研究聚合物薄膜涂层的干燥在胶粘剂工业上有着重要的用途。比如胶粘剂的使用性能不仅取决于胶粘剂的配方, 而且与胶粘剂的成膜过程紧密相关, 当胶粘剂涂在两接件之间, 主要靠溶剂挥发和聚合物缩合、聚合、熔融等物理或化学的作用干燥固化所以胶粘剂使用溶剂时, 应考虑到它的挥发速度, 若挥发过慢, 胶缝中还残存溶剂, 胶膜中残余溶剂会影响胶膜的附着力、硬度和耐溶剂性, 进而降低胶粘剂的粘接强度若挥发过快或不均匀会导致涂膜薄层内部出现气泡从而影响胶粘剂的物理和光学性能为保持涂膜长时间稳定, 需要胶粘剂涂层薄膜完全脱除溶剂并不再起化学反应, 并且考虑到提高生产效率, 脱除溶剂速率应尽量快速。所以考察胶粘剂涂布后的聚合物薄膜涂层的干燥过程具有重要的现实意义。

由于涂膜性质的差异, 涂层干燥的成膜过程不尽相同。一般根据干燥机理的不同,将涂膜分为热塑性涂膜和热固性涂膜, 其中热塑性涂膜仅靠溶剂的挥发进行干燥而对于热固性涂膜, 其干燥过程除溶剂挥发外, 还有部分官能团的交联反应。

传统干燥理论认为干燥可分为恒速干燥和降速干燥两个阶段, 恒速干燥阶段的传质主要由溶剂在物料表面的汽化速率控制在降速干燥阶段, 溶剂浓度下降, 被干燥物料中出现传质阻力, 这时的传质过程由溶剂在被干燥物料中的扩散速率控制。对于聚合物一溶剂体系一般认为恒速干燥阶段较短而降速阶段长且机理复杂, 这是因为随着干燥的进行高分子聚合物理化学性质会发生变化, 从而溶剂在聚合物溶液中的扩散受到影响。这些变化包括很多情况, 针对不同体系、不同种类的聚合物其变化方式也存在差异。

1、热塑成膜过程

这一过程中, 起初干燥速率由外部传质阻力几乎为常数控制, 此时干燥速率较快, 接近恒速。随着涂膜表面溶剂的挥发, 涂膜溶剂挥发速率, 取决于溶剂分子抵达涂膜表面的快慢, 这时的干燥速率由溶剂经分子扩散或毛细管流动到达涂膜表面的速率控制内部传质阻力〕, 涂膜干燥进入降速干燥阶段。在降速干燥阶段, 受聚合物本身折叠作用, 溶剂分子的大小和溶剂与聚合物间的相互作用影响, 干燥速率迅速降低直至达到平衡。

2、热固成膜过程

热固涂膜干燥过程的情况要更复杂些, 这里还要考虑聚合物溶液在溶剂挥发的同时伴有聚合反应, 因此涂膜不断地收缩〕。在干燥过程中, 随着溶剂的挥发, 聚合物交联基团间的反应变得越来越困难, 由动力学控制的固化过程逐渐转变为由扩散所控制, 或者是两种因素的综合作用。这里对应的关键参数是薄膜的玻璃化转变温度。

3、乳液成膜过程

抛开使用干燥速率划分干燥过程, 等人, '将丙烯酸乳液薄膜成型分成六个阶段, 包括主体水分大量蒸发, 引起颗粒间的均匀收缩接近空气乳胶界面的絮凝颗粒与*终空气乳胶界面水蒸发渗透填充颗粒密实化水在密集的不可移动颗粒间蒸发, 由于内界面力引起的颗粒结构变化穿过闭合聚合物膜和自粘聚合物颗粒的水扩散连续聚合物膜的形成。