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涂料中的基材润湿剂技术知识

嘉峪检测网        2021-06-22 10:24

两种不同的润湿的概念


基材润湿:涂料在基材的铺展性的好坏,主要针对基材表面
颜料润湿:涂料置换颜填料表面空气的能力,主要针对颜填料表面


表面张力的概念

涂料中的基材润湿剂

 

表面活性剂的作用与原理

涂料中的基材润湿剂

 

表面活性剂通过迁移到体系表面,降低体系的表面张力,从而实现各种功能


静态表面张力的概念与测量


表面活性剂在体系中对表面完全覆盖,达到平衡状态以后所达到的表面张力称为静态表面张力

 

动态表面张力的概念

涂料中的基材润湿剂

动态表面张力表示的是表面张力从体系内部迁移到表面的能力,迁移的速度越快,则动态表面活性越出色


动态表面张力的测量

 

气泡法


什么是基材润湿


基材润湿就是涂料在底材上的铺展程度,基材润湿能力越好,铺展程度越好,润湿越不好,越不能铺展
润湿是一个动态过程,有时候除了最终的润湿效果,润湿的速度也很重要,动态表面张力是衡量润湿速度的指标

 

涂料中的基材润湿剂

 

良好的基材润湿的条件


体系的表面张力低于底材
在体系的表面张力低于底材的前提下,润湿的速度随着不同的体系,仍有很大差别,基材润湿剂在其中起到很大的作用,尤其对于水性体系


润湿好坏的数据指标—接触角

 

涂料中的基材润湿剂

 

接触角越小,润湿效果越好

 

涂料配方中为什么要加基材润湿剂


涂料中,经常会碰到一些低表面张力的底材,这时候需要通过一些助剂或者配方的调整,降低体系的表面张力到低于底材的表面张力,从而达到良好的底材润湿
溶剂型体系,基材润湿剂不是必须要加的助剂,很多流平剂特别是有机硅流平剂和有机氟流平剂,都有很好的底材润湿能力
在水性体系,由于水的表面张力太高,基材润湿剂通常是必须加的,而且通常在水性体系,基材润湿剂与流平剂不是同一种助剂


什么样的物质可以做基材润湿剂


通常是两亲性聚合物,一端与体系相容,一端与体系不形容,在油性体系通常是有机硅或者有机氟类聚合物,水性体系,一些碳氢类两亲聚合物也有类似效果
通常分子量比较小


溶剂型体系用基材润湿剂的种类


聚醚改性聚硅氧烷
有机氟聚合物
溶剂型体系的基材润湿剂通常同时兼有流平作用,跟流平剂经常是同一个助剂


水性体系用基材润湿剂的种类


常规有机小分子表面活性剂
聚醚改性聚硅氧烷
炔二醇及其衍生物
有机氟及其衍生物


常规小分子类表面活性剂的种类


辛基琥珀酸钠盐
脂肪醇聚氧乙烯醚


基材润湿剂的重要一类--聚醚改性硅油

涂料中的基材润湿剂

 

有机硅润湿剂在水性涂料中的效果

涂料中的基材润湿剂

 

有机硅基材润湿剂在水中低表面张力的来源

涂料中的基材润湿剂 涂料中的基材润湿剂

 

因其特殊结构(伞形结构),有机硅基材润湿剂可以将水的表面张力降低到21左右


有机硅基材润湿剂与有机硅流平剂的差别

 

涂料中的基材润湿剂

 

聚醚改性硅油结构与润湿性能的关系

 

涂料中的基材润湿剂

 

有机硅基材润湿剂的主要缺点--水解稳定性

 

涂料中的基材润湿剂


典型的有机硅润湿剂在PH=13的体系中的稳定性


有机硅基材润湿剂的水解反应机理

 

涂料中的基材润湿剂

 

炔二醇类基材润湿剂的基本结构

 

涂料中的基材润湿剂

 

2,4,7,9-四甲基-5-葵炔-4,7-二醇
                 表面张力约35

 

涂料中的基材润湿剂

 

2,5,8,11-四甲基-6-十二碳炔-5,8-二醇
                表面张力约25


改性炔二醇类基材润湿剂的基本结构

 

涂料中的基材润湿剂

 

随着聚醚改性程度的提高,亲水性逐渐增加,性能从消泡逐步到低泡,稳泡过渡


炔二醇类表面活性剂的性能特点


动态表面张力与静态表面张力差别小
性能通过结构的调整(主要是聚醚改性)可以在很大的范围内变化(从消泡到低泡到起泡)
特别适用于高速体系(快速印刷,喷墨等)


炔二醇类基材润湿剂的优点--动态表面张力

 

涂料中的基材润湿剂

 

炔二醇类基材润湿剂作为分子级消泡剂的原理

 

涂料中的基材润湿剂

 

含氟基材润湿剂的结构与特点


CF3-(CF2)n-CH2COONa
CF3-(CF2)n-CH2CH2SO3Na
CF3-(CF2)n-CH2CH2-(OCH2CH2)m-OH
优点:
1. 通常表面张力比较低,部分长氟碳链的表面张力可以达到20以下
2. 对酸碱非常稳定
缺点:
1.  价格通常很高
2.  稳泡性较高


各种基材润湿剂的性能比较

 

涂料中的基材润湿剂

 

理想的基材润湿剂所要具备的条件


1. 表面张力低,润湿性能高
2. 耐水解性能好
3. 低泡或者带有消泡效果
4. 在涂料配方中的通用性广泛
5. 对涂料的其他性能无不良影响

 

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来源:涂料工业