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干货!流平剂的作用原理、分类及应用选择


       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。流平剂种类很多, 不同涂料所用的流平剂种类也不尽相同。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。在实际施工过程中,由于流平性不好,刷涂时出现刷痕,滚涂时产生滚痕,喷涂时出现桔皮,在干燥过程中出现缩孔、针孔、流挂等现象,都称之为流平性不良,这都降低了涂料的装饰和保护功能。

       影响涂料流平性的因素很多,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、施工工艺和环境等。其中主要因素是涂料的表面张力、成膜过程中湿膜产生的表面张力梯度和湿膜表层的表面张力均匀化能力。改善涂料的流平性需要合理调整配方,并加入合适的助剂,使涂料具有合适的表面张力和降低表面张力梯度的能力。

       根据流平剂的作用原理,我们大致可以把流平剂分为两大类。

       一、通过调整漆膜粘度和流平时间来起到流平作用,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等。

       二、通过调整漆膜表面性质来起流平作用,一般我们所说的流平剂大多是指这一类流平剂。这类流平剂通过与成膜体系有限的相容性会迁移至漆膜表面,影响漆膜界面张力等表面性质,使漆膜获得良好的流平。常常根据化学结构的不同,把这类流平剂分为三大类,丙烯酸酯类、有机硅类和氟碳化合物类,以下分别予以简述。

       1、丙烯酸酯类流平剂。

       包括纯丙烯酸酯类流平剂和改性丙烯酸酯类流平剂。纯丙烯酸流平剂包括传统的非反应性丙烯酸流平剂和新型含管能团的反应性丙烯酸流平剂。这是一类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,能够平衡漆膜表面张力差异,获得平整的、类似镜面的漆膜表面。如果分子量足够高,这类流平剂还具有脱泡和消泡的作用。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。

       改性丙烯酸流平剂主要的品种为氟改性丙烯酸流平剂和磷酸酯改性丙烯酸流平剂。与纯丙烯酸流平剂不同,改性丙烯酸流平剂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。

      2、有机硅流平剂。

      有机硅流平剂有两个显著特性,一是可以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涡流从而防止浮色发花。流平剂降低表面张力的能力取决于其化学结构;二是改善涂层的平滑性、抗挂伤性和抗粘连性。有机硅流平剂的缺点是存在稳定泡沫、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。从产品结构看有机硅流平剂主要有三类:聚二甲基硅氧烷、聚甲基烷基硅氧烷、有机改性聚硅氧烷,以有机改性聚硅氧烷最为重要,如流平剂BETTERSOL 3553 就是典型的聚醚改性有机硅产品。纯聚二甲基硅氧烷由于与涂料体系的相容性差,现已很少使用。

       3、氟碳化合物类流平剂。

       此类流平剂的特点是高效,但价格高,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。产品也存在稳定泡沫、影响层间附着力的倾向问题。

       流平剂的种类如此之多,那么我们对于一个确定的配方体系,应根据配方的性质和希望流平剂所达到的性能,来选择合适的流平剂品种。具体而言如下所述。

      一、溶剂性涂料体系。

      在底漆和中涂漆配方中,通常采用丙烯酸酯类流平剂,如果需要脱气性和底材润湿性,宜选择中等分子量或高分子量丙烯酸流平剂。在底漆中,如果需要更强的底材润湿性,可考虑选用能显著降低表面张力的有机硅流平剂和改性丙烯酸流平剂(如氟改性丙烯酸流平剂和磷酸酯改性丙烯酸流平剂),如果有机硅流平剂和氟改性丙烯酸流平剂出现稳泡、影响层间附着力等副作用,应采用磷酸酯改性丙烯酸流平剂。

      在面漆和透明清漆配方中,对漆膜外观要求较高,一般可选用低分子量丙烯酸类流平剂,这样将获得良好的流平性,在漆膜中也不易产生雾影。在交联固化型体系,选用含反应性官能团的丙烯酸流平剂常常获得更好的流平性,同时提高漆膜的物理化学性能。如果需要漆膜具有更好的流动性或需要滑爽性和抗刮伤性,有机硅流平剂是必需的,这种情况下最好是有机硅流平剂和丙烯酸流平剂配伍使用。

      在垂直面施工时,有机硅流平剂提供流平性能的同时,可能会增加涂层的流挂倾向;在金属闪光漆配方中,应慎用有机硅流平剂,因为可能导致片状铝颜料的不均匀排列而出现漆膜颜色不均的问题。

        二、水性涂料体系。

       水性涂料体系常见的有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。如果需要真正平整的表面,用于水性体系的丙烯酸酯流平剂是必需的,如水性丙烯酸酯流平剂BETTERSOL 3001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。

       三、粉末涂料体系。

       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类流平剂,如果流平剂常温下呈液态,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避免形成缩孔。

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