流平剂如何使涂料流平?

4 月 12, 2023
4 月 12, 2023 隆昌化工

流平剂如何使涂料流平?

Quick answer: Surface-control additives are usually selected by defect type, compatibility, and dosage window. The strongest commercial choice is the one that fixes the real problem without creating a new one.

1、压平剂定义

流平剂是一种常用的涂料助剂,它能促进涂料在干燥过程中形成平整、光滑、均匀的涂膜,不同类型的涂料所应用的流平剂不同。

2、平移原理(迁移机制)

作为配平剂,一般需要满足以下两点:

2.1,系统具有一定的兼容性。

2.2,表面张力需低于系统。

这两点影响着流平剂的迁移,只有流平剂自发迁移到漆膜表面,才能称为流平效果的发生。迁移原理同样适用于其他添加剂的迁移。

迁移原则

流平剂的迁移遵循物理学中的 "最低能量原理",即自发地从高能量处流向低能量处。当涂料涂在底材表面时,会形成两个界面,即 "底材-漆膜界面 "和 "漆膜-空气界面"。

因此,系统的总能量 = (底材的表面张力 - 漆膜的表面张力)+ (漆膜的表面张力 - 空气的表面张力)。

当系统中加入匀染剂时,如果匀染剂迁移到 "薄膜-空气界面",则系统总能量 =(基底表面张力 - 薄膜表面张力)+(匀染剂表面张力 - 空气表面张力),当匀染剂表面张力 < 薄膜表面张力时,系统总能量降低,过程可以自发进行。

但是,如果流平剂迁移到 "底材-漆膜界面",系统总能量=(底材表面张力-流平剂表面张力)+(漆膜表面张力-空气表面张力),由于流平剂表面张力<漆膜表面张力,因此系统总能量增加,过程无法自发进行。

当然,从分子运动理论的角度来看,流平剂加入到体系中后,由于分子的无规则运动,会有一部分流平剂分子运动到 "底材-漆膜界面",但这部分流平剂的量很小,与总加入量相比可以忽略不计。

3、有机硅流平剂的原理

有机硅流平剂的结构以最常见的聚醚改性硅油为基础,其结构式可用下式表示:

-(SiO(CH3)2)m-(SiOCH3 (CH2CH2O)x(CH2CHCH3O)y)nR

其中,m 链段表示硅油的未改性部分,属于相容性受限的链段;n 链段为改性部分,属于相容性链段;x 为聚醚改性链段的聚氧乙烯部分;y 为聚醚基团的聚氧乙烯部分;m、n、x、y 四个值决定了匀染剂所表现出的性能。

3.1、相容性:有机硅流平剂的相容性主要取决于 m/n 的值。m/n 的值越小(即不相容链段的含量越低),相容性越好;在 m/n 的固定值下,x/y 的值越大,相容性越好,这是因为聚环氧乙烷的相容性超过了聚环氧丙烷。

3.2、手感:在xy值固定的情况下,有机硅流平剂的手感也主要取决于m/n值,m/n值越大,手感越好;m/n值相同的情况下,m的绝对值越大,手感越好;从这点可以看出,对于有机硅流平剂来说,追求好的相容性和好的手感往往是一对矛盾,为了达到两者兼得,通常m/n只能在一个很小的范围内选择。

3.3、配平能力:m、n、x、y 值对配平效果的影响比较复杂,一般来说,m/n 值在 1 到 2 之间时有较好的配平效果,而对于 m/n 值固定的情况,x+y 值越大,配平效果越好。

3.4、稳定泡沫:一般来说,在通常的 x、y 值下,m/n>3 或 m/n<1/4 基本上可以得到不稳定的发泡效果,通俗地说就是当硅含量很高或很低时,流平剂发泡不稳定,而如果做成硅含量很高的品种,则可以得到一种手感极佳,发泡不稳定,但相容性稍差的流平剂,如果硅含量很低,则流平剂的相容性表现很好,发泡不稳定,但手感不够的有机硅流平剂。5.

3.5 重涂性:一般来说,m+n 值越大,m/n 值越高,越容易出现重涂性问题,此外聚醚端基 R 基团的类型也会对重涂性产生影响。

3.6、消光粉的定向能力:根据试验,消光粉的定向能力受 m/n 值和 m 的绝对值的影响很大,m 的绝对值越大,消光粉的定向能力越好。

原因
涂料表面容易出现缩孔、桔皮、表面粗糙和缺乏光泽等现象,严重阻碍了粉末涂料、水性涂料和高固体份涂料等新技术的推广和应用。涂料中使用的流平剂可以减少这些现象,使漆膜表面变得光滑,具有装饰性。

为此,表面张力与之相关。

表面张力
在液体内部,任何分子受到的分子引力都是平衡的。但在液体表面,液相分子对表面分子的引力大于气相分子对表面分子的引力,因此会产生向液体内部的吸引力,这就是表面张力。加入流平剂后,流平剂可以浮到漆膜表面,使漆膜均匀化,这也是流平机理之一。

收缩和橘皮
其原因是,如果湿漆膜上两点的液体表面张力不同,漆料就会从一点流向另一点,从而产生缩孔、桔皮等现象。丙烯酸流平剂可以降低表面张力和界面张力,增加润湿性,并能在涂料表面形成单分子层,确保表面部分的表面张力均匀。

A practical selection checklist for wetting, leveling, and defoaming additives

Additive selection is usually most effective when the team defines the defect first and then screens compatibility, dosage range, and process stage. That is often much more reliable than choosing only by chemistry family or by a single dramatic lab result.

  • Start from the defect, not the additive name: wetting loss, crater, microfoam, and instability often need different solutions even inside the same formula.
  • Check compatibility at the intended dosage: the strongest additive can still be the wrong commercial choice if it narrows the process window too much.
  • Review the stage of use: some products are most useful during grind, while others matter more during let-down, filling, or final application.
  • Balance cure or film quality with defect control: the right additive fixes the problem without sacrificing adhesion, gloss, or appearance.

Recommended product references

  • CHLUMIAF 094: A balanced defoamer reference for waterborne coatings and many general foam-control screens.
  • CHLUMIAF 3062: Useful when printing-ink and UV-ink compatibility matter in the defoaming screen.
  • CHLUMIAF 3037: A stronger process-defoaming option when persistent foam survives harsher conditions.
  • CHLUMIWE 3280: A strong wetting-agent reference for inks, coatings, and difficult substrate wetting.

FAQ for buyers and formulators

Why does an additive that looks powerful in a beaker sometimes fail in production?
Because shear, temperature, substrate, and the full formula can all change the way the additive performs under real process conditions.

Should the most aggressive additive always be preferred?
Not usually. The best additive is the one that solves the real defect while preserving the broadest safe operating window.

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When paint leveling is the main concern, formulators often compare CHLUMILE 3345 Leveling AgentCHLUMILE 3033 Leveling Agent to tune orange peel resistance and surface feel.

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