第一節(jié)  流平劑的簡(jiǎn)介

流平劑是一種常用的涂料助劑，它能促使涂料在干燥成膜過(guò)程中形成一個(gè)平整、光滑、均勻的涂膜。能有效降低涂飾液表面張力，提高其流平性和均勻性的一類物質(zhì)?？筛纳仆匡椧旱臐B透性，能減少刷涂時(shí)產(chǎn)生斑點(diǎn)和斑痕的可能性，增加覆蓋性，使成膜均勻、自然。主要是表面活性劑，有機(jī)溶劑等。流平劑種類很多， 不同涂料所用的流平劑種類也不盡相同。在溶劑型涂飾劑中可用高沸點(diǎn)溶劑或丁基纖維素。在水基型涂飾劑中則用表面活性劑或聚丙烯酸、羧甲基纖維素等 。（可行性 研究 報(bào)告）

第二節(jié) 流平劑的用途

涂料的主要功能是裝飾和防護(hù)，如果出現(xiàn)流動(dòng)和流平缺陷，不僅影響外觀，同時(shí)也有損防護(hù)功能。如形成縮孔造成漆膜厚度不夠、形成針孔會(huì)導(dǎo)致漆膜的不連續(xù)性，這些都會(huì)降低漆膜的防護(hù)性。涂料在施工和成膜過(guò)程中，會(huì)發(fā)生一些物理、化學(xué)變化，這些變化及涂料本身的性質(zhì)，將顯著影響涂料的流動(dòng)和流平。

涂料施工后，會(huì)出現(xiàn)新的界面，一般情況下為涂料與底材之間的液/固界面和涂料與空氣之間的液/氣界面。如果涂料與底材之間的液/固界面的界面張力高于底材的臨界表面張力，涂料就無(wú)法在底材上鋪展，自然就會(huì)產(chǎn)生魚眼、縮孔等流平缺陷。

漆膜干燥過(guò)程中溶劑的揮發(fā)會(huì)導(dǎo)致在漆膜表面與內(nèi)部之間產(chǎn)生溫度、密度和表面張力差，這些差異進(jìn)而導(dǎo)致產(chǎn)生漆膜內(nèi)部的湍流運(yùn)動(dòng)，形成所謂Benard旋渦。Benard旋渦會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生桔皮；在含不止一種顏料的體系，如果顏料粒子的運(yùn)動(dòng)性存在一定差異，Benard旋渦還很可能導(dǎo)致浮色和發(fā)花，垂直面施工會(huì)導(dǎo)致絲紋。

漆膜的干燥過(guò)程中有時(shí)會(huì)產(chǎn)生一些不溶性的膠粒，不溶性膠粒的產(chǎn)生會(huì)導(dǎo)致形成表面張力梯度，在漆膜中經(jīng)常導(dǎo)致縮孔的產(chǎn)生。例如，在交聯(lián)固化型體系中，配方含有不止一種樹脂，在漆膜的干燥過(guò)程中，隨著溶劑的揮發(fā)，溶解性較差的樹脂就可能形成不溶性膠粒。另外，在含有表面活性劑的配方中，如果表面活性劑與體系不相容，或在干燥過(guò)程中隨著溶劑的揮發(fā)，其濃度發(fā)生變化導(dǎo)致溶解性發(fā)生變化，形成不相容的液滴，也會(huì)形成表面張力差。這些都可能會(huì)導(dǎo)致縮孔的產(chǎn)生。

涂料在施工和成膜過(guò)程中，如果存在外界的污染物，也可能會(huì)導(dǎo)致縮孔、魚眼等流平缺陷。這些污染物通常是來(lái)自空氣、施工工具和底材的油污、塵埃、漆霧、水汽等。

涂料本身的性質(zhì)，如施工粘度、干燥時(shí)間等，也會(huì)對(duì)漆膜的最終流平產(chǎn)生顯著影響。過(guò)高的施工粘度和過(guò)短的干燥時(shí)間，通常會(huì)產(chǎn)生流平不良的表面。

