【正文】 它們的泡沫總是不穩(wěn)定，涂料中存在分散劑，增稠劑等多種表面活性物質(zhì)，降低了體系的表面張力，這不僅增加了乳液的起泡性，而且表面活性物質(zhì)造成的Marangoni效應(yīng)、Gibbs 彈性、靜電斥力、表面粘度等有助于泡沫的穩(wěn)定。第四節(jié) 消泡劑一、概述現(xiàn)代涂料配方中大量采用各種助劑，這些助劑品種大多屬于表面活性劑，都能改變涂料的表面張力，致使涂料本身就存在著易起泡或使泡沫穩(wěn)定的因素，涂料制造過(guò)程中需要使用的各種高速混合分散機(jī)械以及涂料涂裝時(shí)所用的各種施工方法都會(huì)程度不同地增加涂料體系的自由能，幫助產(chǎn)生泡沫，泡沫的產(chǎn)生，不僅降低生產(chǎn)效率，影響涂膜外觀，而且降低涂膜的裝飾和保護(hù)功能。四、發(fā)展趨勢(shì)隨著高性能涂料的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，流平劑在國(guó)內(nèi)已得到應(yīng)有的重視，一方面借鑒國(guó)外品種開(kāi)發(fā)應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，開(kāi)發(fā)了部分新產(chǎn)品，另一方面從結(jié)構(gòu)性能關(guān)系角度，進(jìn)行必要的理論研究，同時(shí)結(jié)合涂料組成和實(shí)際應(yīng)用開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品，進(jìn)入分子結(jié)構(gòu)與功能效應(yīng)的設(shè)計(jì)階段，開(kāi)發(fā)新結(jié)構(gòu)、多功能的流平劑已成為趨勢(shì)。荷蘭EFKA公司EFKALA8835異氰酸酯改性有機(jī)硅與含羥基可羧基官能團(tuán)的溶劑涂料進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，改善流平，提供持久的滑爽性和抗粘連性荷蘭EFKA公司EFKA3600氟改性丙烯酸酯共聚物顯著地降低各類(lèi)溶劑型和無(wú)溶劑型自干漆及烘烤漆的表面張力，增進(jìn)底材材有效地防止縮孔，改善流動(dòng)和流平，不影響重涂性和層間附著力荷蘭EFKA公司BYK352聚丙烯酸酯溶劑型自干漆及烘烤漆中防止縮孔，改善流平，提高光澤，不影響重涂性和層間附著力，耐熱性好德國(guó)BYK公司BYK357丙烯酸酯共聚物溶劑型自干漆及烘烤漆中防止縮孔，改善流平和光澤，不影響重涂性和層間附著力；耐熱性好，有消泡作用德國(guó)BYK公司BYK390聚甲基丙烯酸酯溶劑型自干漆及烘烤漆中防止縮孔，改善流平和光澤，不影響重涂性和層間附著力；耐熱性好，烘烤漆中的供優(yōu)良的防爆泡性及消泡作用德國(guó)BYK公司流平劑是改進(jìn)涂裝效果的一類(lèi)重要助劑，品種較多、應(yīng)用廣泛，尤其用于高性能涂料。這類(lèi)物質(zhì)可以提高對(duì)基材的潤(rùn)濕性而且控制表面流動(dòng)，起到改善流平效果的作用，當(dāng)溶劑揮發(fā)后，硅樹(shù)脂在涂膜表面形成單分子層，改善涂膜的光澤。它們的表面張力較低，可以降低涂料與基材之間的表面張力而提高提高涂料對(duì)基材的潤(rùn)濕性，排除被涂固體表面所吸附的氣體分子，防止被吸附的氣體分子排除過(guò)遲而在固化涂膜表面形成凹穴、縮孔、桔皮等缺陷；此外它們與樹(shù)脂不完全相混容，可以迅速遷移到表面形成單分子層，以保證在表面的表面張力均勻化，增加抗縮孔效應(yīng)，從而改善涂膜表面的光滑平整性。溶劑類(lèi)流平劑主要成分是各種高沸點(diǎn)的混合溶劑，具有良好的溶解性，也是顏料良好的潤(rùn)濕劑。