流平剂概述
•流平性:
涂料施工后,有一个流动及干燥成膜过程,然后逐步形成一个平整、光滑、均匀的涂膜。
涂膜能否达到平整光滑的特性,称为流平性。
流平不良表现
刷痕滚痕桔皮缩孔流挂针孔
这些现象的产生降低了涂料的装饰和保护功能。
影响涂料流平性的因素
溶剂的挥发梯度和溶解性能
涂料的表面张力
湿膜厚度和表面张力梯度
涂料的流变性
施工工艺和环境
最重要因素改善涂料的流平性需要考虑调整配方和加入合适的助剂,使涂料
具有合适的表面张力和降低表面张力梯度的能力。
涂料的表面张力
•涂料施工后,会出现新的界面,一般情况下为涂料与底材之间的液/固界面和涂料与空气之间的液/气界面。
如果涂料与底材之间的液/固界面的界面张力高于底材的临界表面张力,涂料就无法在底材上铺展,自然就会产生鱼眼、缩孔等流平缺陷。
湿膜厚度和表面张力梯度
•漆膜干燥过程中溶剂的挥发会导致在漆膜表面与内部之间产生温度、密度和表面张力差,这些差异进而导致产生漆膜内部的湍流运动,形成所谓Benard旋涡。
Benard旋涡会导致产生桔皮;在含不止一种颜料的体系,如果颜料粒子的运动性存在一定差异,Benard旋涡还很可能导致浮色和发花,垂直面施工会导致丝纹。
溶解性能
•漆膜的干燥过程中有时会产生一些不溶性的胶粒,不溶性胶粒的产生会导致形成表面张力梯度,在漆膜中经常导致缩孔的产生。
例如,在交联固化型体系中,配方含有不止一种树脂,在漆膜的干燥过程中,随着溶剂的挥发,溶解性较差的树脂就可能形成不溶性胶粒。
另外,在含有表面活性剂的配方中,如果表面活性剂与体系不相容,或在干燥过程中随着溶剂的挥发,其浓度发生变化导致溶解性发生变化,形成不相容的液滴,也会形成表面张力差。
这些都可能会导致缩孔的产生。
施工工艺和环境
•涂料在施工和成膜过程中,如果存在外界的污染物,也可能会导致缩孔、鱼眼等流平缺陷。
这些污染物通常是来自空气、施工工具和底材的油污、尘埃、漆雾、水汽等。
•涂料本身的性质,如施工粘度、干燥时间等,也会对漆膜的最终流平产生显著影响。
过高的施工粘度和过短的干燥时间,通常会产生流平不良的表面。
流平剂分类溶
剂类流剂丙
烯
酸
类
流
剂
有
机
硅
类
流
剂
氟
碳
化
合
物
类
流
剂
通过调整漆
膜粘度和流
平时间来起
作用
通过调整漆
膜表面性质
来起作用
溶剂类流平剂
•溶剂型涂料仅借助增加溶剂以降低粘度来改善流平性,将使涂料固体分下降并导致流挂等弊病;
•保持溶剂含量,只加入高沸点溶剂以图调整挥发速度来改善流平,干燥时间也相应延长。
以上两种方案均不理想
•只有加入高沸点溶剂混合物,显示各种递增特性(挥发指数、蒸馏曲线、溶解能力)较为理想。
•溶剂类流平剂主要成分是各种高沸点的混合溶剂,具有良好的溶解性,也是颜料良好的润湿剂。
•常温固化涂料由于溶剂挥发太快,涂料粘度提高过快妨碍流动而造成刷痕,溶剂挥发导致基料的溶解性变差而产生的缩孔,或在烘烤型涂料中产生沸痕、起泡等弊病采用这类助剂是很有效的。
另外采用高沸点流平剂调整挥发速度,还可克服泛白弊病。
•这类流平剂大多是一些高沸点的有机溶剂或其混合物,如异佛尔酮、二丙酮醇、Solvesso150、DBE等。
•纯丙烯酸流平剂
•改性丙烯酸流平剂
