1流平理論和流平劑的作用

    (1)條痕效應和流平性    涂料施工后，都有一個流動及干燥成膜過程，這一過程也叫流平過程。無論用刷涂、刮涂或滾涂等方法施工的時候，涂料被迫在底材和朝后傾斜的涂布器表面間展開，產(chǎn)生不穩(wěn)定的流動，因此都會留下明顯相似的條痕。一般涂層越厚，條痕越寬；涂布器向后傾斜外伸程度越大，條痕越明顯。人們把這種現(xiàn)象稱為條痕效應。流平性較好的涂料，施工后會很快流平，形成平整光滑的涂層。而流平性不好的涂料，成膜后會留下明顯的刷痕、橘皮等缺陷，影響外觀。

(2)流平方程式   

把條痕效應理想化，將其剖面圖看作正弦波(如圖1所示)來研究流平現(xiàn)象，就得到Rhodes—Orchaed流平性方程式[式(1)]。

圖1理想化的條痕效應剖面示意圖

(1)

  式中，a₀表示初始振幅，m；   a₁表示在時間t時的振幅，m；

        h表示涂層平均厚度，m；  A表示波長，m；

       γ表示涂料表面張力，raN／m；η表示涂料的粘度，Pa·s；

t表示時間，s_。

      當λ>h時，式(2．4)成立。

    將上式變成常用對數(shù)，并把諸常數(shù)簡化為單一常數(shù)值，得出式(2)。

(2)

    該流平方程式最大限度地揭示和指出：表面張力、粘度、條痕的幾何形狀等因數(shù)對要達到指定流平程度所需時間的支配性影響?？梢园蚜髌皆O想為條痕振幅以逐步的和相對很少的部分減小的過程，是很有意義的，對每次部分減小而言，若把諸平均值看作有關(guān)變量，△￡表示部分振幅減少所需的時間，將式(2)簡化成式(3)：   

(3)

當振幅每次逐漸半衰時，又可簡化成式(4)：

(4)

    表面張力在流平過程中是推動力，但通常是介于很窄的范圍內(nèi)，為25～55mN／m，且只有一次方。溶劑型涂料在流平過程中，粘度隨溶劑的損失而逐漸增大。若涂料中使用低揮發(fā)速率的溶劑，則涂料表面開放時間較長，流平效果較佳，而乳膠涂料在流平時，粘度變化不隨分散介質(zhì)損失而變化。乳膠粒子在水蒸發(fā)的初期階段，當粒子初步相接觸時，突然形成一種半剛性結(jié)構(gòu)，毛細作用導致水的損失速率差異，會控制乳膠漆的凝固速度。

    粉末涂料的流平過程和一般涂料不同，具特殊性。剛噴涂時

是粗糙的表面(顆粒狀的)，經(jīng)烘烤樹脂融化而流動成一光滑的平整表面，需經(jīng)過兩個過程：

    第一步：單獨的粉末微粒融化形成連續(xù)的膜，該過程所需的時間可用Nox和Dodge方程表示[式(5)]：

(5)

式中，η表示涂料的熔融粘度；    R_c表示涂料顆粒平均曲率半徑；

    γ表示涂料表面張力。

    第二步：從連續(xù)的不規(guī)則的膜流動成為光滑平整的膜，該過程所需時間可用Rhodes和Orchard關(guān)系式[式(6)]表示：

(6)

式中，k為粒子大小及粒子間化學反應常數(shù)。

(3)流平劑的作用方式

    從上述流平方程式可以看出，要使用流平劑來改善涂料的流平性，可考慮以下兩個方面的因素：第一，選用可以降低涂料／涂膜表面張力的活性劑，來大大提高涂料的流平性；第二，選用揮發(fā)速度慢又能降低涂料施工粘度的溶劑，改善涂料流動性，延長流平時間，達到最終流平。

    2流平劑的品種和應用

    根據(jù)流平劑的作用方式及化學結(jié)構(gòu)，將常用流平劑分為以下四類：

    ①高沸點溶劑類。如BYKetol—Special和杜邦DBE，其沸點分別在160℃(2和190℃(2以上，可在木器漆、烤漆中用以調(diào)整涂料的溶劑組成，使涂料在干燥過程中具有梯度的揮發(fā)速度及溶解力：達到干燥與流平的統(tǒng)一，是非常有效的。．

    ②有機硅類。該類在流平劑中用量很大。

    ③聚丙烯酸酯類。這是一類經(jīng)過特殊方法合成的丙烯酸酯共聚物，具有比樹脂、漆料低得多的表面張力，因此能夠改善涂料對底材的潤濕性。常用聚丙烯酸酯類流平劑如表1所示。

表1    聚丙烯酸酯類流平劑

④醋丁纖維素類(CAB)。CAB與多種樹脂、溶劑的混溶性較好。作為流平劑，可降低涂料的表面張力。施工后由于其溶劑釋放性好，能大大縮短涂料的表干時間，并迅速遷移到涂膜表面，形成單分子膜，從而得到光滑的涂膜。一般CAB丁?；吭礁撸髌叫栽胶?。如Estaman生產(chǎn)的CAB-551-0．2，可用于一般溶劑型涂料，加l％～5％就可起到較好的流平效果。

3涂料流平性評價

一般可采用目測來粗略判斷涂料流平性的好壞。涂料按照指定的涂裝方法施工干燥后，如果沒有縮(針)孔、橘皮、絲紋、刷痕、霧影等缺陷，就可以判定涂料流平性較好，但是這種方法無定量指標，易引起分歧。因此國內(nèi)和國際涂料工業(yè)界都有專門的標準來測定涂料的流平性，如：

①GB／T l750-1979涂料流平性測定法。該方法是測定按一定方法刷涂／噴涂涂料于一定底材上，達到流平所需的時間。

②GB-Sl07水平流動性測定法。該方法是測定環(huán)氧粉末涂層試片在一定溫度下熔化后的直徑大小。

    ③ASTM D2801流平性測定法。該方法使用紐約涂料協(xié)會(NYPC)的流平性刮刀，以成對的兩條漆條流到一起的能力來確定流平性等級。