涂料用基材润湿剂机理、种类和产品 2020-05-22 09:47:44

涂膜流动与流平涉及到涂膜的表面及底面(与基材接触的界面),一般人们比较重视表面特性而忽略了底面,实际就流动与流平而言底面控制是非常重要的。控制底面最好的助剂就是基材润湿剂。


3.1 基材润湿剂的作用机理

有人认为只要降低涂料的表面张力低,涂料对基材就会有良好的润湿铺展性,这种观点不对。烷基壬基酚乙氧基醚类表面活性剂可将水的表面张力降到35mN/m;一种非离子有机氟表面活性剂可将水的表面张力降到l7mN/m。取两种相同量的水溶液滴到聚酯膜片,烷基壬基酚乙氧基醚的水溶液产生了铺展润湿,但氟助剂的水溶液成球状体,接触角很小不展布。

究其原因,①基材润湿剂必须能够在基材界面处定向排布。因此要求分子必须具备两亲结构,有亲油基和疏油基。这样在涂料中才会形成亲溶媒的一端朝向涂料,疏油的一端朝向固体界面,定向排布形成界面层。②基材润湿剂必须是低表面活性物,在固/液界面处定向排布后降低固/液界面张力。

由于基材润湿剂在固/液界面处的吸附,使涂料表面能低于基材的表面能这样就会产生润湿铺展,提高了涂膜的流动和流平性能。


3.2 基材润湿剂的种类

3.2.1传统型的表面活性剂

这类助剂有很多。最有代表性的就是非离子型的烷基乙氧基的化合物。例如OP-4~OP-40,后面的数字表视环氧乙烷的含量。使用时要参考其HLB值。这类助剂品种多,应用范围广泛。在洗涤剂工业、纺织印染工业、织物整理工业、造纸工业等方面均有应用。多数作润湿剂和乳化剂使用。 


3.2.2聚醚改性的聚硅氧烷
这类产品Tego具有独特性,品种多性能全,应用领域广泛,效果极好。它是以硅氧烷为中间段,在端基分别用亲水和亲油的聚醚改性,这样使分子即具有较强的降低表面张力的特性,又具有两亲结构,极易在界面处定向排布,形成降低固/液界面张力的特性。
Tego® Wet KL245、Tego® Wet 260、Tego® Wet270、Tego® Wet 280、Tego® Twin 4000、Tego® Twin 4100都是极具代表特性的基材润湿剂。有效份都是100%、都可以水油两用。
Tego® Wet KL245特别适合水性涂料及油墨,铺展面积是烷基壬基酚乙氧基醚的8倍;
Tego® Wet 260比较适合溶剂涂料,性能与245类似;
Tego® Wet 270具有良好的防缩孔(基材原因)和孔隙渗透效果;
Tego® Wet 280具有良好的雾化性,喷出的涂膜均匀不会有透底的现象特别适用水性汽车漆;
Tego® Twin 4000除具良好的基材润湿效果外,还有很好的消泡性,可以用在厚浆涂料比如弹性拉毛墙漆;

Tego® Twin 4100润湿效果也很好,几乎不稳泡,即使搅拌时产生泡,也会很快就消失。另外喷涂水性漆时几乎看不到有暗泡产生。


3.2.3非离子的有机氟化合物

这类润湿剂市场产品不多。与具有碳氢链憎水基表面活性剂相同,按离子型态划分可分成阳离子型、阴离子型、非离子型和两性的表面活性剂。一般非离子型的有机氟化合物可作基材润湿剂使用。性能与有机硅化合物无太大区别。


3.3基材润湿剂应用指南

基材润湿剂类别不同、应用效果也不同。使用时要根据涂料种类,涂装材质,认真地选择基材润湿剂的类型、添加量及与其他助剂的匹配性。


3.3.1 基材润湿剂与流平剂的区别

基材润湿剂有促进流动与流平的作用,但不同于流平剂。它是在涂膜与基材的界面处发挥作用,降低固/液界面张力,不影响涂膜的层间附着力。而流平剂是在涂膜的表面处发挥作用,是消除表面缺欠控制表面状态的活性剂,有些品种虽有促进流动与流平作用,有些品种会影响层间附着力。


3.3.2 基材润湿剂在低表面能材质上的应用

在低表面能材质上涂装时,涂料中最好添加基材润湿剂。能提高涂料在基上的润湿铺展性,增强涂膜表面的光滑平整度。能防止因基材表面张力低造成的缩孔、缩边等不良现象。还能提高涂膜的附着力。在面漆,特别是水性涂料中,最好采取基材润湿剂配合流平剂使用,这样涂膜的上下两个面可以同时得到控制,即提高了涂膜的流平性又控制了涂膜的表面状态。


3.3.3 基材润湿剂对颜料分散的作用

基材润湿剂可当颜料润湿剂使用,能将低表面能的颜料分散在高表面能介质中,可以增强颜料润湿效率,缩短研磨时间。提高色浆浓度。对颜料的贮存稳定性也有一定的帮助。但颜料润湿分散剂作基材润湿剂使用就不一定有效。


基材润湿和颜料润湿,两者即有相同之处又有不同之处:前者是展布功,后者是浸渍功。两者共同之处都是降低固/液界面张力。但作用条件和结果却不同,基材润湿与三个界面有关,是三种不同介质的界面,要求的效果是液体在固体上的铺展成膜;颜料分散润湿是浸渍润湿只与二个界面有关。是在同一溶媒中两种不同介质的界面之间的关系。最终要求颜料稳定地分散在溶媒中。

特别在水性体系中,颜料润湿分散剂一般不能作基材润湿剂,但基材润湿剂却可以作颜料润湿剂使用。例如前面介绍的Tego® Wet Kl245、Tego® Wet 260等都可以作颜料润湿剂使用,降粘效果非常好,提高分散效率特别明显。