龙海添加剂在涂料中的应用原理

一、ROBEX诺贝斯添加剂在涂料中的应用原理（一）流平剂的应用涂料经过施工及干燥以后，必须形成光滑的漆膜，才能达到装饰和保护的作用。在施工和干燥过程中，往往由于流平性不好而发生弊病，如厚边、缩孔、橘皮、贝纳尔德旋涡、浮色发花、刷痕等。这些缺陷和表面（界面）的作用密切相关的，因而，克服涂膜形成的缺陷，除了严格控制涂料组成（液）底材（固）处理，施工条件外，还要考虑使用流动控制剂或称之为表面控制剂来改善涂料的流动性质，调整液一固界面的关系。流平不良所造成的漆膜缺陷如下：1、厚边涂料施工后，其边缘部分表面积较大，溶剂从涂膜中挥发较多较快，因而吸热较多，涂膜温度下降较内层显著，表面涨力升高，附近的涂料自动身边向边缘铺展，形成厚边（镜框）。2、缩孔涂料施工后，漆膜中有不溶性表面流活性物质或凝胶粒子，它们的表面张力较低，湿膜层上落下一滴表面张力液体。如烘箱中凝聚后滴下溶剂或脏物（如油或灰尘），可使邻近的涂料表面张力降低，并向周围铺展，被沾污的底材，水滴等造火山口缺陷，即缩孔。3、橘皮橘皮是涂膜表面涂层起伏不平，形状如橘皮。形成橘皮的原因很多。如在喷涂时，由于喷枪的距离控制不好，或溶剂涂料配合比不好，雾化不好都有可能引起橘皮，当雾化的小滴经过较长的距离，溶剂挥发后，落在湿膜上，此时这一小滴浓度较高，表面张力大，周围的涂料便自动向小滴铺展，于是形成高坡、高地，形成橘皮4、贝纳尔德旋涡涂膜在干燥时，随着溶剂蒸发，表面浓度升高，温度下降。表面张力升高。此时表层和层底的表面张力不同，于是产生一种很大的推动力，使涂料从底层往上运动，这种运动导致局部涡流，形成贝纳尔德涡（BENARDCELL），旋涡原点有如火山口向外喷发出下层涂料，这些表面张力低的涂料向周围表面张力高的表层铺展，于是形成隆起部分，并使湿膜形成规则的六角形，其中心与边缘颜料浓度有所不同，如果流平不好，在漆膜干燥后留下凹凸起伏的橘皮5、发花和浮色发花和浮色总称颜料漂浮，是复色漆施工后，漆膜仍然处于湿态时所发生的颜料变化。发花也称花浮，系颜料在垂直方向的分离，各颜料组分不均匀分布造成，在干燥后表面形成不规则外观。漆膜表现为某一种颜料组成网络或条纹。浮色也称泛浮，系颜料在水平方向上的分离，造成漆膜表面颜色与下层不同。颜料分布上不均匀的原因都与溶剂蒸发形成的贝纳德旋涡有关；当漆料在成膜后由于贝纳德旋涡流动时也带动着颜料粒子的流动，如果颜料大小不同，密度不同就可引起颜料的重新分布，造成颜料在漆膜中浓度不均匀。6、刷痕当涂料用手工方法涂于底材上时，不可避免地会产生刷痕，通常，经一定时间后刷痕可以消失。如果在湿涂层转变成干涂层前不流平，则会出现刷痕缺陷，达不到平整，光滑的表面要求。流平的推动力是表面张力，它有使涂膜表面体积收缩至最小的趋势。流平达到一定的状态所需的时间是和粘度与表面张力有关，粘度越高，流平时间越长；表面张力越小，流平时间越长；也和溶剂的种类是否为真溶剂及溶剂的挥发速度有关，溶剂的存在同时使涂料的表面张力变小，可以使流平时间变长，有利于流平。7、气泡涂膜中的气泡大致来源三个阶段，即施工前形成的，施工过程中形成的和漆膜干燥过程中形成的。施工前的气泡来源于施工前的搅拌（液一气界面）形成气泡；淋涂过程中返回的过量的涂料夹带气泡；无空气喷涂由于高压下空气的溶解度增加，但喷涂后解除高压而造成释放出气泡；常规喷涂施工不易使漆膜中的气泡，而刷漆施工的不规范施往往夹带着气泡，这是施工中形成的气泡；底材上的污染及孔隙里的空气均易形成气泡。在涂料低粘度及低表面张力时有利于排除气泡。干燥过程中生成的气泡，通常是由于内部挥发在烘烤或较高温度下气化形成的，与挥发分的起始含量，闪蒸时间及漆膜厚度和树脂的玻璃化温度有关，另一原因是反应性组份在成膜过程是反应所生成气体，如聚氨酯类与水分反应：R——NCO+H2OR——NC———OHRNH2+CO2表面现象尽管各异，但根本问题是流不平或是没有流平所造成的。