【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 子，它不僅起流平作用，而且可提高涂膜的光澤及物理機(jī)械性能。超支化聚合物具有端基數(shù)目多、粘度低的特點(diǎn)，在流平劑中有潛在的應(yīng)用前景。可控聚合有利于控制分子鏈的結(jié)構(gòu)和分子量，近年來已經(jīng)應(yīng)用于流平劑制備，以此制備的流平劑展現(xiàn)出良好的性能。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。二、泡沫的產(chǎn)生及穩(wěn)定泡沫是不溶性氣體在外力作用下進(jìn)入液體之中，形成的大量氣泡被液體相互隔離的非均相分散體系。泡沫產(chǎn)生時(shí)，由于液體與氣體的接觸表面積迅速增加，體系的自由能也迅速增加，泡沫體系自由能的增加，是表面張力的和增加表面積的乘積。泡沫產(chǎn)生難易程度與液體體系的表面張力直接有關(guān)，表面張力越低，體系形成泡沫所需的自由能越小，越容易生成泡沫。純凈的液體由于表面和內(nèi)部的均勻性，不可能形成彈性體，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。（1）可溶性表面活性劑的的存在導(dǎo)致Marangoni效應(yīng)產(chǎn)生，當(dāng)泡沫剛形成時(shí)，泡沫膜的液體由于重力的作用向下回流，從而帶動(dòng)表面活性劑分子也向下流動(dòng)，造成底部表面張力低于上部表面張力。Marangoni效應(yīng)認(rèn)為：“在底部低表面張力的液體流向上部高表面張力的液體時(shí)，在泡膜中通過與純液體生成的泡沫不斷逆向流動(dòng)的表面活性劑液體，增加了泡膜的厚度，使氣泡穩(wěn)定?！保?）表面活性劑分子中的親水基和憎水基被氣泡壁吸附，有規(guī)則地排列在氣液界面上，形成了彈性膜，當(dāng)彈性膜某一部位被拉抻時(shí)，在表面張力作用下泡沫膜開始回縮，達(dá)到平衡的穩(wěn)定狀態(tài)，同時(shí)帶動(dòng)液體移動(dòng)，阻止了泡沫的破裂，稱之為Gibbs彈性。（3）表面粘度是由液體表面中相鄰表面性劑分子間相互作用引起的，一方面提高了液膜的強(qiáng)度，另一方面防止或減緩泡壁液膜的排水速率，使泡沫穩(wěn)定。（4）離子型乳化劑的使用，能使氣泡膜壁帶有電荷，由于靜電斥力，液膜的兩個(gè)表面互相排斥，防止液膜且又利于泡沫的穩(wěn)定。三、消泡機(jī)理泡沫是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，有表面積自行縮小的趨勢(shì)，氣泡壁液膜由 于表面張力差異和重力的原因會(huì)自行排水，液膜變薄，達(dá)到臨界厚度時(shí)自行破裂。它的破除要經(jīng)過3個(gè)過程，即氣泡的再分布、膜厚的減薄和膜的破裂。對(duì)于穩(wěn)定的泡沫體系，要經(jīng)過這三個(gè)過程而達(dá)到自然消泡需要很長(zhǎng)時(shí)間，需要使用消泡劑實(shí)現(xiàn)快速消泡滿足工業(yè)生產(chǎn)。消泡包括抑泡和破泡兩個(gè)方面，當(dāng)體系加入消泡劑后，消泡劑在泡沫體系中造成表面張力不平衡，破壞泡沫體系表面粘度和表面彈性。