非反应性丙烯酸流平剂新型含管能团的反应性丙烯酸流平剂传统的非反应性丙烯酸流平剂的缺点是高分子量产品,可能会在漆膜中产生雾影,低分子量产品,又有可能降低漆膜表面硬度。
含反应性官能团的丙烯酸流平剂能很好的解决这一矛盾,提供良好流平性的同时,不会产生雾影也不降低表面硬度,有时还会提高表面硬度。
这是分子量不等的丙烯
酸均聚物或共聚物,这
类流平剂仅轻微降低涂
料的表面张力,但能够
平衡漆膜表面张力差异,
获得真正平整的、类似
镜面的漆膜表面。
如果
分子量足够高,还具有
脱气和消泡的作用。
可以显著降低涂料的表面
张力,这样就会在具有流
平性的同时具有良好的底
材润湿性。
氟改性丙烯酸流平剂
磷酸酯改性丙烯酸流平剂
•优点
•化学结构
另一个显著特性是能改善涂层的平滑性、抗挂伤性和抗粘连性。
聚二甲基硅氧烷
有机改性聚硅氧烷
一是可以做到显著降低涂料的表面张力,提高涂料的底材润湿能力和漆膜的流动性、消除Benard旋涡从而防止发花。
降低表面张力的能
力取决于其化学结构。
聚甲基烷基硅氧烷
最为重要
相容性差,已很少使用
•缺点:存在稳定泡沫、影响层间附着力的倾向,有些还对施工环境如烘炉产生污染。
氟碳化合物类流平剂
•优点:作用高效,一般在丙烯酸流平剂和有机硅流平剂难以发挥作用的时候使用。
•缺点:价格昂贵,存在稳定泡沫、影响层间附着力的倾向。
流平剂的应用
•水性涂料体系•粉末涂料体系•溶
剂性
涂
料
体
系
溶剂性涂料体系
底漆、中涂
需要脱气性和底材润湿性选用中、高分子量丙烯酸流平剂
需要更强的底材润湿性选用有机硅流平剂和改性丙烯酸流平剂出现稳泡、影响层间附着力等副作用选用磷酸酯改性丙烯酸流平剂面漆
漆膜外观要求相对较高
选用低分子量丙烯酸流平剂
(获得良好的流平性,在漆膜中也不易产生雾影。
)
交联固化型体系
选用含反应性官能团的丙烯酸流平剂
(获得更好的流平性,同时提高漆膜的物理化学性能。
)
更好的流动性或滑爽性和抗刮伤性选用有机硅流平剂
(最好是有机硅流平剂和丙烯酸流平剂配合使用。
)通常采用丙烯酸流平剂
•粉末涂料的流平过程分为两个阶段。
第一个阶段是粉末粒子的熔化,
第二个阶段粉末粒子熔化后流动成为平整的漆膜。
•粉末涂料不含溶剂,在成膜过程不会产生表面张力梯度,流平更多的是与底材润湿有关。
•粉末涂料常采用丙烯酸流平剂。
如果流平剂呈液态,一般要预先制成母料才能使用。
也有制成粉体的丙烯酸流平剂,专门用于粉末涂料,这类产品是将液态的丙烯酸流平剂吸附在二氧化硅粉体上,一些低档流平剂用碳酸钙吸附。
•如果粉末涂料需要滑爽性和抗挂伤性,就要采用有机硅流平剂,已有制成粉体的专门用于粉末涂料的有机硅流平剂。
使用有机硅流平剂要留意避免形成缩孔。
•水性涂料体系分为水溶性体系和乳胶体系。
•在水溶性体系中,需要强烈降低体系的表面张力,最常用的是有机硅流平剂和氟碳化合物类流平剂,所起作用与它们应用于溶剂型涂料体系相同。
当然如果需要真正平整的表面,用于水性体系的丙烯酸流平剂是必需的。
•而对于乳胶体系,成膜机理则完全不同,粘度也不随溶剂的挥发而改变。
配方中采用流平剂会可能提高涂料的底材润湿性,丙烯酸流平剂可以提高漆膜平整度,但涂料的主要流动性能,更多的是通过添加流变控制剂来进行控制和调整。