因此，必須通過(guò)添加流平劑，通過(guò)對(duì)涂料在施工和成膜過(guò)程中發(fā)生一些變化及涂料性質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，幫助涂料獲得一個(gè)良好的流平。

第三節(jié) 流平劑的種類

有機(jī)硅型

硅油

通常使用的硅油有聚二甲基硅氧烷和聚甲基苯基硅氧烷。涂料、油墨中應(yīng)用的是聚二甲基硅氧烷。聚甲基苯基硅氧烷雖然相容性好，但不具備表面狀態(tài)控制能力，所以在流平劑中基本不使用，多用于耐高溫方面。

聚二甲基硅氧烷

雖然具備良好的表面狀態(tài)控制能力，但有許多缺點(diǎn)，相容性不好，會(huì)影響涂膜的光澤，還會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)縮孔、層間附著力問(wèn)題等。聚二甲基硅氧烷分子量不同，其相容性和用途也不同。有機(jī)改性聚二甲基硅氧烷與硅油相比有明顯的優(yōu)越性，既保留了硅氧烷的優(yōu)點(diǎn)，又用改性物克服了它的缺點(diǎn)，發(fā)揮了許多特殊功能效應(yīng)。改性硅氧烷的性能及用途，關(guān)鍵是硅氧烷的分子量、類型、改性化合物的類別及在分子中的位置，改性的途徑是很多的。

聚醚聚酯改性有機(jī)硅氧烷

屬于梳狀結(jié)構(gòu)的有機(jī)聚硅氧烷。 n+m約為50-250，分子量控制在1000-150000之間。其相容性是依靠聚醚和聚酯來(lái)調(diào)整的，鏈越長(zhǎng)相容性越好。這類中聚醚改性的最多，通常使用環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷。隨乙氧基含量的增加，其與水的相容性也隨之提高，因此也完全可以合成水溶性的硅氧烷類的流平劑。環(huán)氧乙烷和環(huán)氧丙烷可以單獨(dú)使用，也可以混合使用，用其來(lái)控制親水、親油性。如果同時(shí)含有乙氧基和丙氧基，就制成了水油兩用的硅氧烷類的流平劑，例如：摩能化工的1080、1090系列產(chǎn)品。

分子量越大，其表面狀態(tài)控制能力就越強(qiáng)，增滑性、抗粘連性就越好，例如：摩能化工的1070、1071系列產(chǎn)品。

改性用的聚酯或聚醚與硅氧烷聯(lián)結(jié)有兩種方法：一種硅氧鍵；另一種是硅碳鏈，一般來(lái)講，前者的熱穩(wěn)定性和耐水性不如后者好。

用聚醚、聚酯改性硅氧烷與樹脂的相容性得到了很大的改善，降低表面張力，控制表面流動(dòng)的能力、增滑性、抗縮孔、抗粘連的效果也都很好，個(gè)別產(chǎn)品還有層間附著力問(wèn)題。尤其是聚醚改性的聚硅氧烷，熱穩(wěn)定性不好，容易穩(wěn)泡。在應(yīng)用時(shí)一定要注意這些產(chǎn)品的負(fù)面影響。

烷基改性有機(jī)硅氧烷

前面提到了聚醚改性的聚硅氧烷有些不足之處；烷基改性的聚硅氧烷恰恰具備了這些方面的優(yōu)點(diǎn)。

這一系列聚硅氧烷產(chǎn)品也屬于梳狀結(jié)構(gòu)。這類產(chǎn)品的分子量比較小，在10000左右， n+m約為30-50.用烷基改性的目的主要為了提高熱穩(wěn)定性、相容性和不穩(wěn)泡性，甚至有消泡功能。但隨改性烷基鏈的增長(zhǎng)，其降低表面張力的能力也隨之下降。

