流平剂类表面活性剂在水性涂料的应用
1流平理论和流平剂的作用
(1)条痕效应和流平性
涂料施工后,都有一个流动及干燥成膜过程,这一过程也叫流平过程.无论用刷涂、刮涂或滚涂等方法施工的时候,涂料被迫在底材和朝后倾斜的涂布器表面间展开,产生不稳定的流动,因此都会留下明显相似的条痕.一般涂层越厚,条痕越宽,涂布器向后倾斜外伸程度越大,条痕越明显.人们把这种现象称为条痕效应,流平性较好的涂料,施工后会很快流平,形成平整光滑的涂层.而流平性不好的涂料,成膜后会留下明显的刷痕,橘皮等缺陷,影响外观.
(2)流平方程式
把条痕效应理想化，将其剖面图看作正弦波来研究流平现象.
(3)表面张力在流平过程中是推动力，但通常是介于很窄的范围内，为25～55mN／m，且只有一次方。溶剂型涂料在流平过程中，粘度随溶剂的损失而逐渐增大。若涂料中使用低挥发速率的溶剂，则涂料表面开放时间较长，流平效果较佳，而乳胶涂料在流平时，粘度变化不随分散介质损失而变化。乳胶粒子在水蒸发的初期阶段，当粒子初步相接触时，突然形成一种半刚性结构，毛细作用导致水的损失速率差异，会控制乳胶漆的凝固速度。
粉末涂料的流平过程和一般涂料不同，具特殊性。刚喷涂时
是粗糙的表面(颗粒状的)，经烘烤树脂融化而流动成一光滑的平整表面，需经过两个过程：
{dy}步：单独的粉末微粒融化形成连续的膜，该过程所需的时间可用Nox和Dodge方程表示[式(5)]：
(4)
式中，η表示涂料的熔融粘度； Rc表示涂料颗粒平均曲率半径；
γ表示涂料表面张力。
第二步：从连续的不规则的膜流动成为光滑平整的膜，该过程所需时间可用Rhodes和Orchard关系式[式(6)]表示：
(3)流平剂的作用方式
从上述流平方程式可以看出，要使用流平剂来改善涂料的流平性，可考虑以下两个方面的因素：{dy}，选用可以降低涂料／涂膜表面张力的活性剂，来大大提高涂料的流平性；第二，选用挥发速度慢又能降低涂料施工粘度的溶剂，改善涂料流动性，延长流平时间，达到最终流平。
2流平剂的品种和应用
根据流平剂的作用方式及化学结构，将常用流平剂分为以下四类：
①高沸点溶剂类。如BYKetol—Special和杜邦DBE，其沸点分别在160℃(2和190℃(2以上，可在木器漆、烤漆中用以调整涂料的溶剂组成，使涂料在干燥过程中具有梯度的挥发速度及溶解力：达到干燥与流平的统一，是非常有效的。．
②有机硅类。该类在流平剂中用量很大。
③聚丙烯酸酯类。这是一类经过特殊方法合成的丙烯酸酯共聚物，具有比树脂、漆料低得多的表面张力，因此能够改善涂料对底材的润湿性。常用聚丙烯酸酯类流平剂如表1所示。
表1 聚丙烯酸酯类流平剂
商品名
生产厂家
使用场合
推荐用量ω／％(总配方量)
BYK一3561361
BYKChemie
溶剂型涂料
0.1～1.5
BYK一356／361
BYKChemie
溶剂型／无溶剂型涂料
0.05～0.5
BYK一358
BYKChemie
溶剂型涂料
0.1～1.0
BYK一380／381
BYK Chemie
水性涂料
0.1～1.0
Modaflow树脂
Man Santo
溶剂型涂料
0.1～2.0
Modaflow 2100
Man Santo
溶剂型涂料
0.1～2.0
Modaflow Powder l l l
Man Santo
粉末涂料
0.35～2.0
Modaflow Powder 2000
Man Santo
粉末涂料
0.35～2.0
L一1982
KUSUMOTOCHEM
粉末涂料
0.2～10
L一1984
KUSUMOTOCHEM
烤漆
0.2～1.0
PERENoR LF 40
Cognis
溶剂型涂料、粉末涂料
0.2～1.0
④醋丁纤维素类(CAB)。CAB与多种树脂、溶剂的混溶性较好。作为流平剂，可降低涂料的表面张力。施工后由于其溶剂释放性好，能大大缩短涂料的表干时间，并迅速迁移到涂膜表面，形成单分子膜，从而得到光滑的涂膜。一般CAB丁酰基含量越高，流平性越好。如Estaman生产的CAB-551-0．2，可用于一般溶剂型涂料，加l％～5％就可起到较好的流平效果。
3涂料流平性评价
一般可采用目测来粗略判断涂料流平性的好坏。涂料按照指定的涂装方法施工干燥后，如果没有缩(针)孔、橘皮、丝纹、刷痕、雾影等缺陷，就可以判定涂料流平性较好，但是这种方法无定量指标，易引起分歧。因此国内和国际涂料工业界都有专门的标准来测定涂料的流平性，如：
①GB／T l750-1979涂料流平性测定法。该方法是测定按一定方法刷涂／喷涂涂料于一定底材上，达到流平所需的时间。
②GB-Sl07水平流动性测定法。该方法是测定环氧粉末涂层试片在一定温度下熔化后的直径大小。
③ASTM D2801流平性测定法。该方法使用纽约涂料协会(NYPC)的流平性刮刀，以成对的两条漆条流到一起的能力来确定流平性等级。
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