> 技术与材料 > 技术应用

浅谈流平剂(一)《流平基本原理》

发布于 2020-11-26  阅读数

一、流平及流平剂

 

涂料在施工后,有一个流动和干燥的过程,然后逐渐形成一个平整、光滑、均匀的涂膜,涂料能否达到平整光滑的特性,称为流平性。为了帮助涂料达到更好流平性而使用的助剂称为流平剂。

 

目前流平剂主要有两大类:高沸点溶剂类流平剂和以长链树脂为主要组成物的流平剂,后者则主要包括有机硅类及丙烯酸类两种。市面上常见及讨论较多的还是以长链树脂为主要组成物的流平剂,因此,本文主要就前有机硅类及丙烯酸类两种流平剂展开讨论。

 

二、流平剂作用机理及特性:

 

(一)迁移原理

 

一个化合物要作为流平剂使用,只需要满足两点:1.与体系有限相溶。2.表面张力低于体系。这两点都影响着流平剂的迁移,而也只有流平剂迁移到漆膜表面,才能发生流平作用,因此,讨论流平剂的作用机理就不得不讨论一下流平剂的迁移原理。当然,这个迁移原理在其他助剂的迁移方面也是同样适用的。

 

用一句最简单的话来解释流平剂不同的迁移取向的原因就是物理学里面的“能量最低原理”。当涂料涂到底材上面以后,共形成两个界面,分别是 “底材-漆膜界面”和“漆膜-空气界面”,各自的界面张力的大致数值分别是“r(底材-漆膜)=r底材-r漆膜”,也就是说底材-漆膜界面的界面张力大致相当于底材的表面张力与漆膜表面张力的差,以此类推。“r(漆膜-空气)=r漆膜-r空气”,而“r(底材-漆膜)+r(漆膜-空气)”的和可以简单用来表示该界面体系的总能量,一个过程越是能够降低界面体系的总能量,则该过程的自发倾向就越大。

 

当加入流平剂到涂料中以后,理论上它存在两种迁移取向,分别是迁移到“漆膜-空气”界面和“底材-漆膜”界面,假如流平剂迁移到“漆膜-空气”界面,那么 “漆膜-空气”的界面就变成了“流平剂-空气”界面,相应的界面张力也就变成了“r(流平剂-空气)=r流平剂-r空气”,因为流平剂的表面张力小于漆膜,即“r流平剂《r漆膜”,所以“r(流平剂-空气)《r(漆膜-空气)”,而体系的新的总能量变成了“r(底材-漆膜)+r(流平剂-空气)” 《“r(底材-漆膜)+r(漆膜-空气)”,也就是说,流平剂通过迁移到“漆膜-空气”的界面可以大大降低体系的总能量。

 

如果流平剂迁移到“底材-漆膜”界面的话,那么原来的“底材-漆膜”界面就变成了“底材-流平剂”界面,界面张力就变成了“r(底材-流平剂)=r底材 -r流平剂”,体系总能量E=r(底材-流平剂)+r(漆膜-空气),同样因为“r流平剂《r漆膜”,故“r(底材-流平剂)》r(底材-漆膜)”,所以 “r(底材-流平剂)+r(漆膜-空气)》)“r(底材-漆膜)+r(漆膜-空气)”,也就是说,如果流平剂迁移到底材-漆膜的界面,就会造成体系总能量的升高,显然,使体系能量升高的过程是不可能自发进行的。

 

通过上述分析得出,加入低表面张力物质到体系当中,它总是采取自发迁移到“体系-空气”的界面来达到降低体系总能量的效果,流平剂的工作原理也源于此。当 然,按照统计热力学的观点,化学过程就是大量的分子在体系中按照能量最低原理进行随机分布的过程,所以在实际的体系当中,从分子运动的观点,流平剂加入体系当中以后总会有很小一部分会随机运动到“底材-漆膜”界面,只不过和迁移到“漆膜-空气”界面的分子数目比,两者差距很大,基本上可以忽略不计而已。

 

(二)流平剂特性

 

作为流平剂,要有助于涂料的流平,必须具有以下特性:

 

1、降低涂料与底材之间的表面张力,使涂料与底材具有良好的润湿性,且不致引起缩孔的物质之间形成表面张力梯度。

 

2、调整溶剂挥发速度,降低粘度,改善涂料的流动性,延长流平时间。

 

3、在涂膜表面形成极薄的单分子层,以提供均匀的表面张力。