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一、分散體干燥基本理論

1. 純水揮發(fā)

   • 水揮發(fā)是指液體水轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的過(guò)程，是非沸騰狀態(tài)下的水揮發(fā)，是一種表面揮發(fā)，是水分子從液體水表面逃逸進(jìn)入其外部空間環(huán)境的過(guò)程。
   • 水揮發(fā)潛熱：水分子從液體揮發(fā)進(jìn)入空氣需要的能量被定義為水揮發(fā)潛熱（J/g）。
   • 水揮發(fā)有 2 個(gè)特點(diǎn)：
     • 水的揮發(fā)潛熱特別大，達(dá)到 2260 J/g。相比沸點(diǎn)相近的有機(jī)溶劑如甲苯，其揮發(fā)潛熱僅 367 J/g，水的揮發(fā)潛熱為甲苯的 6 倍多，即水揮發(fā)需要更多的熱量。
     • 水揮發(fā)時(shí)，大氣環(huán)境中本身就有水蒸氣的存在，已經(jīng)存在一個(gè)水蒸氣壓，會(huì)影響水分揮發(fā)。當(dāng)外界水的蒸氣壓飽和時(shí)，水的揮發(fā)會(huì)停止。

2. 水性分散體的水分揮發(fā)

   Vanderhoff 等(1973 年)發(fā)現(xiàn)乳膠水分揮發(fā)可以分為 3 個(gè)階段：首先是一個(gè)勻速揮發(fā)階段；而后緊跟一個(gè)減速揮發(fā)階段；最后是一個(gè)逐步漸進(jìn)到揮發(fā)速度為0的緩慢揮發(fā)階段。有結(jié)皮現(xiàn)象。 Croll 等(1986年)發(fā)現(xiàn)有些乳膠干燥只存在 2 個(gè)階段：勻速階段、慢速階段。無(wú)結(jié)皮現(xiàn)象。

   3階段干燥和2階段干燥的現(xiàn)象在分散體干燥過(guò)程中都是存在的，其中關(guān)鍵差別是干燥過(guò)程中表面是否存在“結(jié)皮”現(xiàn)象。

3. 垂直干燥和水平干燥

   在分散體干燥過(guò)程中，由于水分僅能從其表面揮發(fā)，揮發(fā)結(jié)果一定會(huì)造成某些區(qū)域濃縮而形成濃度不均現(xiàn)象。 乳膠干燥實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，干燥過(guò)程中粒子產(chǎn)生不均勻分布，既可出現(xiàn)在垂直方向，也可以出現(xiàn)在水平方向。 出現(xiàn)在垂直方向上的不均勻現(xiàn)象稱為垂直干燥。 出現(xiàn)在水平方向上的不均勻現(xiàn)象稱為水平干燥。

4. 垂直干燥和水平干燥的影響

   垂直干燥是乳膠干燥中必定存在的一種現(xiàn)象：

   • 隨著水分從表面揮發(fā)，粒子在乳膠表面會(huì)產(chǎn)生濃縮現(xiàn)象。
   • 伴隨粒子在表面濃縮，隨之產(chǎn)生了粒子從高濃度向低濃度擴(kuò)散的趨勢(shì)，因此在干燥過(guò)程中出現(xiàn)兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的時(shí)間尺度：濕態(tài)膜厚為 H 的乳膠干燥時(shí)間 tevap，表面粒子擴(kuò)散到基材需要的時(shí)間 tdiff。
   • 如果粒子傾向于停留在表面濃縮(tevap< tdiff)，則出現(xiàn)結(jié)皮現(xiàn)象——干燥3階段現(xiàn)象；
   • 如果粒子傾向于擴(kuò)散到基材(tdiff

5. 干燥過(guò)程影響因素

   增加黏度μ，增加乳膠粒徑R，增加膜厚H和加快干燥速度E，都會(huì)使得 Pe值提高，加重干燥過(guò)程中表面“結(jié)皮”現(xiàn)象。

二、分散體干燥時(shí)產(chǎn)生的應(yīng)力及應(yīng)力造成的涂層開裂

分散體干燥過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力、應(yīng)力造成開裂的現(xiàn)象是普遍存在的。應(yīng)力的產(chǎn)生原因有兩個(gè)：

1. 毛細(xì)壓：毛細(xì)壓形成的應(yīng)力出現(xiàn)在粒子形變階段。
2. 體積收縮：體積收縮在水相聚氨酯分散體中較為嚴(yán)重，一般出現(xiàn)在粒子形變后期。

三、水性聚氨酯分散體干燥過(guò)程的特殊性

水性聚氨酯分散體與其他分散體或乳膠在結(jié)構(gòu)上最大區(qū)別是：PUD粒子內(nèi)存在大量結(jié)合水。

四、PUD中結(jié)合水對(duì)干燥開裂的影響

1. 水性聚氨酯分散體粒子內(nèi)結(jié)合水對(duì)毛細(xì)管壓力引起的開裂的影響
2. 結(jié)合水揮發(fā)造成的體積收縮造成應(yīng)力引起薄膜開裂

分級(jí)開裂的特征：裂紋是先后產(chǎn)生的，裂紋形成后沿著一定方向發(fā)展，后形成的裂紋發(fā)展遇到先形成的裂紋后被終止，其結(jié)果是形成一系列空間分割圖案，并出現(xiàn)等級(jí)特性。