溶劑類(lèi)流平劑主要是高沸點(diǎn)溶劑混合物。因此，常在涂料中添加觸變助劑，使涂料具有適當(dāng)?shù)挠|變性。另外，在施工后的干燥過(guò)程中，隨著溶劑的揮發(fā)，涂料粘度升高，涂層由液態(tài)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，可在涂料配方中添加少量高沸點(diǎn)溶劑，延長(zhǎng)涂料表面開(kāi)放時(shí)間，從而提高涂膜的流平性。s）假定γ、η在流運(yùn)過(guò)程中不變（隨時(shí)間變化不大），且時(shí)間間隔很小，可按每一份時(shí)間間隔數(shù)縮減，進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，上式轉(zhuǎn)變?nèi)缦拢? （113） （114）該式的物理意義是，流平時(shí)間與流平次數(shù)成正比。關(guān)于涂料流平性的討論，主要是基于條痕模型理論。按照Helmholtz流動(dòng)分配理論，這種流動(dòng)，形成邊與邊相接觸的不規(guī)則六角形的網(wǎng)絡(luò)，稱(chēng)之貝納爾旋流窩(Benard Cells), 旋渦狀小格中心稍稍隆起. 如果涂料的流動(dòng)性差，干燥后就留下不均勻的網(wǎng)紋或條紋,稱(chēng)為桔皮現(xiàn)象。同時(shí)，又由于里、表層之間表面張力的不同，再一次使流動(dòng)的涂料向上。當(dāng)表面張力不同時(shí)，將產(chǎn)生一種推動(dòng)力，使涂料從底層上層運(yùn)動(dòng)。若濕膜較厚，里層的涂料會(huì)移動(dòng)到表面補(bǔ)充而消除縮孔，若濕膜較薄，里層的涂料量不足以補(bǔ)充，就形成了縮孔?？s孔形成的關(guān)鍵是涂膜表面產(chǎn)生表面張力梯度，一方面由于涂料干燥過(guò)程溶劑的蒸發(fā)產(chǎn)生表面張力梯度；另一方面是涂膜中顆粒，液滴等低表面的張力物質(zhì)的存在導(dǎo)致表面張力梯度?；蚴┕み^(guò)程帶來(lái)的油污、塵埃、水汽等，均可導(dǎo)致縮孔。導(dǎo)致縮孔的原因是多方面的，既有涂料配方的內(nèi)在因素，如涂料組分中不溶性膠粒的產(chǎn)生，又有施工環(huán)境等外界因素，如施工過(guò)程中空氣的污染。改善涂料的流平性需要考慮調(diào)整配方和加入合適的助劑，使涂料具有合適的表面張力和降低表面張力梯度的能力。涂膜能否達(dá)到平整光滑的特性，稱(chēng)為流平性。否則涂膜表面光的漫反射程度高、光澤低。五、潤(rùn)濕分散劑的性能評(píng)價(jià)潤(rùn)濕分散劑的性能可以通過(guò)顏料的分散質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，通常采用以下方法測(cè)定顏料分散程度：刮板細(xì)度計(jì)是測(cè)量顏料分散情況的一種簡(jiǎn)單的方法，但它只表示大的顏料凝聚體，反映不出顏料分散質(zhì)量的真實(shí)情況以及粒徑的分布和粒子的狀態(tài)，由于此速度快，在生產(chǎn)中被廣泛采納。分散劑和穩(wěn)定鏈必須溶在樹(shù)脂溶液中才能自由伸展，構(gòu)成一定厚度的吸附層，如果與 樹(shù)脂溶液不相容，在這種貧溶劑中分散劑雖然能吸附在顏料的表面上，但其穩(wěn)定鏈?zhǔn)球榭s的，不能自由伸展，形成的吸附層會(huì)很薄，這樣就不能充分發(fā)揮高分了分散劑的作用，試驗(yàn)證實(shí)，相容性不好，會(huì)影響顏料的分散效率及涂料性能。