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润湿剂的原理及应用
一、润湿剂的概念
润湿剂分子结构的基本特征是,分子的一端具有亲水基团(链段),另一端具有疏水基团(链段)的化学物质。通俗的说,即分子分别具有亲水性和疏水性的一类化学物质。
当树脂是水性树脂时,小编理解的润湿机理(主要针对水性树脂)如下:
机理:当把水性树脂涂覆在基材表面时,其中一部分润湿剂在涂层的底部,它与被润湿的表面接触,亲油链段吸附在固体表面,亲水基向外伸向水中。把水和基材的接触,变成了水和润湿剂的亲水基团接触,形成了以润湿剂为中间层的夹层结构。使水相更容易铺展,从而达到润湿的目的。另一部分润湿剂,存在于液体的表面,其亲水基伸向液体水中,疏水基团暴露在空气中,形成单分子层,降低了涂层的表面张力,促使涂层更好的润湿基材,从而达到润湿的目的。
二、什么是液体的润湿性能
润湿性能是液体物质对固体物质亲和性能的一种衡量。主要表现形式有:a、对固体表面的浸润;b、在固体表面的铺展;c、在固体表面的渗透。
简单的说,润湿性能好的液体容易在固体表面铺展,容易渗透到固体表面的缝隙当中。
三、影响液体润湿性能的内在因数
润湿性能是一种相对的表现形式,也就是说和液体和固体的本身特性有关,其中最重要的是液体和固体的表面张力的相对大小。液体表面张力越小,固体的表面张力越大,液体对固体的润湿性能就越好,液体就能够在固体表面很好的铺展。
四、液体润湿能力的衡量
液体润湿能力的大小可以用液体在固体表面上铺展后,所形成的接触角θ来衡量。其中接触角θ越小,液体对固体的润湿性能就越好,θ等于零时,其润湿性能最佳。其中θ=90°是一个重要的参数,因为θ<90°时,液体可以自发的在固体表面铺展浸润;而θ>90°时,液体不能再固体表面自发铺展浸润。
接触角可以通过以下公式来计算:cosθ= (γs-γsl)/γl
其中:
γs 为固体的表面张力。
γl为液体表面张力。
γsl为液体和固体表面的界面张力。γsl相对γs 和γl很小,有时计算可以忽略。
除了用接触角θ来衡量润湿性能以外,铺展系数也可以用来表示润湿能力大小。其物理意义为一定体积的液体能够在固体表面浸润的面积,以cm2/g表示。液体的润湿性能越好,其浸润面积越大。铺展系数用S表示,计算公式为:S=γs -γsl-γl当S大于零时,液体可以自发的在固体表面润湿。
、影响润湿能力的因素
1、液体和被润湿固体的化学结构及组成。主要影响表面张力的大小而影响润湿能力。
2、固体表面的粗糙程度。例如θ<90°,表面粗糙度增加会使接触角减少而使润湿性能提高;θ>90°时,表面粗糙度增加时接触角变大而难以润湿。
3、固体表面的污染程度。固体表面污染一般不利于润湿。所以在涂料涂覆前要对基材进行除污处理。
4、表面活性剂。在液体中添加表面活性剂可以有效的降低表面张力而有利于润湿。
5、温度对物质的表面张力产生直接影响,这一点应在实际工作中考虑。
、理论应用
由上面的基本理论可以得出,涂料能否对基材产生润湿作用,取决于涂料的表面张力。当涂料的表面张力等于或者小于固体基材表面张力时,才会很好的在固体表面进行铺展。
在实际工作中对润湿剂的选择也有了衡量标准,我们应当选择能够有效的降低涂料的表面张力的润湿剂,来提高材料的选择性。
、常见物质的表面张力表
材料 表面张力[mN/m{dyn/cm}]
72.2
已二醇 48.4
邻二甲苯 30.0
已二醇单乙醚醋酸酯 28.7
醋酸正丁酯 25.2
松香水 24.0
正丁醇 24.6
甲基异丁基酮 23.6
甲乙酮 24.6
三聚氰胺树脂(HMMM型) 58
环氧树脂(Epikote828) 45
聚甲级丙烯酸甲脂 41
65%豆油脂肪酸醇酸树脂 37
无油醇酸树脂 47
Modaflow流平剂 32
马口铁(未打膜/已打膜) 35~45
磷化处理过的钢 40~45
37~45
醇酸树脂底漆 70
玻璃 70
 
 
 聚合物 Yc(达因/厘米)
脲醛树脂 61
纤维素 45
聚丙烯腈 44
聚氧化乙烯 43
聚对苯二甲酸乙二醇酯 43
尼龙66 42.5
尼龙6 42
聚砜 41
聚甲基丙烯酸甲酯 40
聚偏氯乙烯 40
聚氯乙烯 39
聚乙烯醇缩甲醛 38
氯磺化聚乙烯 37
聚醋酸乙烯酯 37
聚乙烯醇 37
聚苯乙烯 32.8
尼龙1010 32
聚丁二烯(顺式) 32
聚乙烯 31
聚氨酯 29
聚氯化乙烯 28
聚乙烯醇缩丁醛 28
丁基橡胶 27
聚偏二氯乙烯 25
聚二甲基硅氧烷 24
聚三氟乙烯 22
硅橡胶 22
聚四氟乙烯 18.5
聚全氟丙烯 16.2
聚甲基丙烯酸全氟辛酯 10.6
 

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