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涂料理论课堂——谈谈影响涂料流动与流平的因素及流平剂的作用


       涂膜流平性的好坏涉及到涂料的许多方面性能,如粘度、流变性、原材料匹配性、颜料的分散、助剂的选择,涂装工艺及涂装环境等因素。涂膜的流平是涂料表观性能的体现。以下我们来谈谈影响涂料流动与流平的因素,及涂料配方中流平剂的作用。

       先来讨论下影响涂料流动与流平的因素。涂料要达到光滑平整的表面需要具有良好的流动与流平特性。涂料流动成膜的力是外加的剪切力,即外力作用于涂料使其铺展成膜;流平的动力是表面张力,即涂料自身收缩的力。这是在外力消失后,使涂膜表面达到光滑平整状态的主要作用力。

       一、涂料流体性质对流动与流平的影响。

      流动和流平都是涂料的运动形式,都受到涂料粘度的影响。涂料流体性质不同,粘度与剪切速率呈现出不同的关系,所以对流动和流平的影响程度也不一样。如何利用涂料这一属性即达能到流动与流平的目的,又能克服涂料某些弊病是涂料配方工程师追求的目标。涂料大约有五种流体类型,牛顿流体、塑性流体、假塑性流体、膨涨流体、触变流体。其中假塑性流体和触变流体是涂料最常用的两种流体结构。它们对涂料防沉、防浮色发花、防流挂、防止立面涂装时的波纹都是有益的,但对流平和光泽会造成一定影响。这就需要配方工程师注意选择合适的触变剂,合适地调节流挂极限膜厚度,以达到理想的涂膜流平效果。

       二、涂膜干燥时间对流平的影响。

       涂料的流动与流平受涂料粘度影响,粘度同时也受溶剂影响。控制溶剂挥发速度,使涂料保持低粘度液态的时间越长越有利于涂膜的流平,实质是通过控制溶剂的挥发速度来获得适宜的流平性。溶剂的溶解参数不同,溶解力亦不同。溶解力强的,涂料固含量高,粘度低,流平性好,涂膜丰滿度高。混合溶剂的溶解参数一定要与树脂匹配。混合溶剂多数是由真溶剂、稀释剂和助溶剂组成,在溶剂挥发时一定要控制挥发平衡,溶剂挥发到最后,真溶剂要占相对大的比例。这样可以保证涂膜在干燥过程中粘度不会发生突变,处于平衡增长的状态。这样才对涂料的流动与流平起到控制作用。

       三、涂膜表面形态对流平的影响。

       构成涂膜形态的不规整有两种原因,一是由涂装工具产生的痕迹,涂膜的不规整度越高则流平越困难;二是基材形状造成的,基材表面是粗糙的,要得到光滑平整的涂膜是比较困难的。找平的常用方法是刮腻子和厚涂底漆。遇到上述情况造成的表面流平问题,最好的办法是保持涂料的高表面张力,增强基材润湿铺展能力,保持涂膜最佳极限厚度,采用良溶剂稀释树脂,控制其挥发速度及平衡。

       涂料的流平性能有许多缺陷和不足,单靠使用树脂、颜料、溶剂是无法全面解决的,必须使用一些添加剂。流平剂是这些添加剂中不可缺少的一种。我们来看看流平剂在涂料配方中的作用。

       一、防缩孔。涂膜表面产生缩孔是常见的弊病之一,产生缩孔的原因主要是表面张力不平衡造成的。产生缩孔的物质,其表面张力一定比涂膜低,被称之为缩孔施体。涂膜的表面张力一定比缩孔施体高称其为缩孔受体。原因可以规纳以下几种:

       1、几种树脂混拼时,当溶剂配合适宜时可以相溶甚至能形成透明的涂膜。但当溶剂配合不当时,在溶剂挥发过程中有的树脂会析出,产生胶粒变成缩孔施体。

       2、外界污染,如空气中低表能的飘浮物,烘道中的硅胶粒子等落到涂膜表面上。

       3、涂料中混含有低表面能的物质,如不溶性油、硅油、胶粒等材质。或基材表面张力不平衡,有个别表面被低表面能的物质污染或者基材的表面能过低。

       4、在含未经润湿分散剂处理的颜料或亚光粉的涂料中,添加基材润湿剂,这时基材润湿剂会吸附到裸露的粒子表面,就会形成缩孔施体。在水性亚光漆中经常发生此种弊病。

       二、防桔皮、防止颜色发花、防止消光、漏光及发花。

       产生这些缺陷的根本原因是因溶剂挥发涂膜表层和下层的表面张力不平衡,下层低,上层高;另外表层的密度大于下层。下层富含溶剂的涂料以靠表面张力将其推向表面,而重力又导致表层涂料向下沉,这便产生了下沉、扩展、上升的涡流运动。结果会形成不规则的边缘相接的六角形网格,称其为“贝纳尔”涡流。网格中心新上来富含溶剂的涂料表面张力低,推其向边缘运动,在此堆积形成小丘状,形成“桔皮”缺陷;这种运动也会导致颜色和颜料含量不同,这便造成色漆发花,亚光漆亚粉排布不均匀造成漏光和消光发花等缺陷。

       “马尔格尼”运动是产生这些缺陷的主要原因,只要降低涂膜的表面张力,那么下层的涂料就不能被推到表面,就产生不了上述的弊病。所以添加能控制表面状态的,可以降低表面张力的有机硅类流平剂是最好的方法。如果有机硅类流平剂解决不了问题,可以再考虑选择有机氟类流平剂。

       三、防止波纹缺陷。

       波纹的产生也是表面张力不均衡造成的。需要注意是立面喷涂还是平面喷涂。平面喷涂时,涂膜干燥速度不均,快干地方的表面张力高于慢干地方,这时表面张力就会推动慢干地方的涂料向快干地运动,产生左右方向的波纹。这可以用降低表面张力的有机硅类流平剂解决;但当立面喷涂产生上下波纹时,最好不要用降低表面张力的流平剂解决,否则会越加越严重。这是因为涂料下坠,下面的表面张力高于上面,所以推动涂料由下向上运动,重力下沉这就产生了上下波纹。越是降低表面张力的流平剂,下面表面张力越低,向上推动的力越强,波纹越强。最好的办法是添加不降低表面张力的流平剂,如丙烯酸酯流平剂BETTERSOL 3939

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