流平劑概述、流平性影響因素、各種類流平劑作用原理及流平性的判斷方法
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)致紊流
● 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降低處于表面的分子之間的吸引力,從而促使更好的流動。
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理及特性
1) 消除表面張力梯度 ?
2）降低體系表面張力。
● 有機硅類:
? -- ?明顯降低表面張力
? -- ?良好的遷移性能消除表面張力梯度
● 丙烯酸酯類:
? -- ?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
有機硅流平劑有兩個顯著特性。
性能 |
有機硅 |
聚丙烯酸酯 |
流平 |
優(yōu)異 |
好 |
流動 |
好 |
優(yōu)異 |
抗縮孔 |
優(yōu)異 |
一般 |
底材潤濕 |
好 |
一般 |
穩(wěn)泡 |
是 |
否 |
滑爽 |
是 |
否 |
層間附著 |
是 |
否 |
添加量 |
小 |
大 |
?
●有機硅流平劑
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。
其結(jié)構(gòu)目前主要有三類：聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有機改性聚硅氧烷，以有機改性聚硅氧烷最為重要，短鏈有機硅不影響重涂;
? ? ●丙烯酸流平劑
丙烯酸流平劑包括純丙烯酸流平劑和改性丙烯酸流平劑。
?純丙烯酸流平劑包括傳統(tǒng)的非反應(yīng)性丙烯酸流平劑和新型含官能團的反應(yīng)性丙烯酸流劑。這是一類分子量不等的丙烯酸均聚物或共聚物，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。傳統(tǒng)的非反應(yīng)性丙烯酸流平劑的缺點是高分子量產(chǎn)品，可能會在漆膜中產(chǎn)生霧影，低分子量產(chǎn)品，又有可能降低漆膜表面硬度。含反應(yīng)性官能團的丙烯酸流平劑能很好的解決這一矛盾，提供良好流平性的同時，不會產(chǎn)生霧影也不降低表面硬度，有時還會提高表面硬度。
●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，一般在丙烯酸流平劑和有機硅流平劑難以發(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，通常采用丙烯酸流平劑。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丙烯酸流平劑。在底漆中，如果需要更強的底材潤濕性，可考慮選用能顯著降低表面張力的有機硅流平劑和改性丙烯酸流平劑（如氟改性丙烯酸流平劑和磷酸酯改性丙烯酸流平劑），如果有機硅流平劑和氟改性丙烯酸流平劑出現(xiàn)穩(wěn)泡、影響層間附著力等副作用，應(yīng)采用磷酸酯改性丙烯酸流平劑。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丙烯酸流平劑，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)性官能團的丙烯酸流平劑常常獲得更好的流平性，同時提高漆膜的物理化學性能。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，有機硅流平劑是必需的，這種情況下最好是有機硅流平劑和丙烯酸流平劑配伍使用。應(yīng)當指出的是，在垂直面施工時，有機硅流平劑提供流平性能的同時，可有效降低涂層的流掛傾向。另外，在金屬閃光漆配方中，應(yīng)慎用有機硅流平劑，因為可能導(dǎo)致片狀鋁顏料的不均勻排列而出現(xiàn)漆膜顏色不均。
● 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)。粉末涂料常采用丙烯酸流平劑。如果流平劑呈液態(tài)，一般要預(yù)先制成母料才能使用。也有制成粉體的丙烯酸流平劑，專門用于粉末涂料，這類產(chǎn)品是將液態(tài)的丙烯酸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，就要采用有機硅流平劑，已有制成粉體的專門用于粉末涂料的有機硅流平劑。使用有機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，需要強烈降低體系的表面張力，最常用的是有機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。當然如果需要真正平整的表面，用于水性體系的丙烯酸流平劑是必需的。而對于乳膠體系，成膜機理則完全不同，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，丙烯酸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準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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