其分子抑制形成彈性膜，阻止泡沫的生產(chǎn)，稱為抑泡。對(duì)于已經(jīng)存在的泡沫，消泡劑分子迅速散布于泡沫表面，快速鋪展，進(jìn)一步擴(kuò)散、滲透，取代原泡膜薄壁。由于其表面張力低，便流向產(chǎn)生泡沫的高表面張力的液體，氣泡膜壁迅速變薄，導(dǎo)致破泡。消泡是一種界面現(xiàn)象或擴(kuò)散現(xiàn)象。消泡劑要發(fā)揮作用，必須滲入到泡沫之間的液膜上并且很快擴(kuò)散到起泡介質(zhì)中，按照Ross提出的公式：滲入系數(shù) E = γF + γDF γD 0擴(kuò)散系數(shù) S =γFγDFγD 0式中：γF——泡沫介質(zhì)的表面張力；γDF——泡沫介質(zhì)與消泡劑之間的界面張力；γD——消泡劑的表面張力。為了產(chǎn)生滲入，E必須大于0，為了產(chǎn)生擴(kuò)散，S必須大于0，只有E和S都為正值的物質(zhì)才具有消泡作用。要使E足夠大，消泡劑的表面張力要低；要使S足夠大，不僅消泡劑的表面張力要低，而且泡沫介質(zhì)與消泡劑之間的界面張力也要低，這就要消泡劑本身應(yīng)具有一定的親水性，使其既不溶于發(fā)泡介質(zhì)中，又具有很好的擴(kuò)散能力。有效的消泡劑應(yīng)滿足下述條件：①表面張力低泡沫介質(zhì)的表面張力；②不溶解于泡沫介質(zhì)之中或溶解度極小，但又具有能與泡沫表面接觸的親和力；③易于在泡沫體系中擴(kuò)散；并能夠進(jìn)入泡沫和取代泡沫膜壁；④具有一定的化學(xué)穩(wěn)定性；⑤ 具有在泡沫介質(zhì)中分散的適宜顆粒度作為消泡核心。四、常用消泡劑消泡劑多為液體復(fù)配產(chǎn)品，主要分為三類：礦物油類、有機(jī)硅類、聚合物類。（1）礦物油類消泡劑礦物油類消泡劑通常由載體、活性劑、展開劑等組成。載體是低表面張力的物質(zhì)，其作用是承載和稀釋，常用載體為水、烴油、脂肪醇等；活性劑的作用是抑制和消除泡沫，活性劑的選擇取決于介質(zhì)的性質(zhì)，常用的有蠟、硅油、脂族肪酰胺、高分子量聚乙二醇、脂肪酸酯、金屬皂、疏水性二氧化硅等。（2）有機(jī)硅類消泡劑有機(jī)硅類消泡劑一般包括兩類：聚二甲基硅氧烷和改性聚二甲基硅氧烷。聚二甲基硅氧烷為高沸點(diǎn)液體，溶解性很差，具有很低的表面張力，熱穩(wěn)定性好，是一類廣泛應(yīng)用的消泡劑。隨著其結(jié)構(gòu)和聚合度的不同，聚二甲基硅氧烷體現(xiàn)不同的性能，可以作為穩(wěn)泡劑、消泡劑、流平劑、錘紋劑，只有具有適宜的溶解度和相容性的聚二甲基硅氧烷才具有消泡功能，有些情況下，甲基也可以為乙基、苯基等取代。聚二甲基硅氧烷消泡劑一般有本體、溶液、乳化型和復(fù)合型幾種形式，復(fù)合型是涂料中應(yīng)用最廣的形式。向聚二甲基硅氧烷主鏈引入聚醚和有機(jī)基團(tuán)進(jìn)行改性可以滿足不同樹脂體系和配方的要求，調(diào)節(jié)親水和親油性的平衡，提高消泡能力又能同時(shí)改善涂膜外觀，引入氟原子可以大幅度降低表面張力和提高消泡能力。