Header Image

流动和流平原理

表面助剂

1.原理
表面助剂用于在涂料施工过程中或施工以后防止表面缺陷和改进漆膜的外观效果和保护性。

2.涂膜的表面缺陷的原因和解决方案

2.1表面的缺陷
●橘皮现象—不良的流动,这种常见的表面缺陷只有在喷涂后才会发现。三个因素会直接关系到橘皮现象的产生与否:
    1、喷涂液体的粘度,涂膜厚度
    2、喷涂条件,比如压力,气液比
    3、液体的表面张力
流平是一个复杂的过程,在其他条件不变的情况下,通过助剂来改善流平并不是通过简单的提高或者降低表面张力来完成的。

●缩孔和针孔现象——缩孔和针孔现象主要是由于在干燥过程之前,存在于底材、涂料或者来源于周围环境的污染物所致,液体涂料和污染物之间的表面张力不同,表面张力的差别越大,这种缺陷越明显。如果液体涂料表面张力足够低,这种缺陷可以避免。针孔现象是缩孔的一种表现,是因为液体没有形成均匀层,所以就形成了能见底材的凹面。

●发花和丝纹——发花和丝纹都是发生在液体涂料干燥的过程中的。表面张力的变化引起的涂膜内部的紊流以及颜料粒子的运动能力差异,最终会造成颜色出现明显分离。在水平表面上来看,这种浮色是六边形的,又被称为贝纳德涡。丝纹也是由于同样的原因。尽量缩小干燥过程中表面张力的变化以及平衡不同颜料的运动能力可以避免这种现象。

●浮印——当在基底上出现一些不同的表面张力时,比如在擦拭过程中,或者清洗液残留的痕迹或者是手指印,都会造成浮印(或重影)的产生。这些印迹会出现在涂膜上。尤其是当底材或者底漆上含有界面活性物质时,这种现象看得尤为明显。

●润湿不良——润湿不良发生的直接原因就是涂料的表面张力高于施工底材的表面张力,涂料无法在底材上正常铺展,在一些表面张力较低的底材上比较容易出现,如PVC、PE、不锈钢表面。降低涂料的表面张力至低于底材表面张力就可以解决此类问题。

以上各种表面缺陷的问题,都可以通过合理的使用表面助剂,使其得到解决或者改善。

3.常见的表面助剂种类

聚硅氧烷类
• 聚硅氧烷是涂料业最常见的表面助剂。纯聚甲二基硅氧烷在UNIQCHEM的系列产品中没有用到,因为它们与很多树脂不兼容。通过烷基或者聚醚支链改性聚二甲基硅氧烷主链可以改进这一缺点。

(R:烷基、芳烷基、聚醚基团、聚酯基团…)

除此之外,一些反应基团,比如异氰酸酯、双键、氢氧基团、酸基团可以导入,从而流平剂可以交链进涂膜内。他们适用于溶剂型体系或者水性系统或者两者皆适用,这取决于支链的类型。

有机硅类表面助剂的作用,是使涂料的表面张力可以稳定在一个相对较低的水平,并且减少产生表面张力差异,因此可以针对性的解决或者改善以上所有表面缺陷。

几乎所有的有机硅助剂都可以防止贝纳德漩涡的形成。

[贝纳德涡流:由于涂膜表面溶剂的挥发,界面处表面张力快速升高,内部表面张力较低的液体快速流向表面,形成凸起,]

但是对于浮色,必须意识到有机硅助剂只是影响漩涡结构本身,而不是根本原因(如:颜料运动性差异)

另外,有机硅类助剂还可以提供一些其他的作用:

表面滑爽:包括随之带来的抗划伤、抗粘连以及易清洁性能
有机硅类助剂提供的滑爽性取决于其结构中,主要是二甲基的含量,同时分子链的长度也会明显影响滑爽性。

但是正是由于这种表面滑爽性能,同时会带来另外一个问题。
对层间附着力的影响:

有机硅类助剂种类较多,由于分子量的差异,改性基团的选择,以及使用方法的和应用体系的不同,对层间附着力的影响也各不一样。例如,UNIQFLOW 400U在合理的添加量下,对于重涂的影响非常小,而相对的UNIQFLOW 496U对重涂的影响就要明显得多。

聚丙烯酸酯类
聚丙烯酸酯是有一些表面张力小的特殊单体所构成的。根据他们支链的不同,也可以分别适用于溶剂型体系或者水性系统。

(R1:丙烯酸酯/甲基丙烯酸酯 R2:聚醚、聚酯、烷基…)

聚丙烯酸酯助剂主要用于提高流平,通过在湿膜表面形成分子层,稳定界面的表面张力,从而改善流平。

【流平剂在涂膜表面】

丙烯酸类流平助剂也会提供一些其他的作用:
消泡性:
丙烯酸酯类流平剂由于不会或者很少的降低表面张力,因此不会带来稳泡的问题,同时由于分子量大小不同,有些丙烯酸类流平剂会带来明显的消泡性,
例如:UNIQFLOW 385S是相对分子量较高的纯丙烯酸酯流平剂,除了非常好的流平性,同时会具有明显的消泡效果,但同时也会带来一定问题。
相容性的不佳:
因此UNIQFLOW 385S非常推荐应用与高粘度底漆体系,既可以改善高粘度体系的流平问题,又可以提供明显的消泡作用,同时还不会影响层间附着力,而由于相容性的所引起的浑浊、光泽降低副作用在底漆体系不会造成明显影响。
但并不是所有的丙烯酸酯流平剂都是相容性不好的,分子量的不同直接影响相容性的好坏,UNIQFLOW 388S就具有非常好的相容性。

另外,因为纯丙烯酸流平剂几乎不会降低表面张力,单独使用丙烯酸流平剂时,比较容易出现一些表面张力不够低所造成的问题,例如:
润湿不良、缩孔、涨边等
氟碳改性聚丙烯酸酯是经氟碳改性过的丙烯酸产品。

该类产品具有聚丙烯酸的改善流平,不稳泡,不影响层间附着力的优点,又有氟碳的降低表面张力,底材润湿和抗缩孔的优点。

氟碳单体含量的不同,润湿力也会有明显的变化,例如:UNIQFLOW 361S具有非常好的润湿性和抗缩孔能力,相对的UNIQFLOW 375S的润湿和抗缩孔能力较弱,但也可以满足大部分情况的润湿要求。

市售的氟碳改性聚丙烯酸酯流平剂通常也会存在一定的相容性问题,因而在高光清漆体系的使用受到限制。例如:UNIQFLOW 375S因为其相容性问题,我们一般不推荐应用与于光清漆体系,而UNIQFLOW 376S则具有非常好的相容性,可以很好的应用于高光清漆体系

上表只做简单参考,具体的随着结构变化(如,分子量大小)会有一定差异。

Top