一般碳鏈控制在C1-C14之間，所以分子量不太大。

上面介紹了聚二甲基硅氧烷的三種改性方法，改性方法不同，改性劑的用量和結(jié)構(gòu)不同，其產(chǎn)品的性能也不同，三種不同改性方法生產(chǎn)的流平劑，其耐熱性也截然不同。摩能化工的1060有機(jī)硅改性聚硅氧烷具有很好的耐熱性，耐熱溫度200-220℃的溫度范圍內(nèi)使用。

端基改性有機(jī)硅

賦予優(yōu)異滑爽性的端基改性有機(jī)硅 為了賦予涂膜良好的滑爽性，摩能化工推出了一些終端改性的有機(jī)硅。

反應(yīng)型的流平劑

在輻射固化的涂料、油墨體系中，存在基材潤(rùn)濕不良、不夠滑爽、易刮傷、流平性差的缺陷。針對(duì)這些問(wèn)題，摩能化工公司提供了一系列的反應(yīng)性的有機(jī)改性聚硅氧烷丙烯酸型流平劑，有摩能化工的1073、1074等產(chǎn)品，前者相容性好，滑爽性差。后者相容差，滑爽性好。

由結(jié)構(gòu)式中可見改性的有機(jī)物是丙烯酸酯，用其調(diào)整它的流動(dòng)性和相容性，她的滑爽性是由硅氧烷來(lái)決定的。丙烯酸基團(tuán)的雙鍵可以參加游離基的聚合反應(yīng)，與樹脂一起形成涂膜牢固的錨定在涂膜的表面上。

丙烯酸酯型

產(chǎn)品介紹

樹脂型的表面流動(dòng)控制劑，多數(shù)是線型樹脂聚合物，主要有丙烯酸樹脂，脲醛樹脂及三聚氰胺甲醛樹脂。在通用體系中這些樹脂的相容性是受限的，它們會(huì)積聚至表面形成一層新的樹脂膜成，使涂膜的表面張力趨于平衡，但它們不會(huì)降低表面張力，所以不影響涂料的流動(dòng)，多被稱為流動(dòng)促進(jìn)劑。這類流平劑中丙烯酸樹脂為主體。

丙烯酸酯類流平劑不僅可以促進(jìn)涂膜的流動(dòng)和流平，還不會(huì)影響涂膜的層間附著力，并且還有消泡的作用。

流平原理

丙烯酸酯類流平劑的相容性是其控制涂膜表面狀態(tài)能力的一項(xiàng)重要指標(biāo)。相容性太好，溶在涂膜中，不會(huì)在涂膜表面形成新的界面，提供不了流平作用；相容性太差，不可能均勻的分布在涂膜表面，會(huì)相互聚集在一起，容易產(chǎn)生縮孔狀的缺陷。會(huì)使涂膜光澤下降，產(chǎn)生霧影等不良的副作用。只有理想的受控相容性，才會(huì)在涂膜表面形成新的界面層，起到流平的作用。

產(chǎn)品分類

丙烯酸酯類流平劑的受控性是通過(guò)改變分子量和極性來(lái)實(shí)現(xiàn)的。均聚物的相容性就不如共聚物的好，如均聚的丙烯酸通常與環(huán)氧、聚酯、聚氨酯等涂料所用的樹脂相容性較差，若將其以物理方法混合則將形成表面狀態(tài)不良的無(wú)光涂膜，所以丙烯酸均聚物不太適合作流平劑。理想的流平劑多采用共聚物，可以是三元共聚物，也可以是改性共聚物，只有共聚物才能通過(guò)不同的單體改變聚合物的極性合玻璃花溫度。

通常丙烯酸酯類流平劑的數(shù)均分子量被控制在6000-20000之間，分子量分布比較窄，玻璃花溫度控制在-20℃以下，表面張力25-26mN/m以下。這種相容性受限的丙烯酸共聚物被認(rèn)為是良好的流平劑。

