涂料流平机理及流平剂的使用

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1、---涂料流平机理及流平剂的使用X文涛中南大学土木工程学院土木工程材料研究所，XXXX，410075摘要：湿漆膜的运动可用三个模型进行描述：(1)在底材上的展布流动-接触角模型；(3)由不平整表面向平整流动的正弦波模型；(2)在垂直方向的贝纳德漩涡。它们正好可以对应湿膜流平的3个主要的阶段—展布，流平前期和后期，其间表面X力、剪切力、黏度变化、溶剂等因素均在各阶段起着重要作用。它们之间不是相互隔绝，而是相互影响，起着综合作用。流平剂就是为了影响上述不同阶段里错综复杂的平衡使漆膜获得最佳流平效果而添加的助剂，而为能够介入界面处作用其一般

2、为低表面X力表面活性物质。关键词：涂料；湿膜；流平；流平剂；接触角；界面X力涂料，我国传统称为“油漆”，是指出于保护、装饰或功能性目的可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜的材料[1]。涂料不管用何种涂装方法，经施工后，都有一个流平及干燥成膜过程，然后逐渐形成一个平整、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。涂刷时出现刷痕，喷涂时出现橘皮，滚涂是产生滚痕，还有在干燥过程中相伴出现流挂、缩孔、针孔等现象，都称之为流平性不良。涂料的流平性是评价涂料优劣的重要技术指标，流平性不好会：降

3、低涂料的遮盖效率使成本上升；降低漆膜的平滑度影响外观；造成漆膜缺陷，降低漆膜对基体的保护作用；表面的不平整不利于涂料干燥成膜。因此，理解涂料流平的机理，在此基础上采取相应措施控制涂料流平性不良发生的几率，对于涂料的配制和使用是非常重要的。a、刷痕b、流挂图1由流平性不良导致的漆膜缺陷1.涂料流平机理分析-.可修编.---涂料的流平包含两个阶段。第一阶段，涂料在基材表面展布至完全覆盖基材表面。第二阶段，在表面X力的推动下，湿漆膜表面由起伏不平逐渐流平至光滑表面形成。1.1.展布阶段涂料展布的过程实质为液体湿润固体的过程。如图2所示，液相

4、在固体表面上形成的接触角是由三种界面X力平衡决定的，Yong方程表述了这一平衡关系[4]：1-1=固体的固有表面X力,是液滴流动的主要动力;=液体的表面X力，由于液体表面总有减小的趋势，是展布流动的阻力和液滴收缩的动力;=液固界面的表面X力，总是液体运动的阻力，不论液体是趋于展布，还是趋于收缩，它总是一个必须克服的能垒;即便在γS＞γL时，液滴的接触角<90°，液体能够润湿固体表面但是不一定能充分自行展布；只有在γS＞γsl+γL时，液体才能充分展布。图2接触角示意图界面X力与形成界面的两相物质的性质密切相关，凡能影响两相性质的因素对

5、界面X力均有影响，如两相物质的分子结构、温度、压力等[3]。不考虑温度、压力以及空气成分变化等的影响。固体、液体的固有表面X力由它们自身的分子结构决定，其作用方向是确定的。固液界面的表面X力来源于它们相互之间的作用，其受两者性质的共同影响，其作用方向需根据两相的情况具体确定。杨氏(Young)认为就是固体和液体各自的固有表面X力之间的差异[4]，但这是个非常理想的假定，这个假定在理想条件下测量和计算固体表面X力时很有用，但是与实际情况却不甚相符。还有一个因素就是固体表面的粗糙度，粗糙的固体表面能帮助诱导液体自行展布。因为实际上在液体于

6、粗糙表面流动时，重力也参加进来推动液体的流动[5]。-.可修编.---根据以上的分析，很容易理解为什么已知树脂的表面X力低于底材，而底材是粗糙的，还是可能遇到流平展布问题，那就是因为的存在。通过添加流平剂可显著降低，因而能够帮助流平[5]。这个原理能够解释很小的流平剂添加量下，如果检测树脂溶液的表面X力，几乎很难看见其表面X力强烈降低，但是实际上，液体的展布能力的确大大加强了。这要归功于流平剂迁移到界面，使大大降低。流平剂的作用方式如图3所示[5]。图3流平剂与表面活性剂介入模型可通过Yong-Good-Girifalco-Fowke

7、s方程[6]进行计算：1-2这是略简化变动的等式，原始的Fowkes方程主要用于解决确定固体表面X力(自由能)的问题。Fowkes等人在20世纪60年代研究了这个领域[6]，提出普遍存在的X德华力和偶极力在固液界面扮演着重要角色。式中就是表征X德华力的分量；就是表征偶极力的分量。根据Fowkes方程固液界面的表面X力就可以如式1-2近似地计算，其中物质的X德华力和偶极力可直接查询相关资料获得。由式1-2可知，并不能通过测定一个添加了流平剂后的树脂溶液的表面X力来评价一个流平剂的好坏。流平剂对的影响才具有决定意义，这固然与该流平剂自身的

8、表面X力有关。例如有机氟具有比有机硅更低的表面X力，一旦这个结构成功地迁移至界面，它会表现出比有机硅更强大的底材润湿能力。在上述示例中，如果在水里添加了氟碳聚合物流平剂，这时的就将急剧降低；然而反观有机硅系的流平剂，不同