【正文】 表面張力比濕涂膜低，所以涂料在表面上徑向地向外流動(dòng)。縮孔形成的關(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。底材處理不凈，有油污、水分、塵埃等污染物，由于不能被涂料所潤(rùn)濕，導(dǎo)致露底時(shí)縮孔?；蚴┕み^(guò)程帶來(lái)的油污、塵埃、水汽等，均可導(dǎo)致縮孔。涂料組分中表面活性物質(zhì)與涂料不相容，或者干燥過(guò)程中濃度升高超過(guò)其溶解度，生成少量不相容的液滴，易導(dǎo)致縮孔，表現(xiàn)為露底。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。縮孔是指涂膜上形成的不規(guī)則的，有如碗狀的小凹陷，使涂膜失去平整性，常以一滴或一小塊雜質(zhì)為中心，周圍形成一個(gè)環(huán)形的棱。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。在實(shí)際施工過(guò)程中，由于流平性不好，刷涂時(shí)出現(xiàn)刷痕，滾涂時(shí)產(chǎn)生滾痕、噴涂時(shí)出現(xiàn)桔皮，在干燥過(guò)程中相伴出現(xiàn)縮孔、針孔、流掛等現(xiàn)象、都稱之為流平性不良，這些現(xiàn)象的產(chǎn)生降低了涂料的裝飾和保護(hù)功能。涂膜能否達(dá)到平整光滑的特性，稱為流平性。此外還可以利用著色力和色相以及涂料的貯存穩(wěn)定性來(lái)測(cè)定分散的情況。否則涂膜表面光的漫反射程度高、光澤低。光譜分析可以分析出顏料粒子表面發(fā)生的變化，活性劑在顏料表面吸附的情況，但和電子顯微鏡一樣主要應(yīng)用于理論研究。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。要根據(jù)這些條件經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)而確定。分散劑和穩(wěn)定鏈必須溶在樹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。涂料是一個(gè)多相的分散體，在顏料表面上會(huì)發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)吸附。常用潤(rùn)濕分散劑見下表：商品名稱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。分子中必須含有在溶劑或樹脂溶液中能夠溶解伸展開的鏈段，發(fā)揮空間穩(wěn)定化作用。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。低分子量的潤(rùn)濕分散劑一般指分子量在數(shù)百以下的低分子量化合物，高分子量的潤(rùn)濕分散劑是指分子量在數(shù)千乃至幾萬(wàn)、并具有表面活性的高分子量化合物。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)所帶電荷排斥周圍粒子，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。DLVO擴(kuò)散雙電層機(jī)理又稱靜電穩(wěn)定機(jī)理，分散體系中顏料粒子表面帶有電荷或者吸附離子，產(chǎn)生擴(kuò)散雙電層，顏料粒子接近時(shí)，雙電層發(fā)生重疊產(chǎn)生靜電斥力實(shí)現(xiàn)顆粒的穩(wěn)定分散，調(diào)節(jié)PH值或加入電解質(zhì)可以使顆粒表面產(chǎn)生一定量的表面電荷，增大雙電層厚度和顆粒表面的Zeta電位值，使顆粒間產(chǎn)生較大的排斥力。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。Washborre 用下式表示了潤(rùn)濕初始階段的潤(rùn)濕效率： (112)式中，K為常數(shù)；γF1為基料的表面張力；θ為接觸角（基料/顏料界面）；r為顏料粒子的間隙半徑；為顏料粒子間隙長(zhǎng)度； 為基料的粘度。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。顏料分散一般經(jīng)過(guò)潤(rùn)濕、粉碎、穩(wěn)定三個(gè)階段。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)小；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。涂料助劑按照其使用和功能可分為以下幾類：（1）涂料生產(chǎn)用助劑，如潤(rùn)濕劑，分散劑，消泡劑；（2）涂料貯存用助劑，如防沉劑，防結(jié)皮劑，防霉劑，防腐劑，凍融穩(wěn)定劑；（3）涂料施工用助劑，如觸變劑，防流掛劑，電阻調(diào)節(jié)劑；（4）涂料成膜用助劑，如催干劑，流平劑，光引發(fā)劑，固化促進(jìn)劑，成膜助劑；（5）改善涂膜性能用助劑，如附著力促進(jìn)劑，增光劑，防滑劑，抗劃傷助劑，光穩(wěn)定劑；（6）功能性助劑，如抗菌劑，阻燃劑，防污劑，抗靜電劑，導(dǎo)電劑。它可以控制樹脂的結(jié)構(gòu)、調(diào)整樹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。