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        > 技術與材料 > 技術應用

        淺談流平劑(一)《流平基本原理》

        發布于 2020-09-30  閱讀數

        一、流平及流平劑

         

        涂料在施工后,有一個流動和干燥的過程,然后逐漸形成一個平整、光滑、均勻的涂膜,涂料能否達到平整光滑的特性,稱為流平性。為了幫助涂料達到更好流平性而使用的助劑稱為流平劑。

         

        目前流平劑主要有兩大類:高沸點溶劑類流平劑和以長鏈樹脂為主要組成物的流平劑,后者則主要包括有機硅類及丙烯酸類兩種。市面上常見及討論較多的還是以長鏈樹脂為主要組成物的流平劑,因此,本文主要就前有機硅類及丙烯酸類兩種流平劑展開討論。

         

        二、流平劑作用機理及特性:

         

        (一)遷移原理

         

        一個化合物要作為流平劑使用,只需要滿足兩點:1.與體系有限相溶。2.表面張力低于體系。這兩點都影響著流平劑的遷移,而也只有流平劑遷移到漆膜表面,才能發生流平作用,因此,討論流平劑的作用機理就不得不討論一下流平劑的遷移原理。當然,這個遷移原理在其他助劑的遷移方面也是同樣適用的。

         

        用一句最簡單的話來解釋流平劑不同的遷移取向的原因就是物理學里面的“能量最低原理”。當涂料涂到底材上面以后,共形成兩個界面,分別是 “底材-漆膜界面”和“漆膜-空氣界面”,各自的界面張力的大致數值分別是“r(底材-漆膜)=r底材-r漆膜”,也就是說底材-漆膜界面的界面張力大致相當于底材的表面張力與漆膜表面張力的差,以此類推?!皉(漆膜-空氣)=r漆膜-r空氣”,而“r(底材-漆膜)+r(漆膜-空氣)”的和可以簡單用來表示該界面體系的總能量,一個過程越是能夠降低界面體系的總能量,則該過程的自發傾向就越大。

         

        當加入流平劑到涂料中以后,理論上它存在兩種遷移取向,分別是遷移到“漆膜-空氣”界面和“底材-漆膜”界面,假如流平劑遷移到“漆膜-空氣”界面,那么 “漆膜-空氣”的界面就變成了“流平劑-空氣”界面,相應的界面張力也就變成了“r(流平劑-空氣)=r流平劑-r空氣”,因為流平劑的表面張力小于漆膜,即“r流平劑《r漆膜”,所以“r(流平劑-空氣)《r(漆膜-空氣)”,而體系的新的總能量變成了“r(底材-漆膜)+r(流平劑-空氣)” 《“r(底材-漆膜)+r(漆膜-空氣)”,也就是說,流平劑通過遷移到“漆膜-空氣”的界面可以大大降低體系的總能量。

         

        如果流平劑遷移到“底材-漆膜”界面的話,那么原來的“底材-漆膜”界面就變成了“底材-流平劑”界面,界面張力就變成了“r(底材-流平劑)=r底材 -r流平劑”,體系總能量E=r(底材-流平劑)+r(漆膜-空氣),同樣因為“r流平劑《r漆膜”,故“r(底材-流平劑)》r(底材-漆膜)”,所以 “r(底材-流平劑)+r(漆膜-空氣)》)“r(底材-漆膜)+r(漆膜-空氣)”,也就是說,如果流平劑遷移到底材-漆膜的界面,就會造成體系總能量的升高,顯然,使體系能量升高的過程是不可能自發進行的。

         

        通過上述分析得出,加入低表面張力物質到體系當中,它總是采取自發遷移到“體系-空氣”的界面來達到降低體系總能量的效果,流平劑的工作原理也源于此。當 然,按照統計熱力學的觀點,化學過程就是大量的分子在體系中按照能量最低原理進行隨機分布的過程,所以在實際的體系當中,從分子運動的觀點,流平劑加入體系當中以后總會有很小一部分會隨機運動到“底材-漆膜”界面,只不過和遷移到“漆膜-空氣”界面的分子數目比,兩者差距很大,基本上可以忽略不計而已。

         

        (二)流平劑特性

         

        作為流平劑,要有助于涂料的流平,必須具有以下特性:

         

        1、降低涂料與底材之間的表面張力,使涂料與底材具有良好的潤濕性,且不致引起縮孔的物質之間形成表面張力梯度。

         

        2、調整溶劑揮發速度,降低粘度,改善涂料的流動性,延長流平時間。

         

        3、在涂膜表面形成極薄的單分子層,以提供均勻的表面張力。

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