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(gè)流動及干燥成膜過程，然后逐步形成一個(gè)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(shí)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(shí)出現(xiàn)刷痕，輥涂時(shí)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(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
● 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(jī)硅流平劑有兩個(gè)顯著特性。
性能 |
有機(jī)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(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(gè)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(diǎn)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(jī)改性聚硅氧烷，以有機(jī)改性聚硅氧烷最為重要，短鏈有機(jī)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(tuán)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(diǎn)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(tuán)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(shí)，不會產(chǎn)生霧影也不降低表面硬度，有時(shí)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(diǎn)是高效，但價(jià)格昂貴，一般在丙烯酸流平劑和有機(jī)硅流平劑難以發(fā)揮作用的時(shí)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(gè)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(shí)，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?yàn)樗鼤沽髌綍r(shí)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(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(jī)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(tuán)的丙烯酸流平劑常常獲得更好的流平性，同時(shí)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)硅流平劑和丙烯酸流平劑配伍使用。應(yīng)當(dāng)指出的是，在垂直面施工時(shí)，有機(jī)硅流平劑提供流平性能的同時(shí)，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(jī)硅流平劑，因?yàn)榭赡軐?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(gè)階段。第一個(gè)階段是粉末粒子的熔化，第二個(gè)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(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，用于水性體系的丙烯酸流平劑是必需的。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，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(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(gè)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(shí)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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