涂料的發(fā)展對(duì)涂料助劑的研究和應(yīng)用提出了更高的要求，也提供了巨大的市場(chǎng)機(jī)會(huì)，涂料助劑的研究和應(yīng)用亦極大地推動(dòng)了涂料的發(fā)展，擴(kuò)大了其應(yīng)用領(lǐng)域，二者相得益彰。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、開發(fā)與應(yīng)用日益為人們所重視。涂料助劑可以改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高生產(chǎn)效率，改善貯存穩(wěn)定性，改善施工條件，防止涂料病態(tài)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，賦予涂膜特殊功能，雖然用量很低（一般不超過(guò)總量的1%），但已成為涂料不可或缺的重要組成部分。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：樹脂合成、顏填料分散研磨、涂料貯存、施工都需要使用助劑。涂料助劑以涂料樹脂化學(xué)和物理為基礎(chǔ)和核心內(nèi)容，同時(shí)又與高分子科學(xué)前沿、流變學(xué)、色彩學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)、生物學(xué)以及仿生學(xué)等緊密聯(lián)系，是一門正蓬勃發(fā)展的交叉學(xué)科和邊緣技術(shù)。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。③附聚體，由以點(diǎn)、角相接的原始粒子團(tuán)組成，其總表面積比凝聚體大，但小于單個(gè)粒子表面積之和，再分散較凝聚體容易。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)。（a）潤(rùn)濕式 （b）不潤(rùn)濕圖111 接觸角示意圖各種界面張力的作用關(guān)系可以用楊氏方程表示： γ液氣cosθ = γ固氣 — γ固液 (111)式中 γ液氣：液體、氣體之間的界面張力γ固氣：固體、氣體之間的界面張力γ固液：固體、液體之間的界面張力θ： 固體、液體之間的接觸角 等指出潤(rùn)濕效率BS=γ固氣—γ固液 , 即：BS = γ液氣cosθ由此得出接觸角越小，潤(rùn)濕效率越高。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。關(guān)于顏料分散體系穩(wěn)定機(jī)理基本上有3個(gè)，即DLVO擴(kuò)散雙電層機(jī)理、空間位阻穩(wěn)定機(jī)理、靜電空間穩(wěn)定機(jī)理。空間位阻穩(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。三、常用潤(rùn)濕分散劑潤(rùn)濕分散劑按分子量劃分，可分成低分子量的和高分子量的。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。高分子量潤(rùn)濕分散劑是指分子量在數(shù)千乃至幾萬(wàn)的具有表面活性的高分子化合物。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)。在生產(chǎn)過(guò)程中節(jié)省時(shí)間及能源，提高效率，由于顏料分散穩(wěn)定，提高了涂料貯存的穩(wěn)定性并且顏料的著色力和遮蓋力得以提高，還利于增加涂膜的光澤、降低色漿的粘度從而改善了涂料的流平性，取得防止浮色、流掛、沉降效果，提高涂膜的物化性能。如何選擇潤(rùn)濕分散劑及其使用方法是十分重要的。每種顏料一個(gè)特定的分散體系中都存在一個(gè)最佳的濃度值，這個(gè)最佳值跟顏料的比表面積，吸油量，最終要求的細(xì)度，研磨時(shí)間和色漿中所用樹脂聚合物的特性有關(guān)。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。電子顯微鏡可以直觀地看到粒徑的分布、粒子的狀狀態(tài)以及潤(rùn)濕分散劑在粒子表面上的吸附形態(tài)，覆蓋程度等，但是效率低、成本高，現(xiàn)在主要應(yīng)用于理論研究。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。所以測(cè)量涂膜的光澤高低可以用來(lái)判斷顏料分散的好壞。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?？s孔是涂料在流平與成膜過(guò)程中產(chǎn)生的特性缺陷之一。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。二、流平機(jī)理涂料干燥成膜過(guò)常見的缺陷有縮孔、桔皮、刷痕、滾痕、流掛等。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。涂料貯存過(guò)程中，少量樹脂從溶劑中沉淀形成顆粒，固化過(guò)程中，隨著溶劑的揮發(fā)部分溶解性差的樹脂變成不溶于溶劑的顆粒等均會(huì)導(dǎo)致縮孔，主要是點(diǎn)式。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。油污、水分