催干剂及其作用机理
能加速漆膜氧化、聚合、干燥的有机酸金属皂称为催干剂,它主要是由具有变价功能的一些金属与含7-22个碳的一元羟酸反应而得的产物,按照催干剂的金属部分大致可分为活性的和辅助的。催干剂于固化剂不同,固化剂与连结料其化学而成为涂膜的组成部分。催干剂一般不参与涂膜的组成。在用量上,固化剂要求和连结料按固定比例使用,而催干剂仅需适宜用量。
催干剂不但能有效的加快气干型涂料的成膜速度,而且对漆膜性能如硬度、附着力、抗水性、耐候性等的影响较大,其用量及配比使用不当,会使漆膜性能受到损害,并影响涂料的储存性如结皮、胶冻等。
催干剂的作用机理:
催干剂对油基漆的氧化结膜有加速作用。油基漆的成膜过程较复杂,一般认为有四个阶段:1,诱导期。2,过氧化物的形成。3,过氧化物的分解。4,聚合。
诱导期是涂料施工后开始吸氧的阶段。氧的吸收是通过双键加成而形成过氧化物,当过氧化物分解则形成活泼的自由基。自由基迅速的形成高分子量的聚合物,并进一步聚合,形成体型结构的分子。干性油则逐步变为粘稠状半固体,以致胶化而达表干及硬干。
实际上干性油的成膜过程是十分复杂的,同时进行着几个反应。随着氧的吸收量增大,氧化聚合的速度也加快。在表面的氧含量最大,硬化结膜是从表面开始的,由于氧的逐步渗入而达到硬干,随着双键的减少,吸氧速度逐渐减慢。
干性油的氧化聚合过程中,还进行着许多副反应。其中有一些反应促使聚合,但大多数副反应使脂肪酸断裂而形成低分子酸,如甲酸、乙酸、醇、酮、脂、二氧化钛和水等挥发物质。在成膜速度中其聚合速度大大超过分解速度,但在成膜过程结束后,其分解反应过程继续进行,一直到成膜被破坏为止,此时漆膜失去柔韧性及坚韧性而发脆,以致粉化、龟裂、剥落。
一般把具有多种化合价的金属皂催干剂称为活性催干剂,透明都容易进行氧化还原反应。如钴皂以催化氧化聚合为主,铅皂以催化加聚为主。锆皂不但有一般的催干特性,而且具有配位能力,与醇酸树脂链上的极性基团如羟基形成配位键,生成更大分子的配位化合物,不但能加速干性,而且能改善涂膜性能。把一些不易变价的金属皂催干剂划分为辅助催干剂、比如钙、锌等金属,透明单独使用不具有催干特性,但当与活性催干剂配合使用时,也能改进干性。辅助催干剂有利于活泼催干剂与涂料螯合,从而帮助干燥。
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