流动控制剂的用处并不能消除上面提到的各种弊病，但是以流平为主效应的基础上，同时可以取得其它的同步效应，虽然表面张力低，容易流平，但流动控制剂的作用大多是降低涂料表面张力用以消除各种弊病，在漆膜表面形成单分子层以提高均匀的，较低的表面张力的作用；调整溶剂的挥发速度，改善流动性，延长流平时间等，流动控制剂可以是一些长烷基链的聚合物，如丙烯酸树脂，有机硅树指，醋酸丁酸纤维素类或是一些高沸点溶剂类。使用龙海公司的FLOW-326、FLOW-358、FLOW-356、等助剂可使涂料表面张力稳定在较低的水平，并且在湿膜内会发生表面张力差。从而也就是意味着缩孔、厚边、旋涡等很多不希望有的表面缺陷得以消失，但对于发花浮色缺陷，以上助剂只能解决贝纳尔德旋涡而不能解决颜料间迁移性的根本问题，只有使用特殊的润湿和分散剂来解决，使流动发挥辅助作用。聚丙烯酸酯类流动控制剂，可以降低表面张力，增加润湿性，由于它和涂料用树脂的相溶性有限，可以在短时间内迁移到涂层表面形成单分子层，使表面张力均匀化。龙海公司的FLOW-358就是用于溶剂系列的聚丙烯酸酯流动控制剂，助剂用量在0.1~~1%范围内可以消除针孔，橘皮，缩孔等漆膜表面缺陷，此类流动控制剂的玻璃化温度Tɡ≤-20℃，不能太高，而且常温下具有一定的流动性。相对分子质量分布很窄，以利于单分子层形成，平均相对分子质量在6000—12000，65℃时粘度为4-12ｐａ.ｓ为最好，此时它的表面为25-26ｍN/ｍ。溶剂型流动控制剂对解决在自干漆中由于溶剂挥发太快，涂料粘度上升过快妨碍流动引起的刷痕；或表层粘度过大，底层溶剂挥发产生表面气泡，不平或破裂引起的缩孔以及气泡分散而形面的针孔。在烘干漆中由于溶剂挥发而使基料的溶解性变差而产生的缩孔，或在烘烤中产生的沸痕，起泡缺陷。它们一般是真溶剂，可较长时间保持表面开放，具有强溶解力，能使基料稳定，防止涂膜在湿度偏大的环境中的泛白现象，使用龙海公司的FLOW-TSP系芳脂烃类高沸点溶剂及硅树脂的混合物，在流动控制上有一定效果。采用不同类型的表面控制剂，可以获得不同的效果，困为流平刮涂法不足分辨其差异，所以需要采用其它试验方法。二甲基聚硅氧烷（如下图）按照不同粘度分级，粘度决定着它们在涂膜中的有效性。在这个系列中，多种二甲聚硅氧烷只是在分子量上稍有不同，因此，涂料工程师作出最佳选择非常困难，甚至找到了适当的产品后，还得准确的确定其既有效，而又不会引起严重副作用的添加量，在不同油漆体系中，这个临界浓度的具体数值会有很大出入。取决于分子量或粘度（ｍｐａ。ｓ）的二甲基聚硅氧烷的功能CH3CH3CH3CH3ｓｉOｓｉOｓｉCH3CH3CH3CH3表面流动控制剂表面流动控制剂抗浮色剂抗浮色剂消泡剂锤纹剂（增滑剂）5-50ｍｐａ.ｓ100-350ｍｐａ.ｓ5000-50000ｍｐａ.ｓ100000-300000ｍｐａ.ｓ粘度在5-50MPA.S范围的有机硅称之为低分子量有机硅，呈现出很好的混溶性，对表面流动和浮色的影响呈阳性，但这些产品很易挥发，且有效但很难预测。对粘度在100—300MPA﹒S范围内的产品，必须注意它的不混溶性，可能有产生缩孔，影响重涂料，但挥发性低，平滑性能好。在高粘度时，混溶性能很差。粘度在5000—50000MPA﹒S的聚二甲基烷可以用作消泡剂，随着粘度的逐渐增高，不相溶性变得越来越明显，且表现出均匀的缩孔，因此，这类产品可以用作缍纹剂。甲基苯基聚硅氧烷只能在不饱和聚酯中有助于流平，它们对表面张力、气泡、浮色等有很小的影响或没有影响，也不会使它们产生缩孔或层间附着力不良的问题。在涂料里使用的有机硅氧烷，都具有以下的化学结构为后盾。CH3CH3CH3CH3CH3ｓｉOｓｉｓｉOｓｉCH3CH3CH3XCH3（O）ZR有机改性聚硅氧烷：R=多烷撑基或其它基若Z=O其产品是稳定的：若Z=1其产品会水解从以上的通式中可以看出，用不同的有机基取代甲基链也可以得出一系列的有机改性聚硅氧烷。照这样取代，就有可能控制它们的溶解性和相溶性。