丙烯酸酯類流平劑可以是均聚物，也可以是共聚物；可以是線型結(jié)構(gòu)的，也可以是帶支鏈的；也可以是無(wú)規(guī)共聚的，也可以是嵌段共聚的。

第四節(jié) 流平劑的應(yīng)用范圍

對(duì)于一個(gè)確定的配方體系，應(yīng)根據(jù)配方的性質(zhì)和希望流平劑所達(dá)到的性能，來(lái)選擇合適的流平劑品種。

1、溶劑性涂料體系

在底漆和中層漆配方中，通常采用丙烯酸流平劑。如果需要脫氣性和底材潤(rùn)濕性，宜選

擇中等分子量或高分子量丙烯酸流平劑。在底漆中，如果需要更強(qiáng)的底材潤(rùn)濕性，可考慮選用能顯著降低表面張力的有機(jī)硅流平劑和改性丙烯酸流平劑（如氟改性丙烯酸流平劑和磷酸酯改性丙烯酸流平劑），如果有機(jī)硅流平劑和氟改性丙烯酸流平劑出現(xiàn)穩(wěn)泡、影響層間附著力等副作用，應(yīng)采用磷酸酯改性丙烯酸流平劑。

在面漆和透明漆配方中，對(duì)漆膜外觀要求相對(duì)較高，一般可選用低分子量丙烯酸流平劑，這樣將獲得良好的流平性，在漆膜中也不易產(chǎn)生霧影。在交聯(lián)固化型體系，選用含反應(yīng)性官能團(tuán)的丙烯酸流平劑常常獲得更好的流平性，同時(shí)提高漆膜的物理化學(xué)性能。如果需要漆膜具有更好的流動(dòng)性或需要滑爽性和抗刮傷性，有機(jī)硅流平劑是必需的，這種情況下最好是有機(jī)硅流平劑和丙烯酸流平劑配伍使用。

應(yīng)當(dāng)指出的是，在垂直面施工時(shí)，有機(jī)硅流平劑提供流平性能的同時(shí)，可有效降低涂層的流掛傾向。另外，在金屬閃光漆配方中，應(yīng)慎用有機(jī)硅流平劑，因?yàn)榭赡軐?dǎo)致片狀鋁顏料的不均勻排列而出現(xiàn)漆膜顏色不均。

2、粉末涂料體系

粉末涂料的流平過(guò)程分為兩個(gè)階段。第一個(gè)階段是粉末粒子的熔化，第二個(gè)階段粉末粒子熔化后流動(dòng)成為平整的漆膜。粉末涂料不含溶劑，在成膜過(guò)程不會(huì)產(chǎn)生表面張力梯度，流平更多的是與底材潤(rùn)濕有關(guān)。

粉末涂料常采用丙烯酸流平劑。如果流平劑呈液態(tài)，一般要預(yù)先制成母料才能使用。也有制成粉體的丙烯酸流平劑，專門用于粉末涂料，這類產(chǎn)品是將液態(tài)的丙烯酸流平劑吸附在二氧化硅粉體上，一些低檔流平劑用碳酸鈣吸附。

如果粉末涂料需要滑爽性和抗掛傷性，就要采用有機(jī)硅流平劑，已有制成粉體的專門用于粉末涂料的有機(jī)硅流平劑。使用有機(jī)硅流平劑要留意避免形成縮孔。

3、水性涂料體系

水性涂料體系分為水溶性體系和乳膠體系。

在水溶性體系中，需要強(qiáng)烈降低體系的表面張力，最常用的是有機(jī)硅流平劑和氟碳化合

物類流平劑，所起作用與它們應(yīng)用于溶劑型涂料體系相同。當(dāng)然如果需要真正平整的表面，用于水性體系的丙烯酸流平劑是必需的。

而對(duì)于乳膠體系，成膜機(jī)理則完全不同，粘度也不隨溶劑的揮發(fā)而改變。配方中采用流平劑會(huì)可能提高涂料的底材潤(rùn)濕性，丙烯酸流平劑可以提高漆膜平整度，但涂料的主要流動(dòng)性能，更多的是通過(guò)添加流變控制劑來(lái)進(jìn)行控制和調(diào)整。

 

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