射线（又称为加速电子流）辐射涂膜使之固化干燥。电子束能激发并产生游离基因，引发聚酯树脂与单体共聚反应。

4）感应式干燥。将工件放入电磁场内，电磁能在工件内部转化为热能，使工件先受热，然后传向涂膜使其干燥。干燥过程是由涂膜底部开始的，能使溶剂完全挥发掉，干燥后的涂膜具有较好的性能。

涂膜的干燥方法很多，目前应用较多的是远红外线干燥、热空气循环干燥和自然干燥三种方法。