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涂层流平剂如何克服水性涂料涂膜的缺陷

文章来源:http://www.usichem.cn 发布时间:2019-06-13 浏览次数:44

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为了减少溶剂释放对环境的污染,水性涂料在各领域(如木器,塑料,汽车等) 的应用越来越广泛。随着水性涂料技术的不断提高,水性涂料对底材的保护和装饰作用与溶剂型涂料不相上下。

对水性涂料而言,除了涂料的物理机械性能外,便于施工和涂膜无缺陷也是至关重要的。本文分析了水性涂料涂膜出现缺陷的原因和不同类型的涂层流平剂对改善涂膜外观的效果。

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涂膜缺陷的原因

在涂料施工过程中常出现的涂膜缺陷有桔皮、鱼眼、缩孔、缩边、贝纳德旋涡、浮色、发花等。与其相关的影响因素是表面张力、底材粗糙度、湿膜厚度、施工后涂料触变性、涂膜的湿边时间和干燥时间等。

水性涂料通常是非牛顿流体,有其特性粘度和触变性。由于在涂料施工过程中剪切力变化,涂装后涂料的触变性是影响流平性的重要因素。

自干涂料在涂装后即达到最低粘度,容易流平烤漆在烘烤阶段达到最低粘度,物理干燥过程的溶剂挥发,或化学干燥过程中的交联都会引起粘度的增大,并且这种粘度的增大会超过因温度升高而引起的粘度下降。因此,涂膜的干燥和湿边时间会极大的影响涂膜的流平性。

涂膜越厚,涂膜的湿边时间越长,涂膜的表面张力越小,其表面流平性就越好。底材的粗糙度越低,涂膜的平滑度就越好。不过,通常涂膜厚度不能超过涂料的流挂膜厚。

由于底材的粗糙度、湿膜厚度、涂装后涂料的触变性和涂膜的湿边时间都由涂料体系、施工方式和固化条件而定,因此,只有表面张力这一因素是可通过调整配方来改变的。为此,应仔细研究表面张力及其相关现象。

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表面张力及其相关现象

液相中的每个分子都受到周边分子(包括溶剂分子) 的吸引力,这些吸引力均匀地分布在各个方向,而不存在某个方向的力。

如果一个分子处于液体与空气的界面上,那末该分子将只受到来自液体内部的吸引力,因此,该分子具有较高的自由能。

所有的体系都有达到最低自由能的趋向,对于均一相的液体,它的自由能是最低的。

除了表面张力本身,表面张力的差异也会影响涂膜性能。如果低表面张力的颗粒落到高表面张力的湿膜上,就会形成表面张力梯度。

如果两种表面张力不同的液体混合在一起,其中表面张力低的液体会迁移到表面上,这种趋向会造成缩孔。

另外,温度、浓度、溶液挥发速度或涂料组分之间的密度不同都可形成表面张力梯度,引起涂膜表面不平整。通常,上述这些现象都可借助流平剂来解决。

流平剂的作用

加入涂层流平剂会影响涂膜的外观、层间附着力和再涂性。常规的流平剂有丙烯酸共聚物、有机硅和氟碳表面活性剂三类。

以甲基丙烯酸酯作为单体的均聚物和共聚物通常可作为流平剂,通过控制它们同基料树脂的不相容的程度来起到流平的作用。

选择不同的单体,控制平均分子量和用不同的官能团改性都可改变流平效果。有机硅类流平剂的表面张力低,表面活性极高,这是因为有机硅可在表面上富集大量的甲基基团。

新一代的有机硅流平剂常用聚醚改性、聚酯改性或烷基改性。除此之外,还可通过调节分子量和硅含量来达到调节流平剂性能的目的。氟碳类流平剂是所有流平剂中对降低表面张力最有效的,但是存在再涂时易起泡的缺点。

流平剂的分子量对涂膜流平性和再涂性的影响是相同的。羟基含量增加会改善涂膜的附着力,但对流平性有负面影响。

氟含量增加可改善涂膜流平性,但会降低附着力。适宜的氟含量和羟基含量的结合,可达到优异的流平性的同时也不降低涂膜的附着力。

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