流平劑的作用原理
一.流平的概述
涂料施工后,有一個流動及干燥成膜過程,然后逐步形成一個平整、光滑、均勻的涂膜。涂膜能否達(dá)到平整光滑的特性,稱為流平性。在涂料實際施工過程中,常出現(xiàn)的涂膜缺陷有橘皮,魚眼,縮孔,針孔,縮邊,貝納得漩渦,氣流敏感及由于流平性不好,刷涂時出現(xiàn)刷痕,輥涂時產(chǎn)生輥痕都稱之為流平性不良,這些現(xiàn)象的產(chǎn)生降低了涂料的裝飾和保護(hù)功能。影響涂料流平性的因素很多,溶劑的揮發(fā)梯度和溶解性能、涂料的表面張力、濕膜厚度和表面張力梯度、涂料的流變性、施工工藝和環(huán)境等,其中最重要的因素是涂料的表面張力、成膜過程中濕膜產(chǎn)生的表面張力梯度和濕膜表層的表面張力均勻化能力。改善涂料的流平性需要考慮調(diào)整配方和加入合適的助劑,使涂料具有合適的表面張力和降低表面張力梯度的能力。
二.流平劑的作用
涂料在潤濕基材后,控制其流動至最終流平的助劑稱為流平劑,流平劑可以解決以下問題:
三.流平的主要影響因素
1.表面張力梯度--液--氣界面
● 里層和表層的表面張力梯度導(dǎo)致貝納得漩渦
● 消除表面張力梯度是獲得平整表面的要素
2. 表面張力----液---固界面
比底材低的表面張力,使涂料擁有更好的底材潤濕力
● 降低涂料的表面張力,從而促使液體具有更好的長波流平性。
四.流平速度的影響因素
● 粘度越大,流平越慢
● 涂膜越厚,流平越快
● 表面張力越大,流平越快
五.不同流平劑的作用機(jī)理及特性
1) 消除表面張力梯度
2)降低體系表面張力。
● 有機(jī)硅類:
-- 明顯降低表面張力
-- 良好的遷移性能消除表面張力梯度
●非硅非氟類:
-- 不明顯降低表面張力
-- 不向表面遷移
-- 在涂層內(nèi)部定向,調(diào)整局部表面張力同一性
“有機(jī)硅流平劑”和“非硅非氟流平劑”的對比:
性能 | 有機(jī)硅 | 非硅非氟 |
流平 | 良 | 優(yōu) |
流動 | 優(yōu) | 良 |
抗縮孔 | 優(yōu) | 一般 |
底材潤濕 | 優(yōu) | 一般 |
穩(wěn)泡 | 是 | 否 |
滑爽 | 是 | 否 |
層間附著 | 降低 | 不影響 |
添加量 | 低 | 高 |
●有機(jī)硅流平劑
一是可以做到顯著降低涂料的表面張力,提高涂料的底材潤濕能力和漆膜的流動性、消除Benard旋渦從而防止發(fā)花。降低表面張力的能力取決于其化學(xué)結(jié)構(gòu),另一個顯著特性是能改善涂層的平滑性、抗掛傷性和抗粘連性。這類流平劑的缺點是存在穩(wěn)定泡沫、影響層間附著力的傾向,有些還對施工環(huán)境如烘爐產(chǎn)生污染。
●非硅非氟流平劑
非硅非氟流平劑是一類分子量不等的均聚物或共聚物,這類流平劑僅輕微降低涂料的表面張力,能夠平衡漆膜表面張力差異,獲得真正平整的、類似鏡面的漆膜表面。如果分子量足夠高,這類流平劑還具有脫氣和消泡的作用。
●氟碳化合物類流平劑
氟碳化合物類流平劑的特點是高效,但價格昂貴,一般在非硅非氟流平劑和有機(jī)硅流平劑難以發(fā)揮作用的時候使用,然而也存在穩(wěn)定泡沫、影響層間附著力的傾向。
六.流平劑的應(yīng)用及選擇
對于一個確定的配方體系,應(yīng)根據(jù)配方的性質(zhì)和希望流平劑所達(dá)到的性能,來擇合適的流平劑品種。