常用潤(rùn)濕分散劑見(jiàn)下表：商品名稱(chēng)組成制造商主要用途Tego Dispers 610高分子量聚羧酸胺溶液德國(guó)Degussa公司無(wú)機(jī)顏料分散Tego Dispers 610S含改性聚硅氧烷的高分子量聚羧酸胺溶液無(wú)機(jī)、有機(jī)顏料分散Tego Dispers 630高分子量聚羧酸胺的衍生物溶液無(wú)機(jī)顏料分散，解絮凝Tego Dispers 700堿性表面活性劑與脂肪酸的衍生物有機(jī)膨潤(rùn)土漿分散EFKA4010新一代聚氨酯聚合物荷蘭EFKA公司有機(jī)、無(wú)機(jī)顏料分散，防浮色發(fā)花EFKA4050炭黑、有機(jī)、無(wú)機(jī)顏料分散，防浮色發(fā)花EFKA4300改性聚丙烯酸酯有機(jī)、無(wú)機(jī)顏料和炭黑的分散Disper BYK101長(zhǎng)鏈多元胺聚酰胺鹽和極性帶酸性基團(tuán)的共聚物德國(guó)BYK公司潤(rùn)濕、分散、防浮色、防發(fā)花Disper BYK130不飽和多元酸的多元胺聚酰胺溶液無(wú)機(jī)、有機(jī)顏料和炭黑用分散劑Disper BYK160含親顏料基團(tuán)的高分子無(wú)機(jī)、有機(jī)、炭黑的分散928 陰離子型高分子表面活性劑臺(tái)灣德謙公司炭黑專(zhuān)用潤(rùn)濕分散劑92923S聚羧酸銨鹽無(wú)機(jī)、有機(jī)顏料潤(rùn)濕分散劑DP98982高分子聚合物無(wú)機(jī)、有機(jī)顏料潤(rùn)濕分散劑四、潤(rùn)濕分散劑在涂料中應(yīng)用潤(rùn)濕分散劑主要是在界面處發(fā)揮作用，以吸附層形式覆蓋在固體粒子的表面上，可以改變顏料的表面性質(zhì)，用于顏料改性方法。離子型的又可分為陽(yáng)離子型，陰離子型和兩性的表面活性劑，另外還有一種電中性的表面活性劑。靜電空間穩(wěn)定機(jī)制是指在顏料粒子的分散體系中加入一定的高分子聚電解質(zhì)，使其吸附在粒子表面，聚電解質(zhì)既可通過(guò)所帶電荷排斥周?chē)Ｗ?，又通過(guò)空間位阻效應(yīng)阻止顏料粒子的團(tuán)聚，從而使顏料粒子穩(wěn)定分散。顏料充分分散后，由于受到重力和熱力學(xué)因素的影響往往會(huì)發(fā)生沉降、團(tuán)聚，需要使用分散劑穩(wěn)定分散體系。二、顏料分散和穩(wěn)定機(jī)理 液體和固體接觸時(shí)，會(huì)形成界面夾角，稱(chēng)為接觸角，它是衡量液體對(duì)固體潤(rùn)濕程度的一個(gè)標(biāo)志。干粉顏料呈現(xiàn)三種結(jié)構(gòu)形態(tài)：①原始粒子，由單個(gè)顏料晶體或一組晶體組成，粒徑相當(dāng)??；②凝聚體，由以面相接的原始粒子團(tuán)組成，其表面積比其單個(gè)粒子表面積之和小 ，再分散困難。它可以控制樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)、調(diào)整樹(shù)脂的分子量大小和分布、提高顏料分散效率、改善涂料施工性能、賦予涂膜特殊功能。第十一章 涂料助劑第一節(jié) 概述隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)工業(yè)界的無(wú)名英雄－涂料也提出了更高要求，涂料助劑在其中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，其理論研究、開(kāi)發(fā)與應(yīng)用日益為人們所重視。涂料助劑品種繁多，應(yīng)用廣泛，無(wú)論是建筑涂料、工業(yè)涂料還是功能性涂料，無(wú)論是溶劑型涂料、水性涂料、高固體份涂料還是粉末涂料都必須使用助劑才能得到預(yù)期的性能和滿(mǎn)足最終的性能要求，在涂料生產(chǎn)和應(yīng)用的各個(gè)階段：樹(shù)脂合成、顏填料分散研磨、涂料貯存、施工都需要使用助劑。