常用消泡劑見下表：品名性能與應(yīng)用Foamaster 306不含硅，適合高光乳膠漆和膠粘劑Foamaster 3063不含硅，適合聚氨酯乳液和醇酸乳液Foamaster VL易分散在水中，對(duì)單體抽提非常有效Nopco 8034L通用型消泡劑Nopco NDW通用型消泡劑，知于用中等PVC和高PVC體系Nopco N XZ通用消泡劑，適用于中等PVC體系SNDefoamer 154消泡力持久，對(duì)光澤無影響，不產(chǎn)生魚眼SNDefoamer 313消泡力塹久，不影響涂膜的耐候性，不產(chǎn)生魚眼低粘度涂料作Foamaster PL尤其適用于含合成流變性劑的涂料體系，經(jīng)濟(jì)型五、消泡劑的應(yīng)用消泡劑的用量不大，但它專用性強(qiáng)，選擇消泡劑，一方面要達(dá)到消泡的目并保持消泡能力的持久性，另一方面要注意避免顏料凝聚、縮孔、針孔、失光等副作用。應(yīng)用時(shí)須注意以下幾點(diǎn)：（1）抑泡和消泡性能要保持平衡以保持消泡能力的持久性，注意和其它助劑的配伍性；（2）%，最終用量要通過實(shí)驗(yàn)確定，用量過多易引起縮孔、縮邊、再涂性差等弊病。用量少，則無法消除泡沫；（3）使用前充分?jǐn)嚢璨⒃跀嚢枨闆r下加入到涂料中；（4）分批加入消泡劑，即顏料分散研磨工序和調(diào)漆工序分別加入部分消泡劑。在研磨分散工序需要抑泡效果強(qiáng)的消泡劑，在調(diào)漆工序需要破泡效果強(qiáng)的消泡劑。選擇消泡劑時(shí)，一般采用量筒法、高速攪拌法、鼓泡法、振動(dòng)法、循環(huán)法對(duì)其進(jìn)行性能測(cè)試，高速攪拌法應(yīng)用面較廣，結(jié)果比較準(zhǔn)確。此外還需要進(jìn)行涂裝實(shí)驗(yàn)和貯存穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)并對(duì)涂膜性能進(jìn)行測(cè)試。第五節(jié) 光澤助劑一、概述不同的被涂物體、使用目的和環(huán)境，除了對(duì)涂料提出裝飾和防護(hù)作用要求外，對(duì)涂層的表面光澤性能也有不同的要求。光澤是涂膜把投射光線向同一方向反射的能力，光澤越高，反射的光量越多。涂膜的光澤用光澤儀測(cè)量，以光澤度表示，從規(guī)定入射角照射涂膜表面的光束，其正反射光量與在相同條件下從標(biāo)準(zhǔn)板面上正反射光量之比，稱為光澤度。高光澤度可以體現(xiàn)被涂物體的的豪華和高貴氣質(zhì)，如轎車和飛機(jī)；柔和的光澤符合人體的生理需要，如家具和地板；電子廠房、醫(yī)院多采用亞光涂料以提供安靜、舒適和優(yōu)雅的環(huán)境；軍事裝備和設(shè)施為隱蔽、保密和安全的目的，需要使用消光涂料；某些儀器部件對(duì)光學(xué)性能的特殊要求，其表面涂層是半光，建筑外墻涂料為了消除光污染和掩蓋本身缺陷，需要低光澤。使用消光劑和增光劑是調(diào)節(jié)涂料表面光澤的重要手段。增光劑主要是能提高顏料在涂料中分散、改進(jìn)漆膜流平和降低漆膜表面張力的表面活性劑，主要通過改善顏料的分散和涂膜外觀增大光澤度。消光劑品種繁多，包括金屬皂、改性油、蠟、功能性填料等，通過提高涂膜表面的粗糙度發(fā)揮作用。在涂料中應(yīng)用的光澤助劑主要是消光劑。二、涂料光澤的影響因素光線投射到涂膜表面，一部分被涂膜反射和散射，表面越是平整則反射部分越大，光澤值就越大，如果表面非常粗糙，則散射部分相應(yīng)增加，光澤度就很低。