1. 確定水性配方時,常常先選擇潤濕劑,再選擇流平劑。有的助劑既可以起到潤濕劑,也可以起到流平劑的作用。
2. 不要大量使用強(qiáng)烈降低表面張力的潤濕劑,夠用就好,因為它會使流平時間延長。
● 溶劑性涂料體系在底漆和中層漆配方中,通常采用非硅非氟流平劑。如果需脫氣性和底材潤濕性,宜選擇中等分子量或高分子量非硅非氟流平劑。在底漆中,如果需要更強(qiáng)的底材潤濕性,可考慮選用能顯著降低表面張力的有機(jī)硅流平劑和改性非硅非氟流平劑(如氟改性非硅非氟流平劑和磷酸酯改性非硅非氟流平劑)。在面漆和透明漆配方中,對漆膜外觀要求相對較高,一般可選用低分子量非硅非氟流平劑,這樣將獲得良好的流平性,在漆膜中不易產(chǎn)生霧影。在交聯(lián)固化型體系,選用含反應(yīng)性官能團(tuán)的非硅非氟流平劑常常獲得更好的流平性,同時提高漆膜的物理化學(xué)性能。如果需要漆膜具有更好的流動性或需要滑爽性和抗刮傷性,有機(jī)硅流平劑是必需的,這種情況下最好是有機(jī)硅流平劑和非硅非氟流平劑配伍使用。
● 粉末涂料體系粉末涂料的流平過程分為兩個階段。第一個階段是粉末粒子的熔化,第二個階段粉末粒子熔化后流動成為平整的漆膜。粉末涂料不含溶劑,在成膜過程不會產(chǎn)生表面張力梯度,流平更多的是與底材潤濕有關(guān)。粉末涂料常采用非硅非氟流平劑。如果流平劑呈液態(tài),一般要預(yù)先制成母料才能使用。也有制成粉體的非硅非氟流平劑,專門用于粉末涂料,這類產(chǎn)品是將液態(tài)的非硅非氟流平劑吸附在二氧化硅粉體上,一些低檔流平劑用碳酸鈣吸附。如果粉末涂料需要滑爽性抗掛傷性,就要采用有機(jī)硅流平劑,已有制成粉體的專門用于粉末涂料的有機(jī)硅流平劑。使用有機(jī)硅流平劑要留意避免形成縮孔。
● 水性涂料體系水性涂料體系分為水溶性體系和乳膠體系。在水溶性體系中,需要強(qiáng)烈降低體系的表面張力,最常用的是有機(jī)硅流平劑和氟碳化合物類流平劑,所起作用與它們應(yīng)用于溶劑型涂料體系相同。當(dāng)然如果需要真正平整的表面,用于水性體系的非硅非氟流平劑是必需的。而對于乳膠體系,成膜機(jī)理則完全不同,粘度也不隨溶劑的揮發(fā)而改變。配方中采用流平劑會可能提高涂料的底材潤濕性,非硅非氟流平劑可以提高漆膜平整度,但涂料的主要流動性能,更多的是通過添加流變控制劑來進(jìn)行控制和調(diào)整。
七.如何判定流平劑的好壞
一般來說,我們可以采用以下目測的方法來粗略判斷涂料流平劑的好壞。
● 涂料按照指定的涂刷方法施工干燥后,如果看到涂料表面沒有縮孔、針孔。橘皮、絲紋、刷痕、霧影等缺陷,就可以判定這個涂料流平劑的的流平性是較好的。
● 但是以上這種方法是無定量指標(biāo)的,很容易引起分歧。所以在國內(nèi)和國際的涂料工業(yè)界中,人們制定了專門的標(biāo)準(zhǔn)來評定涂料流平劑的流平性。如:
①GB/T l750-1979涂料流平性測定法:該方法是測定按一定方法刷涂/噴涂涂料于一定底材上,達(dá)到流平所需的時間。
②GB-Sl07水平流動性測定法:該方法是測定環(huán)氧粉末涂層試片在一定溫度下熔化后的直徑大小。
③ASTM D2801流平性測定法:該方法使用紐約涂料協(xié)會(NYPC)的流平性刮刀,以成對的兩條漆條流到一起的能力來確定流平性等級。
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