第二節(jié) 潤(rùn)濕分散劑一、概述涂料制備過(guò)程的中心環(huán)節(jié)是顏料分散，亦即顏料在外力的作用下，成為細(xì)小的顆粒，均勻地分布到連續(xù)相中，以期得到一個(gè)穩(wěn)定的懸浮體，不僅需要樹(shù)脂、顏料、溶劑的相互配合，還需使用潤(rùn)濕分散劑才能提高分散效率并改善貯存穩(wěn)定性，防止顏料在貯存期間沉降、結(jié)塊，影響施工，此外顏料的良好分散還能夠改善涂料的光澤、遮蓋力、流變性等。潤(rùn)濕是固體和液體接觸時(shí)，固/液界面取代固/氣界面，粉碎是借助機(jī)械作用把顏料凝聚體和附聚體解聚成接近原始粒子的細(xì)小粒子，并均勻分散在連續(xù)相中，成為懸浮分散體，穩(wěn)定是指制備的懸浮體在無(wú)外力作用下，仍能處于穩(wěn)定的分散懸浮狀態(tài)。式（111）和（112）表明，配方固定后，降低基料粘度和使用潤(rùn)濕劑來(lái)降低顏料和基料之間的界面張力以縮小接觸角可以提高潤(rùn)濕效率，但基料粘度的降低有一定限度，所以使用潤(rùn)濕劑是常用的手段?？臻g位阻穩(wěn)定機(jī)理是指不帶電的高分子化合物吸附在顏料粒子表面形成較厚的空間位阻層，使顆粒間產(chǎn)生空間排斥力，從而達(dá)到分散穩(wěn)定的目的。低分子量的潤(rùn)濕分散劑通常為表面活性劑，可分為離子型的和非離子型的。分子中還必須含有能夠牢固地吸附在顏料粒子表面上的吸附基團(tuán)。如何選擇潤(rùn)濕分散劑及其使用方法是十分重要的。另外還需要考慮與其它助劑的配伍性 ，對(duì)體系穩(wěn)定性的影響，反應(yīng)活性等。顏料分散得好，涂膜表面的粗糙度低，比較平整、光的漫反射低、光澤高。第三節(jié) 流平劑一、概述涂料施工后，有一個(gè)流動(dòng)及干燥成膜過(guò)程，然后逐步形成一個(gè)平整、光滑、均勻的涂膜。影響涂料流平性的因素很多，溶劑的揮發(fā)梯度和溶解性能、涂料的表面張力、濕膜厚度和表面張力梯度、涂料的流變性、施工工藝和環(huán)境等，其中最重要的因素是涂料的表面張力、成膜過(guò)程中濕膜產(chǎn)生的表面張力梯度和濕膜表層的表面張力均勻化能力。從流平性的角度而言，它是一種特殊的“點(diǎn)式”的流不平，產(chǎn)生于涂膜表面，其形狀從表現(xiàn)可分為平面式，火山口式，點(diǎn)式，露底式，氣泡式等。施工過(guò)程中空氣的污染，如空氣表面有活性粒子、漆霧、塵埃、水汽等。濕涂膜中氣泡破裂，隨后未經(jīng)涂膜流平就固化成膜，易導(dǎo)致氣泡式縮孔。由于濕涂膜粘度高，被污染物首先要克服粘度的阻滯作用，拖動(dòng)表層以下的涂料。涂料在干燥過(guò)程中，隨著溶劑的蒸發(fā)，在涂膜表面形成較高的表面張力，并且粘度增大，同時(shí)，溶劑的蒸發(fā)吸收熱量導(dǎo)致溫度下降，造成內(nèi)外表面之間的溫差及表面張力、粘度不同。流動(dòng)的涂料在重力作用下向下沉。這種流動(dòng)運(yùn)動(dòng)的反復(fù)進(jìn)行，造成局部渦流。流平過(guò)程的推動(dòng)力是涂料的表面張力，它使涂層表面有收縮成最低表面積的形狀，從而使涂層從凹槽、刷痕或皺紋變成平滑表面。按Rhodes和Orchaed關(guān)系式表示如下： （112）式中a0—初始振幅，cm；at—經(jīng)過(guò)時(shí)間t后的振幅，cm；t — 時(shí)間，s；h——涂層平均厚度，cm；λ— 波長(zhǎng)，cm；γ—涂料的表面張力，dyn（105N/m）η—涂料的粘度，P（涂層厚度和波長(zhǎng)對(duì)流平效果有顯著影響，而涂層厚度和波長(zhǎng)受涂裝工藝所控制。就可以適當(dāng)緩和二者的矛盾，在涂刷時(shí)受剪切力作用涂料粘度降低，呈現(xiàn)較好的流動(dòng)性及流平性，便于施工，涂刷停止后，剪切力逐漸降低，涂料粘度隨之增高，可防止流掛及