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專業(yè)知識及應用分享
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硅油流平劑的流平原理及作用機理
發(fā)布日期:2021/6/17 9:18:28
一、流平劑的定義
流平劑是一種常用的涂料添加劑,能促進涂料在干燥過程中形成平整、光滑、均勻的涂膜。不同種類的涂料有不同的流平劑。
二、流平的作用原理
作為流平劑,一般需要滿足以下兩點:
1.與系統(tǒng)有一定的兼容性。
2.表面張力應低于系統(tǒng)。
這兩個因素都會影響流平劑的遷移。流平劑只有自發(fā)遷移到漆膜表面才能稱為流平。遷移原理也適用于其他添加劑的遷移。
遷移原理
流平劑的遷移取向遵循物理學上的“能量低”原則,即從能量高的地方自發(fā)流向能量低的地方。當涂料施涂到基材表面時,形成兩個界面,即“基材-漆膜界面”和“漆膜-空氣界面”。
所以系統(tǒng)總能量=(基材表面張力-漆膜表面張力)+(漆膜表面張力-空氣表面張力)。
當體系中加入流平劑時,如果流平劑遷移到“漆膜-空氣界面”,那么體系的總能量=(基材表面張力-漆膜表面張力)+(流平劑表面張力-空氣表面張力),由于流平劑表面張力,
但如果流平劑遷移到“基材-漆膜界面”,系統(tǒng)總能量=(基材表面張力-流平劑表面張力)+(漆膜表面張力-空氣表面張力),由于流平劑表面張力,
當然,從分子運動理論的角度來看,在體系中加入流平劑時,由于分子的不規(guī)則運動,會有一些流平劑分子向“基底-漆膜界面”移動,但這部分流平劑的量很小,相對于加入總量來說可以忽略不計。
三、有機硅油流平劑的原理
有機硅油流平劑的結(jié)構(gòu)主要是聚醚改性硅油,其結(jié)構(gòu)式可由下式表示:
—(二氧化硅(CH3)2)m—(二氧化硅(CH2CH 3)x(CH2CH 3)y)Nr
m段代表硅油的未改性部分,屬于相容性有限的段;n段為修改部分,屬于兼容段。x為聚醚改性鏈段中的聚氧化乙烯部分;y為聚醚基團中的聚環(huán)氧丙烷部分;m、n、x、y四個值決定了流平劑的性能。
1.相容性:有機硅流平劑的相容性主要取決于m/n值,m/n值越小(即不相容段含量越低),相容性越好。當m/n值固定時,x/y值越大,兼容性越好。這是因為聚環(huán)氧乙烷的相容性超過了聚環(huán)氧丙烷。
2.手感:在xy值固定的情況下,有機硅流平劑的手感也主要取決于m/n值,M/N值越大,手感越好;當m/n相同時,m的值越大,手感越好;從這一點可以看出,對于有機硅流平劑來說,追求良好的相容性和良好的手感往往是矛盾的。為了兩者兼顧,通常只能在小范圍內(nèi)選擇m/n。
3.流平能力:m、n、x、y對流平效果的影響比較復雜。一般來說,m/n值在1-2之間時,流平效果更好。對于固定的m/n值,x+y值越大,流平效果越好。
4.氣泡穩(wěn)定性:一般來說,在X和Y的正常值下,m/n>3或m/n<1/4可以得到基本不穩(wěn)定氣泡的效果。一般來說,當硅含量很高或很低時,得到的流平劑是不穩(wěn)定的氣泡,但如果做成硅含量高的品種,可以得到極好的手感和不穩(wěn)定的氣泡,但相容性稍差。
5.可識別性:一般來說,m+n值越大,m/n值越高,越容易具有可識別性。此外,聚醚末端R基團的類型也會影響可重復使用性。
6.消光粉的取向能力:根據(jù)實驗,消光粉的取向能力受m/n值和m值的影響較大,m值越大,消光粉的取向能力越好。
流平劑是一種常用的涂料添加劑,能促進涂料在干燥過程中形成平整、光滑、均勻的涂膜。不同種類的涂料有不同的流平劑。
二、流平的作用原理
作為流平劑,一般需要滿足以下兩點:
1.與系統(tǒng)有一定的兼容性。
2.表面張力應低于系統(tǒng)。
這兩個因素都會影響流平劑的遷移。流平劑只有自發(fā)遷移到漆膜表面才能稱為流平。遷移原理也適用于其他添加劑的遷移。
遷移原理
流平劑的遷移取向遵循物理學上的“能量低”原則,即從能量高的地方自發(fā)流向能量低的地方。當涂料施涂到基材表面時,形成兩個界面,即“基材-漆膜界面”和“漆膜-空氣界面”。
所以系統(tǒng)總能量=(基材表面張力-漆膜表面張力)+(漆膜表面張力-空氣表面張力)。
當體系中加入流平劑時,如果流平劑遷移到“漆膜-空氣界面”,那么體系的總能量=(基材表面張力-漆膜表面張力)+(流平劑表面張力-空氣表面張力),由于流平劑表面張力,
但如果流平劑遷移到“基材-漆膜界面”,系統(tǒng)總能量=(基材表面張力-流平劑表面張力)+(漆膜表面張力-空氣表面張力),由于流平劑表面張力,
當然,從分子運動理論的角度來看,在體系中加入流平劑時,由于分子的不規(guī)則運動,會有一些流平劑分子向“基底-漆膜界面”移動,但這部分流平劑的量很小,相對于加入總量來說可以忽略不計。
三、有機硅油流平劑的原理
有機硅油流平劑的結(jié)構(gòu)主要是聚醚改性硅油,其結(jié)構(gòu)式可由下式表示:
—(二氧化硅(CH3)2)m—(二氧化硅(CH2CH 3)x(CH2CH 3)y)Nr
m段代表硅油的未改性部分,屬于相容性有限的段;n段為修改部分,屬于兼容段。x為聚醚改性鏈段中的聚氧化乙烯部分;y為聚醚基團中的聚環(huán)氧丙烷部分;m、n、x、y四個值決定了流平劑的性能。
1.相容性:有機硅流平劑的相容性主要取決于m/n值,m/n值越小(即不相容段含量越低),相容性越好。當m/n值固定時,x/y值越大,兼容性越好。這是因為聚環(huán)氧乙烷的相容性超過了聚環(huán)氧丙烷。
2.手感:在xy值固定的情況下,有機硅流平劑的手感也主要取決于m/n值,M/N值越大,手感越好;當m/n相同時,m的值越大,手感越好;從這一點可以看出,對于有機硅流平劑來說,追求良好的相容性和良好的手感往往是矛盾的。為了兩者兼顧,通常只能在小范圍內(nèi)選擇m/n。
3.流平能力:m、n、x、y對流平效果的影響比較復雜。一般來說,m/n值在1-2之間時,流平效果更好。對于固定的m/n值,x+y值越大,流平效果越好。
4.氣泡穩(wěn)定性:一般來說,在X和Y的正常值下,m/n>3或m/n<1/4可以得到基本不穩(wěn)定氣泡的效果。一般來說,當硅含量很高或很低時,得到的流平劑是不穩(wěn)定的氣泡,但如果做成硅含量高的品種,可以得到極好的手感和不穩(wěn)定的氣泡,但相容性稍差。
5.可識別性:一般來說,m+n值越大,m/n值越高,越容易具有可識別性。此外,聚醚末端R基團的類型也會影響可重復使用性。
6.消光粉的取向能力:根據(jù)實驗,消光粉的取向能力受m/n值和m值的影響較大,m值越大,消光粉的取向能力越好。