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流平劑在UV涂料中的作用及機理

來源:佛山市千佑化工有限公司      時間:2023-03-20 18:01:00

料施工過程中或施工后,由于流平性不良,通常會出現如橘皮、輥痕、縮孔、麻點、針眼等表面缺陷,不僅影響涂膜外觀,而且會降低或損壞其保護功能。流平劑是常用的涂料助劑,它能夠促使涂料在干燥成膜過程中形成平整、光滑、均勻的涂膜。
在涂裝中,涂料對底材的潤濕性及濕膜的流平性等均與表面張力密切相關。當涂料的表面張力低于底材的臨界表面張力時,才能潤濕底材并驅動涂料在底材上展布成平整光滑的涂料。
另一個關于表面張力的概念就是表面張力的梯度。由于涂料作為一個復雜的混合物,即便在絕對均勻的底材上,由于溶劑揮發和濕膜的流動、固化反應,其表面張力的分布是不均的。伯納德漩渦、縮邊等眾多現象均與這個概念相關。添加流平劑之后,流平劑的相容性、遷移行為也直接影響著表面張力梯度。合適的流平劑不僅能降低界面的表面張力,而且能幫助均勻表面張力;而某些具有很低表面張力的流平劑有時卻不能消除桔皮,也是因為它對平衡表面張力梯度不力。相反一些不降低表面張力或反而提高表面張力的樹脂能充當平衡表面張力梯度的助劑。所以在許多情況下不是僅僅降低表面張力就能解決問題,而需努力均勻表面張力。
丙烯酸酯類流平劑是分子量不等的丙烯酸酯類均聚物或共聚物。這類流平劑僅輕微降低涂料的表面張力,但能夠平衡漆膜表面張力差異,利用可控的不相容性,遷移到漆膜表面形成單分子層,抑制溶劑揮發速度,改善表層流動性,消除橘皮、刷痕等缺陷,使漆膜獲得平整的、類似鏡面的效果。
氟碳改性的丙烯酸酯類聚合物由于具有很低的表面張力,因此在降低涂料表面張力、防止漆膜縮孔以及改善流動、流平性等方面有著很強的優勢,是綜合性能優秀的非硅類樹脂型流平劑。但是其價格相對較昂貴,并且存在一定穩泡性及影響重涂性的傾向,一般可以搭配丙烯酸酯類流平劑、有機硅流平劑使用。
有機硅類流平劑一般分為聚甲基烷基硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、有機改性聚硅氧烷。此類流平劑大多數都可以強烈地降低涂料的表面張力,提高涂料對底材的潤濕性,防止產生縮孔;能夠減少濕膜表面因溶劑揮發而產生的表面張力差,改善表面流動狀態,縮短涂膜流平時間。該類流平劑還能在涂膜表面形成一層極薄且光滑的膜,從而提升涂膜表面爽滑性。

聚二甲基硅氧烷與涂料的相容性差,因此現在涂料中基本不使用。聚醚改性的聚二甲基硅氧烷是目前最常用且品種最多的流平劑。其結構式可用下式表示: 
—(SiO(CH3)2)m—(SiOCH3 (CH2CH2O)x(CH2CHCH3O)y)nR
其中m鏈段二甲基硅氧烷部分,屬于相容性受到限制的鏈段;
n鏈段是改性部分,屬于相容鏈段;
x為聚醚改性鏈段中的聚環氧乙烷部分;
y為聚醚基團中的聚環氧丙烷部分;
m,n,x,y四個值決定了流平劑所表現的性能,這四個數值的不同大小決定了流平劑的不同性能。
相容性:有機硅流平劑的相容性主要取決于m/n的數值,m /n的數值越小(也就是不相容鏈段含量越低),則相容性越好,在m/n數值固定的情況下,x/y的數值越大,則相容性越好,這是因為聚環氧乙烷的相容性超過聚環氧丙烷的原因。
手感:在x,y值固定的情況下,有機硅流平劑的手感同樣主要取決于m/n空間的數值,m/n的數值越大,手感越好;m/n數值一樣的情況下,m的絕對數值越大,手感越好;從這一點可以看出,對于有機硅流平劑,追求好的相容性和好的手感經常是一對矛盾,為了達到兩者兼顧,通常m/n只能在一個不大的范圍內選擇。
流平能力:m,n,x,y的數值對流平效果的影響比較復雜,一般而言,m/n的數值在1到2 之間的時候有比較好的流平效果,而對于固定的m/n數值的情況下,x+y的數值越大,流平效果越好。
穩泡性:一般而言,在通常的x,y的數值下,m/n>3或者m/n< 1/4都可以得到基本上不穩泡的效果,通俗的說就是當硅含量很高或者很低的時候,所得到的流平劑都是不穩泡的,而如果做成硅含量很高的品種,就能得到手感出色、不穩泡的效果,然而相容性略差的流平劑,如果做成硅含量很低的品種,則所得到的流平劑相容性很好且不穩泡,但是手感會有欠缺。
重涂性:一般來說,m+n的數值越大且m/n的數值越高,越容易出現重涂性的問題,另外聚醚端基R基團的種類也會對重涂性產生影響。
消光粉的定向能力:根據試驗,消光粉定向的能力受m/n的數值和m的絕對值的影響很大,m的絕對值越大,有越好的消光粉定向能力。


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