它的优点是可以考虑特殊的配方和应用条件，其缺点是重涂性变低，不相溶性差等，可以通过某些有机化合物的使用而得以消除。下面是诺贝斯流平助剂的性能和应用1、FLOW—326流平剂是一只通用性较强的表面控制助剂，属有机硅改性聚硅氧烷，能有效降低涂料的表面张力，增加对底材的润湿能力，缩短流平时间，避免出现缩孔、桔皮、浮色等现象，并能增加漆膜表面的滑爽及光泽。FLOW—333为100%有效份流平剂,比326有更好的手感和流平,在地板漆等厚涂体系中不会暗泡,有抑泡功能.也建议用在UV体系中，有效降低UV体系表面张力，增进涂膜光泽和滑度。2、FLOW—353可消除哑光涂料在施工过程中出现的立面刷痕,帮助哑粉定向排列.3、FLOW—356是一支滑爽手感流平助剂,常用在需要提高滑爽手感的体系中,如木漆,4、FLOW—3320用在烤漆中可耐250℃以上高温,达到预防及消除桔皮、缩孔、浮色、发花有效果。5、FLOW—358属丙烯酸酯聚合物流平剂。主在用在木器底漆，工业漆、烤漆体系，不影响重涂，耐高温。（二）消泡、抑泡剂应用通常人们所谈的泡沫（气泡）就是一个不溶性气体，在外力的作用下面进入液体之中，并被涂液体所隔离的非均相体系。这儿所说的液体，是指液态的涂料，所指的外力作是反应过程中，树脂的脱水以及物料不停地在气体共存条件的搅拌油漆的配制中，由于有多种表面活性物质，在搅拌下容易进入空气产生泡沫；喷涂、刷涂、淋涂时会夹入空气，形成气泡。多组份漆在配制使用时，搅均过程中夹入的空气；以及漆膜在干燥过程是产生的反应性气体引起的气泡等。在一定条件下，少量的气体在液体中可以呈溶解状态，所以是均相的，没有泡沫（气泡），但施工时受压力减少或温度升高，所溶解的气体又可以从液体中释放出来而形成气泡。泡沫是许多液膜薄壁分隔开的气体或蒸气泡所组成的。形成泡沫（气泡）表面积要扩展的相当大，于是产生这种表面就要对抗液体的表面张力。液体的表面张力越低，产生定量稳定泡沫所需的能量也就越小。泡沫或气泡在本质上是不稳定的，根据STOKES定律，气泡上升的速度（ｕ）与气泡的半径（ｒ）、液体的粘度（ｙ）有关。ｒ2U：上升速度U∝ｙｒ：气泡半径ｙ：粘度根据STOKES原理：1、较大的气泡比较小的气泡上升速度快＜在粘度恒定的情况下＞；2、上升速度U与气泡半径的平方成正比；3、因消泡剂是不相溶性的，而这种特殊的不相溶液性导致消泡剂定向在液液体——空气体微泡的界面，这个时候气泡就会被非极性脱泡剂层包附，如果有两个以上的气泡被这种方式所包附，而且消泡剂与基料溶液的相互作用又降低了，连接在一起的脱泡剂夹层肯定肯定融合——融合之后——发生聚集——形成大气泡，根据原理，这些气泡就能很快上升到表面而破裂。4、由于相距较远的微泡之间不能发生聚集，而且小气泡的上升速度又很缓慢，再一个就表面活性剂是定向于气泡的表面时，因它与基料之间相溶性差，所以相互作用力就会减弱，从而达到了气泡难以被表面活性剂锚定后稳定在体系之中，也就能毫无阻碍的上升至表面。消泡剂按照作用分类为：破泡剂、抑泡剂、脱泡剂、按照化学组成分类为：有机聚合物（如聚醚、聚丙烯酸酯、氟化硅酮、聚二甲基硅氧烷（硅油类）、特殊改性聚硅氧烷）。破泡剂也就是液体起了泡沫气泡之后，它能迅速地将气泡破环，降低液面，如工业涂料在循环线上出现气泡时（因在循环上是不能有气泡存在的）这个时候添加消泡剂来消除泡沫，就称为破泡剂。抑泡剂是一种为了预防涂料起泡的助剂。（也就是在涂料施工之前添加预防涂料施工时起）脱泡剂它是一种阻止气泡在涂料中聚集的一种助剂，脱泡剂是在涂料制造时使用，这样可以减小气泡的存在，使涂料好研磨，特别是生产高粘度涂料时，添加脱泡剂，更有利于研磨。消泡剂一般都含有破泡、抑泡、脱泡的作用，区分比较困难，所以在选择使用消泡剂时，要根据化学组成来选择合适的消泡剂。消泡剂的特点：消泡剂在与指定的涂料体系并不一定是相溶的；相溶性越好，消泡效果越差：相溶性越差，会引起缩孔。根据消泡剂的特点，用于溶剂型涂料体的消泡剂必须用较低表面张力的消泡液体。因而聚硅氧烷体系就成了主角