涂层固化是涂料被施涂于承载物后由液相转化为固相的复杂过程,同时也是涂层性能发生变化的过程。由于涂料中各组分的分布和涂层微孔结构基本上决定于涂料固化过程,所以澄清涂层固化机理以便控制涂层结构和设计新型涂料配方多年来一直是涂布纸工业界的重要研究课题。本课题基于Lepoutre经典固化机理,将Croll胶乳成膜机理引入到涂层固化的研究中。结合表面光泽度和蒸发速率两种表征方法,测定涂层随固化时间的变化,并利用已提出的滤饼层固化机理描述涂层固化过程。通过拍摄实验过程来采集数据,以确保测定数据与固化时间同步。利用线性相关系数的概念获得蒸发速率曲线上恒速阶段的临界时间及速率。通过研究涂层定量、初始固含量、胶乳含量和颜料配比等因素对涂层固化过程的影响,得到以下结论：蒸发速率开始下降的临界点为胶乳开始变形融合的临界点,即为胶乳变形融合浓度(LCC)；涂层蒸发速率发展过程可以被滤饼层固化机理所描述,并分为三个阶段,即：恒速阶段、降速阶段和慢速阶段；涂层干燥到第一临界浓度(FCC)时所需要的时间应独立于涂层厚度,而FCC随涂层厚度的增加而降低；随着涂层初始固含量的增加,FCC、LCC和第二临界浓度(SCC)都增加,但其临界时间随之缩短；随着涂层胶乳含量的增加,FCC和LCC几乎保持不变,而SCC随之增加。另外课题还研究了涂层定量、初始固含量、胶乳含量和颜料配比等因素对涂层结构与性能的影响。实验结果表明：随着定量、初始固含量、胶乳含量以及颜料中GCC含量的增加,涂层孔隙率降低,而粗糙度几乎没有变化；随着定量、初始固含量以及颜料中GCC含量的增加,涂层白度略有增加：随着胶乳含量的增加涂层白度几乎保持不变。以上结论验证了新涂层固化机理,为进一步研究涂层固化过程奠定了坚实的基础。本课题确定了涂层固化中各临界值随可变因素的变化规律,建立了一个更为接近实际的水性涂料涂层固化模型。这不但有助于完善对涂布纸涂层固化过程的机理研究,而且有助于更深刻地认识涂布纸干燥中的传质和传热现象,有助于开发新型节能型涂料配方,有助于高分子化学工业研发新型高效粘合剂、涂料助剂等。