流平劑作用原理及流平性的判斷方法
流平劑概述
涂料施工后，有一個(gè)流動(dòng)及干燥成膜過(guò)程，然后逐步形成一個(gè)平整、光滑、均勻的涂膜。涂膜能否達到平整光滑的特性，稱(chēng)為流平性。在涂料實(shí)際施工過(guò)程中，常出現的涂膜缺陷有橘皮,魚(yú)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)出現刷痕，輥涂時(shí)產(chǎn)生輥痕都稱(chēng)之為流平性不良，這些現象的產(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(guò)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。
流平劑的作用涂料在潤濕基材后，控制其流動(dòng)至最終流平的助劑稱(chēng)為流平劑，流平劑可以解決以下問(wèn)題：
1.表面張力梯度------液------氣界面
● 里層和表層的表面張力梯度導致紊流
● 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(dòng)。
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
1) 消除表面張力梯度
2）降低體系表面張力
● 有機硅類(lèi):
-- 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(lèi):
-- 不明顯降低表面張力
-- 不向表面遷移
-- 在涂層內部定向,調整局部表面張力同一性
對比來(lái)看，有機硅流平劑有多個(gè)顯著(zhù)特性。
| 性能 | 有機硅 | 聚丙烯酸酯 |
| 流平 | 優(yōu)異 | 好 |
| 流動(dòng) | 好 | 優(yōu)異 |
| 抗縮孔 | 優(yōu)異 | 一般 |
| 底材潤濕 | 好 | 一般 |
| 穩泡 | 是 | 否 |
| 滑爽 | 是 | 否 |
| 層間附著(zhù) | 是 | 否 |
| 添加量 | 小 | 大 |
● 有機硅流平劑
一是可以做到顯著(zhù)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(dòng)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)結構,另一個(gè)顯著(zhù)特性是能改善涂層的平滑性、抗刮傷性和抗粘連性。這類(lèi)流平劑的缺點(diǎn)是存在穩定泡沫、影響層間附著(zhù)力的傾向，有些還對施工環(huán)境如烘爐產(chǎn)生污染。其結構目前主要有三類(lèi)：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的非反應性丙烯酸流平劑和新型含官能團的反應性丙烯酸流劑。這是一類(lèi)分子量不等的丙烯酸均聚物或共聚物，這類(lèi)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(lèi)似鏡面的漆膜表面。如果分子量足夠高，這類(lèi)流平劑還具有脫氣和消泡的作用。傳統的非反應性丙烯酸流平劑的缺點(diǎn)是高分子量產(chǎn)品，可能會(huì )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(shí)，不會(huì )產(chǎn)生霧影也不降低表面硬度，有時(shí)還會(huì )提高表面硬度。
● 氟碳化合物類(lèi)流平劑
氟碳化合物類(lèi)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硅流平劑難以發(fā)揮作用的時(shí)候使用，然而也存在穩定泡沫、影響層間附著(zhù)力的傾向。
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優(yōu)點(diǎn) |
缺點(diǎn) |
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聚丙烯酸 |
強的流平性 消泡能力 層間附著(zhù)力 |
差的底材潤濕 差的抗縮孔能力 |
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純氟碳 |
底材潤濕 抗縮孔 |
穩泡 無(wú)層間附著(zhù)力 價(jià)格高 |
對于一個(gè)確定的配方體系，應根據配方的性質(zhì)和希望流平劑所達到的性能，來(lái)?yè)窈线m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. 不要大量使用強烈降低表面張力的潤濕劑，夠用就好，因為它會(huì )使流平時(shí)間延長(cháng)。
● 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(lèi)流平劑，所起作用與它們應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(huì )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(dòng)性能，更多的是通過(guò)添加流變控制劑來(lái)進(jìn)行控制和調整。
如何判定流平劑的好壞一般來(lái)說(shuō)，我們可以采用以下目測的方法來(lái)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(méi)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(wú)定量指標的，很容易引起分歧。所以在國內和國際的涂料工業(yè)界中，人們制定了專(zhuān)門(mén)的標準來(lái)評定涂料流平劑的流平性。
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