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流平剂的作用原理

一.流平的概述

涂料施工后,有一个流动及干燥成膜过程,然后逐步形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。涂膜能否达到平整光滑的特性,称为流平性。在涂料实际施工过程中,常出现的涂膜缺陷有橘皮,鱼眼,缩孔,针孔,缩边,贝纳得漩涡,气流敏感及由于流平性不好,刷涂时出现刷痕,辊涂时产生辊痕都称之为流平性不良,这些现象的产生降低了涂料的装饰和保护功能。影响涂料流平性的因素很多,溶剂的挥发梯度和溶解性能、涂料的表面张力、湿膜厚度和表面张力梯度、涂料的流变性、施工工艺和环境等,其中最重要的因素是涂料的表面张力、成膜过程中湿膜产生的表面张力梯度和湿膜表层的表面张力均匀化能力。改善涂料的流平性需要考虑调整配方和加入合适的助剂,使涂料具有合适的表面张力和降低表面张力梯度的能力。
二.流平剂的作用
涂料在润湿基材后,控制其流动至最终流平的助剂称为流平剂,流平剂可以解决以下问题:
三.流平的主要影响因素
1.表面张力梯度--液--气界面
● 里层和表层的表面张力梯度导致贝纳得漩涡
● 消除表面张力梯度是获得平整表面的要素
2. 表面张力----液---固界面
比底材低的表面张力,使涂料拥有更好的底材润湿力
● 降低涂料的表面张力,从而促使液体具有更好的长波流平性。
四.流平速度的影响因素
● 粘度越大,流平越慢
● 涂膜越厚,流平越快
● 表面张力越大,流平越快
五.不同流平剂的作用机理及特性
1) 消除表面张力梯度  
2)降低体系表面张力。
● 有机硅类:
  --  明显降低表面张力
  --  良好的迁移性能消除表面张力梯度
●非硅非氟类:
  --  不明显降低表面张力
  --   不向表面迁移
  --   在涂层内部定向,调整局部表面张力同一性

“有机硅流平剂”和“非硅非氟流平剂”的对比:
性能 有机硅 非硅非氟
流平
流动
抗缩孔 一般
底材润湿 一般
稳泡
滑爽
层间附着 降低 不影响
添加量
●有机硅流平剂
一是可以做到显著降低涂料的表面张力,提高涂料的底材润湿能力和漆膜的流动性、消除Benard旋涡从而防止发花。降低表面张力的能力取决于其化学结构,另一个显著特性是能改善涂层的平滑性、抗挂伤性和抗粘连性。这类流平剂的缺点是存在稳定泡沫、影响层间附着力的倾向,有些还对施工环境如烘炉产生污染。
 
●非硅非氟流平剂
 非硅非氟流平剂是一类分子量不等的均聚物或共聚物,这类流平剂仅轻微降低涂料的表面张力,能够平衡漆膜表面张力差异,获得真正平整的、类似镜面的漆膜表面。如果分子量足够高,这类流平剂还具有脱气和消泡的作用。
●氟碳化合物类流平剂
氟碳化合物类流平剂的特点是高效,但价格昂贵,一般在非硅非氟流平剂和有机硅流平剂难以发挥作用的时候使用,然而也存在稳定泡沫、影响层间附着力的倾向。
 
六.流平剂的应用及选择
对于一个确定的配方体系,应根据配方的性质和希望流平剂所达到的性能,来择合适的流平剂品种。
 
1. 确定水性配方时,常常先选择润湿剂,再选择流平剂。有的助剂既可以起到润湿剂,也可以起到流平剂的作用。
2. 不要大量使用强烈降低表面张力的润湿剂,够用就好,因为它会使流平时间延长。
 
● 溶剂性涂料体系在底漆和中层漆配方中,通常采用非硅非氟流平剂。如果需脱气性和底材润湿性,宜选择中等分子量或高分子量非硅非氟流平剂。在底漆中,如果需要更强的底材润湿性,可考虑选用能显著降低表面张力的有机硅流平剂和改性非硅非氟流平剂(如氟改性非硅非氟流平剂和磷酸酯改性非硅非氟流平剂)。在面漆和透明漆配方中,对漆膜外观要求相对较高,一般可选用低分子量非硅非氟流平剂,这样将获得良好的流平性,在漆膜中不易产生雾影。在交联固化型体系,选用含反应性官能团的非硅非氟流平剂常常获得更好的流平性,同时提高漆膜的物理化学性能。如果需要漆膜具有更好的流动性或需要滑爽性和抗刮伤性,有机硅流平剂是必需的,这种情况下最好是有机硅流平剂和非硅非氟流平剂配伍使用。
● 粉末涂料体系粉末涂料的流平过程分为两个阶段。第一个阶段是粉末粒子的熔化,第二个阶段粉末粒子熔化后流动成为平整的漆膜。粉末涂料不含溶剂,在成膜过程不会产生表面张力梯度,流平更多的是与底材润湿有关。粉末涂料常采用非硅非氟流平剂。如果流平剂呈液态,一般要预先制成母料才能使用。也有制成粉体的非硅非氟流平剂,专门用于粉末涂料,这类产品是将液态的非硅非氟流平剂吸附在二氧化硅粉体上,一些低档流平剂用碳酸钙吸附。如果粉末涂料需要滑爽性抗挂伤性,就要采用有机硅流平剂,已有制成粉体的专门用于粉末涂料的有机硅流平剂。使用有机硅流平剂要留意避免形成缩孔。
 
● 水性涂料体系水性涂料体系分为水溶性体系和乳胶体系。在水溶性体系中,需要强烈降低体系的表面张力,最常用的是有机硅流平剂和氟碳化合物类流平剂,所起作用与它们应用于溶剂型涂料体系相同。当然如果需要真正平整的表面,用于水性体系的非硅非氟流平剂是必需的。而对于乳胶体系,成膜机理则完全不同,粘度也不随溶剂的挥发而改变。配方中采用流平剂会可能提高涂料的底材润湿性,非硅非氟流平剂可以提高漆膜平整度,但涂料的主要流动性能,更多的是通过添加流变控制剂来进行控制和调整。
七.如何判定流平剂的好坏
一般来说,我们可以采用以下目测的方法来粗略判断涂料流平剂的好坏。
● 涂料按照指定的涂刷方法施工干燥后,如果看到涂料表面没有缩孔、针孔。橘皮、丝纹、刷痕、雾影等缺陷,就可以判定这个涂料流平剂的的流平性是较好的。
● 但是以上这种方法是无定量指标的,很容易引起分歧。所以在国内和国际的涂料工业界中,人们制定了专门的标准来评定涂料流平剂的流平性。如:
①GB/T l750-1979涂料流平性测定法:该方法是测定按一定方法刷涂/喷涂涂料于一定底材上,达到流平所需的时间。
②GB-Sl07水平流动性测定法:该方法是测定环氧粉末涂层试片在一定温度下熔化后的直径大小。
③ASTM D2801流平性测定法:该方法使用纽约涂料协会(NYPC)的流平性刮刀,以成对的两条漆条流到一起的能力来确定流平性等级。

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