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流平剂流平原理及作用机理
2018.06.12   点击24次

一、流平剂定义

流平剂是一种常用的涂料助剂,它能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜,不同种类的涂料所适用的流平剂不同。

二、流平的作用原理(迁移机理)

作为流平剂,一般需要满足以下两点:

1、与体系具有一定的相溶性。

2、表面张力需低于体系。  

这两点都影响着流平剂的迁移,只有流平剂自发迁移到漆膜的表面,才能称为发生流平作用。迁移原理在其他的助剂迁移方面也同样适用。 

迁移原理

流平剂的迁移取向遵循物理学中的“能量最低原理”,即从能量高的地方自发流向能量低的地方。当涂料涂布到底材表面以后,形成两个界面,分别是“底材-漆膜界面”和“漆膜-空气界面”。

因此,体系总能量=(底材表面张力-漆膜表面张力)+(漆膜表面张力-空气表面张力)。

当体系中加入流平剂以后,假如流平剂迁移到“漆膜-空气界面”,那么,体系总能量=(底材表面张力-漆膜表面张力)+(流平剂表面张力-空气表面张力),由于流平剂表面张力<漆膜表面张力,因此体系总能量降低了,该过程可以自发进行。

但假如流平剂迁移到“底材-漆膜界面”,体系总能量=(底材表面张力-流平剂表面张力)+(漆膜表面张力-空气表面张力),由于流平剂表面张力<漆膜表面张力,因此体系总能量是升高的,该过程是不可能自发进行的。 

当然从分子运动理论的角度分析,当流平剂加入到体系中后,由于分子的无规则的运动,会有一部分流平剂分子运动到“底材-漆膜界面”,但这部分流平剂的量非常少,与加入总量比起来可以忽略不计。

三、有机硅类流平剂的原理

有机硅类流平剂的结构以最常见的聚醚改性硅油为主,其结构式可用下式表示:

—(SiO(CH3)2)m—(SiOCH3 (CH2CH2O)x(CH2CHCH3O)y)n

其中m链段表示硅油的未改性部分,属于相容性受到限制的链段; n链段是改性部分,属于相容链段; x为聚醚改性链段中的聚环氧乙烷部分; y为聚醚基团中的聚环氧丙烷部分; m,n,x,y四个值决定了流平剂所表现的性能。

1、相容性:有机硅流平剂的相容性主要取决于m/n的数值,m /n的数值越小(也就是不相容链段含量越低),则相容性越好,在m/n数值固定的情况下,x/y的数值越大,则相容性越好,这是因为聚环氧乙烷的相容性超过聚环氧丙烷的原因。

2、手感:在xy值固定的情况下,有机硅流平剂的手感同样主要取决于m/n的数值,m/n的数值越大,手感越好;m/n数值一样的情况下,m的绝对数值越大,手感越好;从这一点可以看出,对于有机硅流平剂,追求好的相容性和好的手感经常是一对矛盾,为了达到两者兼顾,通常m/n只能在一个不大的范围内选择。

3、流平能力:m,n,x,y的数值对流平效果的影响比较复杂,一般而言,m/n的数值在1到2之间的时候有比较好的流平效果,而对于固定的m/n数值的情况下,x+y的数值越大,流平效果越好。

4、 稳泡性:一般而言,在通常的x,y的数值下,m/n>3或者m/n< 1/4都可以得到基本上不稳泡的效果,通俗的说就是当硅含量很高或者很低的时候,所得到的流平剂都是不稳泡的,而如果做成硅含量很高的品种,就能得到手感出色,不稳泡,但是相容性略差的流平剂,如果做成硅含量很低的品种,则所得到的流平剂的性能就是相容性很好,不稳泡但是手感不足的有机硅流平剂。

5. 重涂性:一般来说,m+n的数值越大且m/n的数值越高,越容易出现重涂性的问题,另外聚醚端基R基团的种类也会对重涂性产生影响。

6、消光粉的定向能力:根据试验,消光粉定向的能力受m/n的数值和m的绝对值的影响很大,m的绝对值越大,有越好的消光粉定向能力。

本文来自:深圳市涂料技术学会
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