因此，涂膜的光澤是其表面粗糙度的表現(xiàn)，主要影響因素有顏料的顆粒大小和分布、顏料的分散、顏料體積濃度、成膜過程等。研究表明，顏料的顆粒大小和分布是影響涂膜光澤的重要因素，減小顏料的顆粒大小可以降低涂膜的粗糙程度從而提高光澤度，顆粒大小在35微米是消光效應(yīng)最明顯。調(diào)整顏料，特別是體質(zhì)顏料的用量是控制色漆漆膜表面光澤常用的方法，在一般油基漆中，%，%，磁漆PVC為2030%，這是由于樹脂能夠充分包覆顏料和填料，能夠形成平整的涂膜。顏料類型和用量確定后，它們?cè)谕苛现蟹稚⒊潭葘Q定漆膜的光反射特性。當(dāng)有效地增加顏料分散性時(shí)，顏料的絮凝體尺寸減小，面吸附基料的量增加了，產(chǎn)生光滑的表面，光澤隨顏料分散程度而提高。但是，過高的分散會(huì)使顏料顆粒吸附更多的基料，則可能導(dǎo)致漆膜低光澤。涂料的成膜過程影響涂膜表面的粗糙程度。一般情況下，涂料施工后，隨著溶劑蒸發(fā)，漆膜厚度降低并收縮，懸浮顆粒重新排列在表面上，產(chǎn)生不同程度的凹凸面。不同的基料，因分子結(jié)構(gòu)內(nèi)自由體積不同，成膜后的收縮率也不同，光澤也有差異。對(duì)于溶劑型涂料，良溶劑能夠保證樹脂分子充分流平，由于溶劑各組分揮發(fā)速度不同，殘留組分的溶解性能不佳時(shí)，樹脂分子易于變成顆粒析出，導(dǎo)致涂膜平整性下降。能使漆膜表面產(chǎn)生粗糙度，明顯地降低其表面光澤的物質(zhì)稱為消光劑。涂料中使用的消光劑應(yīng)能滿足下列基本要求：（1）消光劑的折光指數(shù)應(yīng)盡量接近樹脂的折光指數(shù)，不至于影響清漆透明度和色漆的顏色；（2）化學(xué)穩(wěn)定性好，不影響涂料貯存和固化；（3）分散性好且貯存穩(wěn)定；（4）用量少，加入少量即能夠產(chǎn)生強(qiáng)消光性能。三、常用消光劑及其使用涂料中大量使用的消光劑包括金屬皂、蠟、改性油消光劑和功能性填料等幾類。1. 金屬皂金屬皂是研究和應(yīng)用較早的消光劑，由于它與漆料組分不相容，以非常細(xì)微的懸浮物分散在涂料里，成膜時(shí)分布在漆膜表面，降低漆膜表面的光反射性而達(dá)到消光目的。常用的金屬皂消光劑有硬脂酸鋁、鋅、鈣，鉛和鎂的皂用得較少。金屬皂消光劑的用量一般為涂料的基料的520%，使用時(shí)須避免過度加熱和研磨影響消光效果，此外還具有增稠、防沉、防流掛等作用。2. 蠟蠟作為涂料的消光劑使用簡(jiǎn)單。應(yīng)用較早，涂料施工后，因溶劑揮發(fā)，蠟從漆中析出，形成微細(xì)結(jié)晶，浮在漆膜表面，形成一層散射光線的粗糙面而起到消光作用。天然蠟已很少用做消光劑，起而代之的是半合成蠟和合成蠟，半合成蠟由天然蠟改性而得，如微粉脂肪酸酰胺蠟、微粉聚乙烯棕櫚蠟等，合成蠟多為低聚物,如低分子聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、聚四氟乙烯以及它們的改性衍生物,它們不僅消光能力強(qiáng),還能夠提高涂膜的硬度、耐水性、耐插傷性、耐濕熱性等。3. 改性油消光劑有些干性油，如桐油能形成無光漆膜，這是由于桐油中共軛雙鍵反應(yīng)活性高，漆膜底面不同的氧化交聯(lián)速度使漆膜表面產(chǎn)生凹凸不平而達(dá)到消光效果。為了克服生桐油的缺點(diǎn)，可使其進(jìn)行部分聚合，在油料中